淺議建筑施工圖屋面排水設(shè)計(jì)及其表達(dá)

繆峰

摘要：在建筑施工圖屋面設(shè)計(jì)工作中，排水設(shè)計(jì)是先于防水設(shè)計(jì)應(yīng)該首先認(rèn)真解決的問(wèn)題。本質(zhì)上，排水設(shè)計(jì)最重要的就是坡度的設(shè)置和排水路徑的組織。無(wú)論是平屋頂還是坡屋頂都應(yīng)該按照排水線路短捷，雨水管負(fù)荷均勻，排水通暢的設(shè)計(jì)原則選擇符合建筑設(shè)計(jì)意圖的屋面排水方式，并在繪圖過(guò)程中注意細(xì)節(jié)的表達(dá)。

關(guān)鍵詞：排水設(shè)計(jì);坡度;排水路徑;施工圖表達(dá)

什么是建筑？狹義的理解，建筑的本質(zhì)是由這樣的公式而決定的——一件可以抵抗風(fēng)、雨、熱所引起毀壞的遮蔽物。如果從這個(gè)角度來(lái)理解建筑，那么屋面作為建筑最上部的構(gòu)件，毫無(wú)疑問(wèn)，首當(dāng)其沖就要經(jīng)受風(fēng)、雨、熱所帶來(lái)的侵害。所以，在施工圖設(shè)計(jì)階段，屋面設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題，除了構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性，主要就是排水、防水的問(wèn)題和保溫、隔熱的問(wèn)題。

在空氣調(diào)節(jié)基本普及的城市建筑中，保溫隔熱是一個(gè)涉及舒適度的微觀問(wèn)題也是一個(gè)涉及資源能耗的宏觀問(wèn)題。但作為本質(zhì)是“遮蔽物”的外圍護(hù)構(gòu)件，屋面最基本的功能要求首先是防止?jié)B漏，因而施工圖設(shè)計(jì)階段屋面構(gòu)造設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是解決水的問(wèn)題。屋面的防排水是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的內(nèi)容，它涉及屋面造型、結(jié)構(gòu)形式、屋面坡度、防水材料、細(xì)部構(gòu)造處理等問(wèn)題，需綜合加以考慮，設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循“因地制宜、綜合治理、防排結(jié)合、合理設(shè)防”的原則。這一原則告訴我們，屋面在處理水的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)兼顧“導(dǎo)”和“防”兩個(gè)方面。所謂“導(dǎo)”，就是說(shuō)落到屋面上的雨水或雪融水，應(yīng)盡快地排除，以防滲漏，故而應(yīng)該有一套有效的排水措施。所謂“防”，就是要采用適宜的防水材料，采取妥善的構(gòu)造方法，阻擋滯留在屋面上的水向建筑內(nèi)部滲透。筆者在此要強(qiáng)調(diào)的是，在“導(dǎo)”和“防”之間應(yīng)以導(dǎo)為先！當(dāng)前，技術(shù)層面對(duì)屋面防水設(shè)防要求和做法強(qiáng)調(diào)很多，對(duì)排水設(shè)計(jì)無(wú)論是在實(shí)際工程技術(shù)交底過(guò)程中還是各種執(zhí)業(yè)考試中并沒(méi)有引起足夠的重視。在建筑專業(yè)教材中常常對(duì)此一筆帶過(guò)，在施工圖紙規(guī)范上甚至很少提及《建筑屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程CJJ142》，因而在建筑施工圖紙的繪制表達(dá)上往往出現(xiàn)依葫蘆畫(huà)瓢，人云亦云的情況。殊不知排水應(yīng)該是第一步的，因?yàn)橹挥斜M快地將屋面水排掉，才能最大限度地減少滲漏的可能。反之，如果排水不暢甚至造成積水，很可能使得防水（層）的設(shè)計(jì)功虧一簣。

眾所周知，為了排除屋面水，我們常將屋面做成一定的坡度，也就是說(shuō)，無(wú)論是平屋頂還是坡屋頂都是有坡度的，只是坡度大小不同而已。構(gòu)造教材告訴我們，屋面坡度首先取決于建筑物所在地區(qū)的降水量大小。我國(guó)南方地區(qū)年降雨量較大，屋面坡度就大;北方地區(qū)年降雨量較小，屋面就平緩些。這個(gè)論斷對(duì)傳統(tǒng)建筑的建造來(lái)說(shuō)是正確的。對(duì)現(xiàn)代建筑而言，我個(gè)人認(rèn)為，除去建筑形式的影響，屋面坡度的大小主要取決于屋面防水材料的性能。所謂秦磚漢瓦，姑且不去探討磚瓦確切的出現(xiàn)時(shí)間，我們也都知道，過(guò)去沒(méi)有能夠形成整體性的防水材料，只能采用瓦這類小塊的不透水的面層材料，并通過(guò)瓦片的搭接形成彼此平行的很多條垂直于檐口的“天溝”，為的正是以最短而直接的途徑排除屋面水。由于是塊材的搭接，彼此之間就有接縫。積水增加就會(huì)突破瓦片搭接部位的擋水高度，水就會(huì)漫過(guò)這些部位滲入室內(nèi)，這樣就必然要求屋面的坡度要大些，為的還是加快屋面水排除的速度，因此傳統(tǒng)建筑基本上以坡屋面居多可能并不是一個(gè)文化喜好而已。隨著建筑材料工業(yè)的發(fā)展，防水性能好、單塊面積大、接縫少的材料，如整體澆筑的鋼筋混凝土屋面板、各類防水卷材、金屬屋面板等已經(jīng)普及（油氈做屋面防水材料最早大概可以上溯到1910年代的美國(guó)）。即便有較少的接縫也可以通過(guò)良好的密封材料嵌入接縫中而達(dá)到氣密、水密的目的。因此，無(wú)論南方還是北方，可以說(shuō)決定現(xiàn)代建筑屋面坡度大小的主要因素已經(jīng)無(wú)關(guān)地域了。

我們知道，屋面排水設(shè)計(jì)就是把屋面劃分成若干個(gè)區(qū)域，將各區(qū)的屋面水分別引向該區(qū)的排水設(shè)備（雨水斗和雨水管）。在進(jìn)行屋面排水設(shè)計(jì)時(shí)，首先會(huì)根據(jù)建筑的形式需要和屋面的規(guī)模、功能要求以及所處氣候條件，選擇屋面的排水坡度和排水方式，明確是采用有組織排水還是無(wú)組織排水，外排水還是內(nèi)排水。如采用有組織排水設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)根據(jù)建筑外圍的排水條件和建筑尺度確定屋面排水走向，劃分排水分區(qū)。然后根據(jù)屋面匯水面積和當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)和雨水流量，按照雨水管的不同管徑確定所需雨水管的數(shù)量，并根據(jù)檐溝、天溝的位置及屋面形狀、外立面形式布置雨水斗和雨水管。最后通過(guò)計(jì)算確定屋面檐溝、天溝所需要的寬度和深度，使之符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

俗話說(shuō)水往低處流，本質(zhì)上，排水設(shè)計(jì)最重要的就是坡度的設(shè)置和排水路徑的組織。原則和要求其實(shí)就是一個(gè)——盡可能使排水線路短捷，雨水管負(fù)荷均勻，排水通暢。對(duì)有組織排水而言，無(wú)論是坡屋頂還是平屋頂排水的最后一環(huán)都是匯集起來(lái)的屋面水進(jìn)入雨水管，所以本質(zhì)的區(qū)別就在路徑的設(shè)置上。由于坡屋頂?shù)钠露缺容^大，所以它的排水路徑是非常明確而直接的，屋面水一定是匯集到屋面的最低處（非多跨建筑通常是檐口部位），最后通過(guò)天溝（檐溝）導(dǎo)入雨水管排走。又由于在我國(guó)的傳統(tǒng)印象中坡屋頂?shù)拈芸谝欢ㄊ浅鎏舻模蚤芸谕鈷旒疁贤馀潘撮軠贤馀潘┏蔀槠挛蓓斀ㄖ匀欢坏呐潘桨浮?/p>

對(duì)平屋頂來(lái)說(shuō)，目前常用的做法有兩種。一種也是檐溝外排水，通過(guò)設(shè)坡（規(guī)范建議材料找坡宜取2%，結(jié)構(gòu)找坡不小于3%）使屋面水直接流入檐溝內(nèi)，再由溝內(nèi)縱坡導(dǎo)入雨水管排走。其實(shí)，這種排水方式和上述坡屋頂檐溝外排水無(wú)異，只不過(guò)屋面坡度較小，建筑頂部造型不突出而已。我們知道建筑四周的外墻高出屋面即形成封檐，高于屋面的這段外墻俗稱女兒墻。根據(jù)檐溝和外墻的相對(duì)位置，平屋頂檐溝外排水又分為挑檐溝和女兒墻封檐溝兩種形式。由于檐溝在外墻的外側(cè)，所以挑檐溝做法中匯集的屋面水可以直接下落，排水路徑不與外墻產(chǎn)生任何交叉，此種有組織排水方案最為直接、通暢，對(duì)排水而言是最有利的（如圖1）。但是，向外挑出的檐溝影響建筑立面頂部造型，在追求摩登的今天，幾乎被摒棄不用了。那么女兒墻封檐溝做法呢？按照目前規(guī)范的規(guī)定，屋面集水溝分水線處最小深度不應(yīng)小于100mm，溝底水落差不得超過(guò)200mm，如何在女兒墻內(nèi)側(cè)屋面上方形成這個(gè)深約300mm的集水溝就成了構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。辦法無(wú)外乎兩個(gè)，要么用材料墊起來(lái)，要么檐溝位置結(jié)構(gòu)局部降板摳出來(lái)?！皦|高”方案無(wú)疑會(huì)增加屋面荷載，對(duì)沿排水主坡方向跨度較大的屋面更甚;“降板”方案在前若些年明星建筑師們的建筑中屢見(jiàn)不鮮（甚至可以不做女兒墻），但是無(wú)疑既增加了節(jié)點(diǎn)施工的難度又增加了降板部位滲漏的幾率。更主要的是在保溫隔熱地區(qū)，無(wú)論“墊高”還是“降板”抑或“挑檐”，屋面排水天溝無(wú)一例外都會(huì)削弱保溫效果，形成熱橋效應(yīng)。因此，女兒墻封檐溝做法并不是平屋頂排水的優(yōu)選方案。

為方便施工，減少找坡厚度，減少防水層彎折，可將屋面多向找坡，在平屋頂女兒墻封檐部位構(gòu)成“三角形”坡面，圍繞水落口形成“漏斗”形匯水區(qū)域，使屋面水不再需要經(jīng)過(guò)集水溝便可直接流入雨水斗（如圖2）。這種做法目前在平屋頂排水設(shè)計(jì)中采用最多。一般而言，無(wú)論內(nèi)排水還是外排水，屋面的排水坡向均宜與女兒墻垂直或平行，以便于施工。因?yàn)椴牧险移?，按?guī)范屋面排水坡度宜取2%，這是主要屋面的排水坡度，設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)有疑義。問(wèn)題是“三角形”坡面選用什么坡度？如果把這個(gè)“三角形”坡面不帶歧視地按主坡同樣看待，那么材料找坡的坡度也應(yīng)取2%，于是就形成了“同坡屋面”。在施工圖表達(dá)上，當(dāng)所有坡面坡度相等且坡向均垂直或平行于女兒墻的時(shí)候，相鄰垂直坡面形成的匯水線與女兒墻的夾角應(yīng)為45°，且同一水落口處的匯水線應(yīng)相互垂直。反之，如果畫(huà)出其他角度的匯水線，實(shí)則無(wú)法保證排水坡度為2%。當(dāng)然，當(dāng)我們用這種方式去畫(huà)平屋頂屋面排水施工圖的時(shí)候會(huì)很復(fù)雜，因此用這種方式的不多，雖然它很合乎規(guī)范的要求！

當(dāng)為外排水時(shí)，如果把這個(gè)靠近檐口的“三角形”坡面看成是集水溝的一種變式，即“三角形天溝”，那么按規(guī)范坡度不應(yīng)小于1%，于是在圖紙上就形成了主輔坡模式。即屋面的絕大部分坡度為2%，坡向封檐口的女兒墻，根據(jù)水落口的位置，沿女兒墻與主坡垂直增做1%的輔坡，主輔坡面面相交形成斜向匯水線。實(shí)踐證明這種做法繪圖最簡(jiǎn)單易行（屋面形狀復(fù)雜或水落口位置不規(guī)則除外），問(wèn)題是，在施工圖上這個(gè)匯水線與女兒墻的夾角應(yīng)該畫(huà)成多少度？工作實(shí)踐中不加深究者往往出現(xiàn)依葫蘆畫(huà)瓢的做法，怎么簡(jiǎn)單怎么畫(huà)，更有甚者會(huì)把匯水線的坡度標(biāo)為1%。筆者幾何圖示分析如下：如圖2所示，令平面上匯水線與女兒墻的夾角為θ=∠ecf。按材料找坡，主坡坡度為2%，即ab/bc=2%。如果我們把θ=∠ecf畫(huà)成30°，由于ab=de=gf，bc=ef，則fc= ef，ec=2ef，可證得gf/fc即三角形輔坡坡度約等于1.15%，斜向匯水線坡度de/ec恰好等于1%。也就是說(shuō)在圖上把匯水線與女兒墻的夾角畫(huà)成30°，再把輔坡坡度標(biāo)成1%是不準(zhǔn)確的（當(dāng)然坡度都沒(méi)有小于1%?。Ｒ馆o坡坡度即gf/fc=1%，通過(guò)三角函數(shù)可求得θ=∠ecf接近于27°。

當(dāng)內(nèi)排水時(shí)，首先應(yīng)使水落口的位置盡量有規(guī)律，這樣無(wú)論采用2%一種坡度還是采用主輔坡兩種坡度，匯水線的畫(huà)法均較為簡(jiǎn)單，施工也比較方便，否則將會(huì)很復(fù)雜。尤其是當(dāng)兩個(gè)水落口的標(biāo)高和排水坡度相同時(shí)，這兩個(gè)水落口之間的分水線必然在這兩個(gè)水落口連線的中分線上，這是一個(gè)顯而易見(jiàn)的規(guī)律。

綜上所述，筆者認(rèn)為建筑施工圖屋面排水設(shè)計(jì)理應(yīng)引起工程設(shè)計(jì)人員的重視。通過(guò)對(duì)類似細(xì)小問(wèn)題的刨根問(wèn)底有助于我們知其然更知其所以然，由此將有助于我們不斷提高工程設(shè)計(jì)圖紙的表達(dá)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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1458500511310