建筑外围护结构体系之屋顶
1 概述
1.1屋顶的形式及特点
1.1.1 屋顶的形式
1.1.2屋顶的特点
1.2屋顶的组成、作用及设计要求
1.2.1屋顶的组成
1.2.2屋顶的作用
1.2.3屋顶的设计要求
2屋顶的结构层材料
2.1平屋顶的结构层材料
2.1.1砖屋顶
2.1.2钢筋混凝土屋顶
2.1.2.1板式屋顶
2.1.2.2梁板式屋顶
2.1.2.3井格式屋顶
2.1.2.4无梁式屋顶
2.1.3钢屋顶
2.1.3.1网架屋顶
2.1.3.2桁架屋顶
2.1.4其它
2.1.4.1阳光板
2.1.4.2阳光板的分类
2.1.4.3阳光板的技术性能
2.1.4.4工程实例
2.2坡屋顶的结构层材料
2.2.1钢筋混凝土板瓦屋面
2.2.2彩色压型钢板屋面
2.2.2.1单彩板屋面
2.2.2.2保温夹芯板屋面
3屋顶的排水设计
3.1屋顶坡度选择
3.2屋顶排水方式
3.2.1有组织排水
3.2.1.1定义
3.2.1.2特点
3.2.1.3类型
3.2.1.4适用范围
3.2.2无组织排水
3.2.2.1定义
3.2.2.2特点
目录
3.2.2.3类型
3.2.2.4适用范围
3.3屋面排水组织设计
4屋顶的防水
4.1屋顶的防水等级
4.2屋顶的防水类型
4.2.1平屋顶的防水类型
4.2.2坡屋顶的防水类型
4.3屋顶的防水材料
4.3.1柔性防水材料
4.3.2刚性防水材料
4.3.3涂膜防水材料
4.3.4其他防水材料
4.3.4.1瓦材
4.3.4.2彩色压型钢板
5屋顶的保温系统
5.1屋顶的节能设计要求
5.1.1居住建筑的屋顶节能设计要求
5.1.2公共建筑的屋顶节能设计要求
5.2屋顶的保温设计
5.2.1屋顶的保温材料
5.2.1.1松散保温材料
5.2.1.2整体保温材料
5.2.1.3板状保温材料
5.2.2平屋顶的保温
5.2.2.1平屋顶的保温材料选择
5.2.2.2平屋顶的保温构造措施
5.2.2.3平屋顶保温应用实例分析
5.2.3坡屋顶的保温
5.2.3.1坡屋顶的保温材料选择
5.2.3.2坡屋顶的保温层设置
5.2.3.3坡屋顶保温应用实例分析
5.2.4屋顶的节能改造
5.3屋顶保温应用中存在的问题
5.3.1常用屋顶保温隔热材料应用中存在的问题
5.3.1.1水泥类多孔轻质材料应用中存在的问题
5.3.1.2塑料类泡沫轻质材料应用中存在的问题
5.3.2保温隔热材料应用中存在的防火问题
5.3.3缺乏足够技术支撑
建筑外围护结构体系之屋顶
1 概述
1.1屋顶的形式及特点
1.1.1 屋顶的形式
(1) 按材料——钢筋混凝土屋顶、瓦屋顶、金属屋顶、玻璃屋顶等。
(2) 按外形——平屋顶、坡屋顶、悬索屋顶、薄壳屋顶、拱屋顶、折板屋顶等。
1.1.2屋顶的特点
根据屋顶外型的不同分别有以下特点：
平屋顶的特点：适应性强，迎风面小，经济适用，简朴大方。
坡屋顶的特点：造型古朴，柔和优美；迎风面大，构造复杂；内部空间大。
曲面屋顶的特点：曲面屋顶结构形式独特，内力分布均匀合理，能充分发挥材料的力学性能，节约用材，建筑造型美观、新颖，但结构计算及屋顶构造施工复杂。
1.2屋顶的组成、作用及设计要求
1.2.1屋顶的组成
屋顶主要由屋面面层、承重结构层、保温层、顶棚等几个部分组成。
屋面层——起围护和抗渗、排水作用。
承重结构层——屋面梁板结构、屋架、空间结构体系。
保温隔热层——保温和隔热作用。
顶棚层——装饰美观，安装灯具，埋藏管线，有时起保温、通风作用。
屋顶的组成示意图
1.2.2屋顶的作用
（1）作为承重构件：承受建筑物顶部的荷载并将这些荷载传给下部的承重构件;同时还起着对房屋上部的水平支撑作用。
（2）作为外围护构件：抵御自然界的风霜雪雨、太阳辐射、气候变化和其它外界的不利因素，使屋顶覆盖下的空间，有一个良好的使用环境。
1.2.3屋顶的设计要求
（1）功能要求：防水 、保温、隔热
（2）结构要求：足够的强度、刚度
（3）建筑艺术要求：美观要求，以满足人们对建筑艺术方面的需求。
(4) 其它功能要求 (屋顶花园、停机坪、太阳能集热器等)。
2屋顶结构层材料
2.1平屋顶的结构层材料
2.1.1砖屋顶
砖屋顶节约钢材、水泥、木材。但自重大，承载能力差，对抗
震不利，而且施工复杂，现已基本不用。
2.1.2钢筋混凝土屋顶
（1）特点：
钢筋混凝土屋顶强度高，刚度好，耐久防火性能好，还具有良好的可塑性，且便于工业化施工，是目前采用最广泛的一种屋顶。
（2）分类：
钢筋混凝土屋顶按其施工方法不同，可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。
其中，现浇式钢筋混凝土屋顶整体刚度好，并能适应于房间平面形状、设备管道、荷载及施工条件比较特殊的情况，其缺点是费工、费模板、工期长、施工受季节影响大。
现浇式钢筋混凝土屋顶根据结构形式分，有板式屋顶、梁板式屋顶、密肋式屋顶、无梁屋顶等。
图2 现浇钢筋混凝土楼板
2.1.2.1板式屋顶
（1）特点及适用范围
特点：板式屋顶是将楼板现浇成平板，并直接支承在墙上。具有底面平整、美观，便于支模、施工方便等优点。
适用范围：适用于小跨度房间。如：走廊、贮藏间、卫生间、厨房。
（2）类型及结构布置
根据屋顶的支承条件及传力途径的不同，将板式屋顶分为单向板和双向板。
1)单向板：L1/L2 >2时，板荷载沿单向传递 适宜：L≯2.5m。
2)双向板：L1/L2≤2（1~1.5）时，板荷载沿双向传递 适宜：L：3—4m
2.1.2.2梁板式屋顶
(1) 特点及适用范围
梁板式屋顶是建筑中应用比较广泛的楼板形式之一，它的优点是梁板布置灵活，并具有较好的技术经济指标，但要求较大的层高。
(2) 结构布置
梁板式屋顶由板和梁（主梁、次梁）组成。它的梁板布置
主要由房间的使用要求、平面形式及尺寸、窗洞位置等因素决
定的。通常在纵横两个方向都设置梁。
2.1.2.3井格式屋顶
(1)特点及适用范围：
1） 特点：井格式屋顶是梁板式屋顶的一种特例。两个方向梁的高度相等且等间距布置，
不分主次共同直接承受板传来的荷载。
2） 适用范围：适用于大会议室、娱乐厅等大跨度屋顶。
(2) 类型及结构布置
1)类型：井格式屋顶交叉的梁系的布置有正交和斜交两种，根据梁轴线和建筑轴线的关系又可分为正放和斜放。
2)结构布置：
正交正放的井格式屋顶适用于正方形建筑平面，如必须用于长方形建筑平面时，则其长短边之比不宜大于1.5。正交斜放的井格式屋顶适用于建筑平面长短比大于2的情况。
井格式屋顶有四角承柱支承与周边支承两种，周边支承的井格式屋顶四周最好为承重墙，这样能使井格梁都支承在柱子上。
2.1.2.4无梁式屋顶
(1)特点及适用范围：
1)特点：
无梁屋顶的特点是不设梁，由于看不到梁，顶棚为平面，因此又称为平板。这种屋顶具有室内空间净空高度大、顶棚平整，施工简便等优点。
2)适用范围：
常用于层数较少而层高受限制的建筑物，如商店、仓库、
厂房等荷载较大的建筑，但当有很大集中荷载时不宜采用。
无梁式屋顶其抗震能力较弱。因此，在地震区不宜单独采用
仅有无梁屋顶盖的板柱结构体系，若需采用时，应注意采取
可靠的抗震措施，如增设剪力墙或支撑，以形成板柱—剪力
墙结构体系或板柱—支撑结构体系。
（2）类型及结构布置
1）分类
无梁式屋顶为等厚的平板直接支承在柱子或墙上，分为有柱帽和无柱帽两种。其中柱帽形式可根据室内空间中柱的截面形式而定。如图所示。
柱帽形式
2） 结构布置
无梁式屋顶的柱网一般布置成正方形或矩形，间距一般不超过6m，且无梁屋顶周围应设置圈梁。为满足刚度要求，这种屋顶厚度较大。
2.1.3钢屋顶
2.1.3.1网架结构屋顶
（1）概述
空间网格结构是由许多杆件按照一定的规律进行布置，通过节点连接组成的一种网状空间杆系结构。空间网格结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架简称为网架。曲面网架简称为网壳。
（a）平板网架（双层） (b)壳体网架（单层、双层） （c）壳型网架
网架结构一般采用轻质、高强、保温、隔热、防水性能良好的屋面材料，以实现网架结构经济、省钢的优点。由于网架结构具有很多的优点，在建筑工程中，大量用做屋顶结构。
由于网架结构能适应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需要的建筑物，不仅中小跨度的工业与民用建筑有应用，而且被大量应用于中大跨度的体育馆、展览馆、大会堂、影剧院、车站、飞机库、厂房、仓库等建筑中。
网架多采用钢结构，也有钢筋混凝土结构网架，但目前很少应用。
（2）分类
按照杆件的布置规律及网格的格构原理分类，网架结构可以分为为交叉桁架体系和角锥体系两类。
1） 交叉桁架体系网架
交叉桁架体系是由一片片平面桁架相互交叉组合而成。网架中每片桁架的上下弦杆及腹杆位于同一垂直平面内。根据网架的平面形状和跨度大小，整个网架可由两向或三向的平面桁架交叉而成的。两向相交的桁架的夹角，可以成90°，也可以成任意角度，三向交叉的桁架的夹角一般为60°，因此交叉桁架体系的型式有下列四种：
① 两向正交正放网架（井字形网架）
特点：这种网架是由两组相互交叉成90°的平面
桁架组成，且两组桁架与其相应的建筑平面边线平行，
如图所示。这种网架上下弦的网格尺寸相同，同一方
向的各平面桁架长度相同，因此构造简单，便于制作
安装。
适用范围：这种网架适用于正方形，近似正方形
的建筑平面，跨度30~60m的中等跨度为宜。
两向正交正放网架
② 两向正交斜放网架
特点：这种网架是由两组相互交叉成90°的平面桁架组成，且两组桁架分别与建筑平面边线成45°，加图所示。
适用范围：这类网架适用于建筑平面为正方形或长方形的中
大跨度的情况，应用范围更广泛。
一般宜采用如右图所示的布置方式，设计中抽去角柱，由角
部两根柱子来共同承担，则可避免拉力集中。(北京国际俱乐部网
球馆的两向正交斜放网架即采用此种方法。)
北京国际俱乐部网球馆的两向正交斜放网架
③ 两向斜交斜放网架
由两组平时桁架斜交而成，衍架与建筑边界成一斜角。
这类网架由于构造复杂，受力性能不好，因而很少采用，
一般用于建筑平面两方向柱距不等的情况。如图所示。
两向斜交斜放网架
④ 三向交叉网架
这种网架由三组互成60°夹角的平面桁架相交而成，如图所示。
因为其上下弦网格均为三角形，故其刚度较双向平面桁架大，受力也较为均匀。但由于多了一个方向的桁架，节点汇交的杆件较多，节点构造比较复杂，宜采用圆钢管杆件及球节点。
适用范围：这种网架适用大跨度建筑(l＞60m)，特别适用于三角形、多边形和圆形的建筑平面，如图所示。
三向交叉网架
2） 角锥体系网架
角锥体系网架比交叉桁架体系网架刚度大，受力性能好。若由工厂预制标准锥体单元，则堆放、运输、安装都很方便。角锥可并列布置，也可抽空跳格布置，以降低钢量。分为：
① 四角锥体网架
四角锥体网架的上下弦平面均为正方形网格，且相互错开半格，使下弦网格的角点对准上弦网格的形心，再用斜腹杆将上下弦的网格节点连接起来，
即形成一个个互连的四角锥体。
目前常用的四角锥体网架有以下几种：
A. 正放四角锥网架
特点：正放四角锥网架底边与相应的建筑平面的边界平行，四角锥单元的锥尖可以向下、也可以向上，如图所示。
这类网架杆件受力较均匀，空间刚度较好，由于上弦平面均为正方形网格，因此屋面板规格统一，杆件长度相同，制作、构造简单。但杆件数量多，用钢量大些。
适用范围：适用于建筑平面接近正方形平面的中、小跨度周边支承的情况，也适用于大柱网、点支承、设有悬挂吊车的工业厂房的情况。
（a）锥尖向下 (b)锥尖向上
正放四角锥网架
B. 正放抽空四角锥网架
在正放四角锥网架的基础上，为了节约钢材，便于采光、通风，可适当抽去一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸扩大一倍，形成正放抽空四角锥网架，如图所示。
正放抽空四角锥网架
C. 斜放四角锥网架
特点：这种网架的上弦与建筑平面边界成45°角，下弦与建筑边界平行或垂直。斜放四角锥网架的上弦杆约为下弦杆长度的0.7倍，如图所示。一般情况下，上弦受压，下弦受拉，受力合理，可以充分发挥材料的强度。节点汇集的杆件数目少，构造简单。
适用范围：这种网架适用于中小跨度和矩形平面的建筑，当为点支承时，要注意在周边布置封闭的边桁架，以保证网架的稳定。
斜放四角锥网架
D. 星形四角锥网架
这种网架的单元体由两个倒置的三角形小桁架相互交叉而成，两个三角形小桁架底边构成网架上弦，与边界成45°角。两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为下弦杆，下弦为正交正放，如图所示。
星形四角锥网架
E. 棋盘形四角锥网架
这种网架是将斜放四角锥网架水平转动45°，并加设平行于边界的周边下弦而形成的，如图所示。这种网架受力合理，受力均匀，杆件较少，屋面板规格统一，适用于小跨度周边支承的情况。
棋盘形四角锥网架
F. 单向折线形网架
这种网架是由正放四角锥网架演变而来的。当建筑平面为狭长的矩形时，短向传力明显。此时网架长向弦杆内力很小，可将此取消，因此就形成了折线形网架，如图所示。此种网架适用于狭长矩形平面的建筑。
单向折线形网架
② 三角锥网架
组成三角锥网架的基本单元式倒置的三角锥体。三角锥网架的刚度较好，适用于大跨度工程。对梯形、六边形和圆形建筑平面的工程易于布置。
根据锥体单元布置和连接方式的不同，常见的三角锥体网架有下列三种型式：三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。 A. 三角锥网架
这种网架的上下弦平面均为三角形网格，如图所示。
三角锥网架
B. 抽空三角锥网架
这种网架是基于三角锥网架，抽去部分三角椎单元的腹杆和下弦杆而成的，上弦面为三角形网格，下弦面由三角形和六边形网格组成，或全为六边形网格，如图所示。
此种网架杆件减少，用料较省，构造也较简单，但空间刚度不如前者，适用于较小跨度的三角形、六边形和圆形平面的建筑。天津塘沽车站候车空采用了这种网架。
抽空三角锥网架(天津塘沽车站候车室)
C. 蜂窝形三角锥网架
这类网架上弦平面为三角形和刘边形，上弦平面为六边形网格。上弦平面的六边形网格增加了屋面板布置与屋面找坡的困难。
这种网架适用于中、小跨度的周边支承的六边形、矩形和圆形平面的建筑。
总之，三角锥体网架受力均匀，空间刚度较其他类型网架大，是目前各国在大跨度建筑
中广泛采用的一种形式。它适合于矩形、三边形、六边形和圆形等建筑平面。
③ 六角锥网架
六角锥网架由六角锥单元所组成，如图所示。但由于六角锥网架杆件多，节点构造复杂，屋面板为三角形或六角形，施工困难，在实际工程中较少采用。
（a）锥尖向下 （b）锥尖向上
六角锥体网架
2.1.3.2桁架屋顶
桁架是指直杆在端部相互连接而组成的格子式结构，用于屋盖承重结构的梁式桁架叫屋架。
屋架中的杆件在大部分情况下只承受轴向拉力或轴向压力，且应力在截面上分布均匀，因此容易发挥材料的作用。桁架用料经济，结构自重小，是一种应用极广泛的结构型式。
桁架结构的型式很多，按使用材料的不同，分为木屋架、钢—木组合屋架、钢屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架等。 （1）钢屋架的类型
钢屋架的形式主要有三角形屋架，梯形屋架，矩形（平行弦）屋架等，为改善上弦杆的受力情况，常采用再分式腹杆的形式。 （2）钢屋架的适用范围 1）三角形屋架
一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中。当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架高跨比为1/4~1/6。一般用于中小跨的轻屋盖结构。当荷载和跨度较大时，采用三角形屋架就不够经济。
三角形钢屋架
2）梯形屋架
一般用于屋面坡度较小的屋盖中。其受力性能比三角形屋架优越，适用于较大跨度或荷载的工业厂房。
梯形钢屋架
梯形屋架一般都用于无檩体系，屋面材料大多用大型屋面板。这时上弦节间长度应与大型屋面板尺寸相配合，使大型屋面板的主肋正好搁置在屋架上弦的节点上，在上弦中不产生局部弯矩。当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式。当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据檩条的间距而定，一般为0.8~3.0m。
3）矩形屋架
矩形屋架也称为平行弦屋架。因其上下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，易于满足标准化、工业化生产的要求。
矩形屋架在均布荷载作用下，杆件内力分布极不均匀，故材料强度得不得充分利用，不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑系统。当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件截面尺寸。
矩形屋架
2.1.4其它 2.1.4.1阳光板
阳光板是一种以聚碳酸树脂为原料，采用挤出成型法制造的工程塑料板材，学名聚碳酸醋板，简称PC
板。聚碳酸酷的透光性甚佳，其板材多用于建筑物采光和农业温室，故称其
为阳光板。它作为一种新型建筑材料在光学、热学及力学性能方面均显示出优异的特性。
(1) 阳光板的分类
阳光板基本分四大类：实心平板，俗称单层板；蜂窝格子状空心平板，俗称多层板；波纹板，俗称浪板，薄膜。
阳光板的颜色有很多种.其中以透明无色、绿色、蓝色、咖啡色浅灰色等颜色为主导。
(2) 阳光板的技术性能
阳光板透光性良好、材质轻、抗冲击性强、隔热性能优、耐候性强，与玻璃建筑装饰材料相比，具有一定的优势。它的主要特点包括:
1）光学性能:通过实验研究表明，双层阳光板的透射比与玻璃相差不大。
2）力学性能:与玻璃等其他透光建筑材料相比，阳光板具有材质轻、强度高的优点。 3）热工性能:在厚度相同的条件下，阳光板比玻璃节能，可有效降低建筑能耗。 4）耐候性强:阳光板能适应从严寒到高温各种恶劣的天气变化，在长期荷载作用下允许使用温度为-40℃至+120℃，在短期荷载作用下允许使用温度为-90℃至35℃。在此范围内，板材不会出现明显的变形和破坏。
5）防露滴功能:阳光板在室内相对湿度低于80%时，材料的内表面不会结露，足以满足湿度高、内外温差的环境的特殊要求。
6) 阻燃性能:阳光板的自燃温度为630℃，为难燃一级材料，并在燃烧过程中不产生毒性气体。
7) 隔声性能:在厚度相同的条件下，阳光板的隔声量比玻璃提高3~4dB。
8) 良好的加工性能:阳光板的可塑性和柔性良好，最小弯曲半径为板厚的175倍。
阳光板与普通玻璃的性能比较见表
随着应用越来越广泛，生产工艺不断发展，阳光板已经发展成一个庞大的家族，不断衍生出不同功能和品种的板材，如太阳能控制板材、各种浮雕效果板材、不同颜色效果的板材等。
(3) 工程实例
1)上海火车站南站圆形屋顶
这是目前国内最大的阳光板透光屋面，也是目前世界上最大的单体圆形火车站站房。
2)天津奥林匹克中心体育馆
采用了聚碳酸酯板材智能化屋面系统，具有很高的透光率和重量轻、抗冲击、隔热、防结露、节能等特点，与相同厚度的传统板材相比，可节省能源25%。屋面被分成三部分，从上到下依次为阳光板采光顶、金属屋面和曲面玻璃幕墙。
2.2坡屋顶的结构层材料
坡屋顶的屋面盖料种类较多，我国目前采用的有弧形瓦（小青瓦）、平瓦、油毡瓦、西式陶瓦、英红瓦、波形瓦、金属瓦、彩色压型钢板等。
2.2.1钢筋混凝土板瓦屋面
瓦屋面由于保温、防火或造型等的需要，可将钢筋混凝土板作为瓦屋面的基层盖瓦。 盖瓦的方式有两种：一种是在找平层上铺油毡一层，用压毡条钉在嵌在板缝内的木楔上，再钉挂瓦条挂瓦；另一种是在屋面板上直接粉刷防水水泥砂浆并贴瓦或陶瓷面砖或平瓦。
在仿古建筑中也常常采用钢筋混凝土板瓦屋面。
钢筋混凝土板瓦屋面构造
(a)木条挂瓦；(b)砂浆贴瓦；(c)砂浆贴面砖
2.2.2彩色压型钢板屋面
彩色压型钢板屋面简称彩板屋面，根据彩板的功能构造分为单层彩板和保温夹芯彩板。
2.2.2.1单彩板屋面
大多数将彩板直接支承于檩条上，一般为槽钢、工字钢或轻钢檩条。檩条间距视屋面板型号而定，一般为1.5～3.0m。屋面板的坡度大小与降雨量、板型、拼缝方式有关。一般不小于3°。
2.2.2.2保温夹芯板屋面
保温夹芯板是由彩色涂层钢板作表层，自熄性聚苯乙烯泡沫塑料或硬质聚氨酯泡沫作芯材，通过加压加热固化制成的夹芯板。保温夹芯板屋面坡度为1/6～1/20，在腐蚀环境中屋面坡度应≥1/12。
1)保温夹芯板板缝处理
夹芯板与配件及夹芯板之间，全部采用铝拉铆钉连接，铆钉在插入铆孔之前应预涂密封胶，拉铆后的钉头用密封胶封死。顺坡连接缝及屋脊缝以构造防水为主，材料防水为辅；横坡连接缝采用顺水搭接，防水材料密封，上下两块板均应搭在檩条支座上，屋面坡度≤
1/10
时，上下板的搭接长度为300mm；屋面坡度＞1/10时，上下板的搭接长度为200mm。
2)保温夹芯板檩条布置
一般情况下，应使每块板至少有三个支承檩条，以保证屋面板不发生挠曲。在斜交屋脊线处，必须设置斜向檩条，以保证夹芯板的斜端头有支承。
3屋顶的排水设计
3.1屋顶坡度选择
（1）坡度表示方法：有角度法、斜率法和百分比法 。
（2）影响屋顶坡度的因素：防水材料与排水坡度的关系 ；降雨量大小与坡度的关系 。
（3）屋顶坡度的形成办法：材料找坡 宜为2%～3% ；结构找坡宜为3% 。
3.2屋顶排水方式
3.2.1有组织排水
3.2.1.1定义
有组织排水是指屋顶雨水顺坡排至檐沟或天沟，使雨水集中至雨水口，再经雨水管排至地面或地下排水管网的一种排水方式。
3.2.1.2特点
有组织排水有利于保护墙面和地面，消除了屋顶雨水对环境的影响。
3.2.1.3类型
(1)有组织内排水
A.女儿墙内檐沟——在女儿墙内设檐沟，墙底设雨水口连接雨水管。
B.内天沟——在屋面中部沿纵向设置天沟，沟底设雨水口连接雨水管。
C.内排水——在屋面中部设置雨水口，连接雨水管。
(2)有组织外排水
A.挑檐沟排水——在屋面四周或纵向檐口处挑出檐沟，沟底设雨水口连接雨水管。
B.女儿墙排水——高出屋面的女儿墙内垫坡，墙底设雨水口连接墙外雨水管。
C.女儿墙挑檐沟排水——既设挑檐沟又设女儿墙，墙底设排水口，沟底设雨水口连接雨水管。
3.2.1.4适用范围
适用于房屋高度较高，屋面集水面积较大，年降雨量较大的情况，也就是在年降雨量＞900mm，檐口高度＞8m，或年降雨量＜900mm，檐口高度＞10m时，应采用有组织排水。
3.2.2无组织排水
3.2.2.1定义
无组织排水又称自由落水，无组织排水是指屋顶雨水顺坡排至挑檐板处自由落到室外地面的一种排水方式。
3.2.2.2特点
无组织排水构造简单、经济，但雨水下落时对墙面造成污染和潮湿，对地面产生冲刷。
3.2.2.3类型
A.三面女儿墙单坡排水
B.两面女儿墙单坡排水
C.四坡排水
3.2.2.4适用范围
常用于建筑标准较低的低层建筑或雨水较少的地区的简单建筑及积灰多的屋面,即多用于雨水量较少的地区(年降雨量≤900mm地区）。
3.3屋面排水组织设计
（1）划分排水分区
排水区面积指屋面水平投影面积。每根落水管承担最大的排水面积不宜大于200平方米。两根落水管间距小于18m-24m。
（2）确定排水坡面的数目及排水坡度
B≤12m时可用单坡，B＞12m时用双坡。
（3）确定天沟断面大小和天沟纵坡的坡度值
（4）雨水管的规格及间距
4屋顶的防水
4.1屋顶的防水等级
我国《屋面工程质量验收规范》（GB50207-2002）规定，屋面防水设防应按建筑物不同的类型、重要程度、使用功能、结构特点等划分为四个等级。
Ⅰ级
特别重要的民用建筑和对防水有特殊的要求的工业建筑，宜选用合成高分子防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子的防水涂料、细石防水混凝土等材料。三道或三道以上防水设防，其中应有一道合成高分子防水卷材、且只能有一道厚度不小于2 mm的合成高分子防水涂膜 。
Ⅱ 级
宜选用高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、合成高分子防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料、细石防水混凝土、平瓦等材料。两道防水设防，其中应有一道卷材；也可采用压型钢板进行一道设防。
Ⅲ 级
应选用三毡四油沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、高聚物改性沥青防水涂料、合成高分子防水涂料、沥青基防水涂料、刚性防水层、平瓦、油毡等材料，一道防水设防或两种防水材料复合使用。
Ⅳ 级
可选用二毡三油沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水涂料、沥青基防水涂料、波形瓦等材，一道防水设防。
4.2屋顶的防水类型
4.2.1平屋顶的防水类型
（1）卷材防水屋面：是利用防水卷材与粘结剂结合，形成连续致密的构造层来防水的一种屋顶。卷材防水屋面由于其防水层具有一定的延伸性和适应变形的能力，又被称作柔性防水屋面。
（2）刚性防水屋面：是指刚性材料作为防水层的屋面，如防水砂浆、细石混凝土、配筋细石混凝土防水屋面等。
（3）涂膜防水屋面：涂膜防水主要适用于防水等级为Ⅲ、Ⅳ级的屋面防水，也可用作Ⅰ、Ⅱ级屋面多道防水设防中的一道防水。
4.2.2坡屋顶的防水类型
常用的有金属瓦屋面、压型钢板屋面，在屋顶板上干铺一层油毡作为辅助防水层。
4.3屋顶的防水材料
4.3.1柔性防水材料
有沥青类防水卷材，合成高分子类防水卷材，高聚物改性沥青类防水卷材等。
4.3.1.1沥青防水卷材
定义：用原纸、纤维识物、纤维毡等胎体浸涂石油沥青，表面涂上粉状物、粒状物或片状物制成卷材的防水材料。由于沥青具有良好的防水性能，而且资源丰富、价格低廉，所以沥青防水卷材的应用在我国占据主导地位。
(1) 纸胎沥青油毡
性能指标及特点:延伸性能好,拉伸强度高,使用寿命长，施工方便,
无污染，尤其适用于寒冷地区和结构变形频繁的建筑物。
规格: 60磅
价格/单位：41元/卷
适用范围: 是我国传统的防水材料，目前在屋面工程中仍占主导
地位。广泛应用于屋面、地下室、水池以及桥梁、隧道等建筑物的防
水、防潮、隔气、抗渗。
(2) 玻纤胎沥青油毡
性能指标及特点: 有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐久性。
规格: 20×1m
价格/单位：57/卷
适用范围: 常用作屋面或地下防水工程
(3) 麻布胎沥青油毡
性能指标及特点: 拉伸强度高、耐水性好，但胎体材料易腐烂。
规格: 20×1m
价格/单位：52/卷
适用范围: 一般麻布油毡适用于工业与民用建筑屋面的多叠层防水；热熔麻布油毡适用于采用热熔法施工的工业与民用建筑屋面的多层或单层防水；作屋面增强附加层。
4.3.1.2高聚物改性沥青类防水卷材
定义：是指以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为防粘隔离层制成的可卷曲的片状防水材料。
(1) SBS改性沥青卷材
性能指标及特点:耐老化、耐高低温、耐腐蚀，低温柔性良好，
延伸率大、弹塑性好，适应基层变形能力强，高强度，耐撕裂、
耐穿刺及耐疲劳。
规格:3mm
价格/单位：15元/㎡
适用范围:适用于工业与民用建筑的屋面及地下防水工程，尤其适用于寒冷地区、结构变形频繁地区的建筑物防水。
(2) APP改性沥青卷材
性能指标及特点:抗拉强度高，延伸率大，具有良好的弹塑
性，耐水性好，耐腐蚀能力强，耐老化期长（15年以上），具有良
好的耐高温性能和低温柔性。
规格: 2.5mm/3mm/3.5mm/4mm
价格/单位： 75元/卷
适用范围:主要适合于适用于工业与民用建筑的屋面和地下
防水工程，以及道路、桥梁等建筑物的防水，尤其适用于紫外线辐射强烈及炎烈地区的建筑物防水。
(3) SBR改性沥青卷材
性能指标及特点：耐热度>100℃，低温柔性
比 SBS改性沥青油毡低34％，原材料来源充足。
规格——
价格/单位：20/㎡
适用范围: 适用于工业与民用建筑的屋面及地下防水工
程，尤其适用于寒冷地区、结构变形频繁地区的建筑物防水。
(4) 再生胶改性沥青卷材
性能指标及特点: 有良好的柔韧性、延伸性和耐高低温性能，适应基层应力产生的变形能力强。
规格: (SBS-R)CR-G-M/PE-45
价格/单位：22.5/㎡
适用范围: 该类卷材适用于工业与民用建筑工程防水，其中聚酯无纺布胎卷材尤其适用于地下工程防水。纸胎卷材则主要适用于屋面工程的多叠层防水。
(5) PVC改性焦油沥青卷材
性能指标及特点:拉伸强度高，伸长率好，热尺寸变化率
小，具有良好的可耐老化和耐低温性能，低温下（－20℃）具
有良好的柔韧性。使用寿命长（屋面25年、地下50年以上），
且无环境污染。
规格: 0.8\1.0\1.2\1.5\2.0㎜
价格/单位：12元/㎡
适用范围:广泛应用于建筑物的屋面、地下防水、隧道、
水库、堤坝、水池污水处理场、垃圾处理场等工程的地下防渗，满足屋面防水工程技术规范对屋面防水工程各级别的防水要求及地下防水工程等技术规范对地下防水工程各级别的防水要求。
4.3.1.3合成高分子类防水卷材
定义：以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基料，加入适量的助剂和填充料等，经过特定工序制成的，是我国大力发展的新型高档防水卷材。
(1) 橡胶系
1） 三元乙丙橡胶卷材
性能指标及特点: 防水性能优异，耐候性好，耐臭氧性好、耐化学腐蚀性佳，弹性和抗
拉强度大，对基层变形开裂的适应性强，重量轻、使用温度范
围宽，寿命长，防水性能优越，使用寿命可达50年，被喻为
“防水之王”。
规格：1.2mm*1000mm*20m
价格/单位：12.5元/㎡
适用范围: 使用年限要求长的工业与民用建筑的屋面防
水。各种工业、民用建筑物、桥涵、隧道、水坝、蓄水池等建设工程及各种地下工程的防水、隔潮。
2） 氯磺化聚乙烯卷材
性能指标及特点: 伸长率较大，弹性较好，对基层变形开裂的适应性较强，耐高、低温性能好、耐腐蚀性能优良，有很好的难燃性。
规格——
价格/单位——
适用范围: 适合于有腐蚀介质影响及在寒冷地区的屋面工程冷粘法施工。
3） 丁基橡胶卷材
性能指标及特点: 有较好的耐候性、抗拉强度和伸长率，耐低温性能稍低于三元乙丙防水卷材。
规格: 1.5mm
价格/单位：23.5/㎡
适用范围: 适用于各种气候环境下的工业区与民用建筑的屋面、地下、厕浴间，市政工程，桥梁涵洞，水利工程的防水、防渗、防潮以及各种旧屋面的维修工程。
(2) 树脂系
1） 聚氯乙烯卷材
性能指标及特点: 具有较高的拉伸和撕裂强度，伸长率较大，
耐老化性能好，原材料丰富，价格便宜，容易粘结。
规格：1m*10m
价格/单位：20/㎡—35/㎡
适用范围: 单层或复合使用于外露或有保护层的屋面防水冷粘
法或热风焊接法施工。
2） 氯化聚乙烯卷材
性能指标及特点: 具有良好的耐候、耐臭氧、耐热老化、耐
油、拉伸强度高、延伸率高、稳定性好、收缩率小、低温柔性好、
使用寿命长耐化学腐蚀及抗撕裂的性能
规格——
价格/单位：12.80/㎡ -13.60/㎡
适用范围: 单层或复合使用，宜用于紫外线强的炎热地区冷
粘法施工用于工业与民用建筑的屋面防水，包括种植屋面、平屋
面、坡屋面。
3） 高密度聚乙烯卷材
性能指标及特点: 具有抗渗漏能力强、拉伸强度大、低温柔性好、线胀系数大、稳定性好、无毒、变形适应能力强、适应温度范围宽、使用寿命长等良好的综合性能
规格——
价格/单位——
适用范围: 适用于工业与民用建筑的平屋面、上人屋面、蓄水屋面、屋顶花园等的防水；可用于酸碱或有毒品等场所进行防腐蚀、防毒、防渗工程，适用于基层结构有振动或较大沉降的屋面；适用于地铁、人防地下室、水库、污水池、清水池等防水工程。
(3) 橡塑共混系
1） 氯化聚乙烯橡塑共混卷材
性能指标及特点: 具有氯化聚乙烯特有的高强度和优异的耐臭氧、耐老化性能，而且具有橡胶特有的高弹性、高延伸性惟及良好的低温柔性等特点。
规格: Ⅱ型加配套附料2mm
价格/单位：27/㎡
适用范围: 单层或复合使用，尤宜用于寒冷地区或变形较大的屋面冷粘法施工，应用于工业、民用建筑屋面。
4.3.2刚性防水材料
刚性防水材料主要为防水砂浆和密实性钢筋混凝土。
细石混凝土防水层构造示意
性能指标及特点: 改进砂浆和混凝土的防水性能，提高了密实性。
适用范围: 采用1：2或1：3的水泥砂浆的防水层，多用于现浇板。
细石混凝土防水层，
采用细石混凝土整体现浇。
4.3.3涂膜防水材料
4.3.3.1沥青类防水涂料
定义：以沥青为基料配制成的水乳型或溶剂型防水涂料。
(1) 乳化沥青
性能指标及特点: 常温下具有良好的流动性。 可以直接与集料拌和，或直接洒步，或喷涂于集料及其他物体表面、施工方便、节约能源、减少污染，改善劳动条件。
应用范围: 乳化沥青可涂刷或喷涂在材料表面作为防潮或防水层，也可粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层，或用于拌制冷用沥青砂浆和沥青混凝土。
(2) 橡胶沥青防水涂料
性能指标及特点: 它具有橡胶和沥青双重优点。有较好的耐水性，耐腐蚀性，成膜快、涂膜致密完整、延伸性好，抗基层变形性能较强。
应用范围: 适用于基层易开裂的屋面防水层。
4.3.3.2高聚物改性沥青防水涂料
定义：高聚物改性沥青防水涂料是以沥青为基料，用合成高分子聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。
性能指标及特点: 这类涂料由于用橡胶进行改性，所以在柔韧性、抗裂性、拉伸强度、耐高低温性能、使用寿命等方面比沥青基涂料都有很大改善，具有成膜快、强度高、耐候性和抗裂性好、难燃、无毒等优点。
适用范围: 适用于Ⅱ级及以下防水等级的屋面、地面、地下室和卫生间等部位的防水工程。
4.3.3.3合成高分子防水涂料
定义：合成高分子防水涂料是以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。
性能指标及特点: 比沥青基及改性沥青基防水涂料具有更好的弹性和塑性、耐久性及耐高低温性能。
适用范围: 可单独作为涂膜防水层，又可与卷材复合使用，既作为防水层又作为卷材的粘结剂。
4.3.4其他防水材料
4.3.4.1瓦材
瓦是常用的坡屋顶防水材料，我国传统的平瓦为粘土平瓦，近几年由于环保意识的增强，水泥平瓦、陶瓦等替代产品相继出现。
(1) 彩色水泥瓦
特点：所成制品的密度大、强度高、防雨抗冻性能好，
表面平整、尺寸准确。彩色水泥瓦色彩多样，使用年限长，
造价便宜。
适用范围: 它既适用于普通民房，也适用于高档别墅及
高层建筑的防水隔热。所以，彩色水泥瓦是社会主义新农村
建设和城市小区及高档洋房别墅工程的新选择。
(2) 青瓦
特点： 质地坚韧、抗冲击，安全可靠、防火。
适用范围: 青瓦是中国古代建筑中构成屋顶建筑材料中最主要的一种，主要用于我国传统民居，古代建筑等，在中国古代建筑材料和装饰屋顶中具有十分重要的位置。
(3) 玻璃瓦
特点：质轻，高强且透明，可兼作天窗。
适用范围: 主要用于采光屋面的，目前正被广泛应用。
(4) 金属瓦
特点：自重轻、防水性能好、使用年限长。
适用范围: 主要用于大跨度建筑的屋面。
4.3.4.2彩色压型钢板
特点：质轻，高强，抗震，耐火施工方便但造价偏高。是近十多年来在大跨度建筑中广泛采用的高效能屋面。
适用范围:彩板除用于平直坡面的屋顶外，还可根据造型与结构的形式需要，在曲面屋顶上使用。
5屋顶的保温系统
5.1屋顶的节能设计要求
屋顶是长期直接受太阳辐射的部位，又是遮风避雨的重要围护结构。通过对外围护结构系统各部位能耗比较，屋面是能量损失较为严重的部位之一，在建筑节能方面具有重要作用。不同地区，不同建筑，有不同的热工节能设计要求。在寒冷和夏热冬冷地区，对屋顶进行保温可以降低顶层房屋的采暖能耗，在夏热冬暖和夏热冬冷地区，对屋顶进行隔热则可以降低顶层房屋的室内温度以降低空调能耗。
用于屋面节能工程的保温隔热材料，其品种、规格应符合设计要求和相关标准的规定。用于屋面节能工程的保温隔热材料，其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能必须符合设计要求和强制性标准的规定。提高屋面的保温隔热性能, 对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要, 这也是减少空调耗能, 改善室内热环境的一个重要措施。
5.1.1居住建筑的屋顶节能设计要求
居住建筑因地区所在位置不同，它受气候的影响很大，所采取的节能措施是不同的，对此节能要求的标准时根据不同地区来规定的。在居住建筑中，节能设计标准要求如下：严寒、寒冷地区有《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95），《采暖居住建筑节能检验标准》（JGJ132-2001），《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》（JGJ129-2000）；夏热冬冷地区有《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）；夏热冬暖地区依据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》2003年10月1日实施。因此，各地的居住建筑的屋顶也应符合和满足相应地区的节能设计标准要求。
根据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》要求
（1）居住建筑的天窗面积不应大于屋顶总面积的40％，传热系数不应大于4.0 W/(m2·K)，本身的遮阳系数不应大于0.5。
（2） 居住建筑屋顶的传热系数和热惰性指标应符合表4.1.6的规定。
表4.1.6 屋顶的建筑物平均传热系数K(W/ m2·K)、热惰性指标D
（3）屋顶的隔热性能应满足《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的隔热要求。
（4）天窗的面积不应超过屋顶面积的15％。
（5）屋顶、挑出宽度大于500mm的凸窗顶板隔热能力必须满足《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的隔热要求。
另外，《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中对屋顶节能规定如下：
（1）围护结构各部分的传热系数和热惰性指标应符合表4．0．8的规定。其中外墙的传热系数应考虑结构性冷桥的影响，取平均传热系数，其计算方法应符台本标准附录A的规定。
表4．0．8 围护结构各部分的传热系数 (K[W／(平方米.K)]和热惰性指标(D)
─────────────────────────────────── 屋顶* 外墙* 外窗(含阳台 分户墙 底部自然通风 户门
门透明部分) 和楼板 的架空楼板
─────────────────────────────────── K≤1.0 K≤1.5
D≥3.0 D≥3.0 按表4.0.4 K≤2.0 K≤1.5 K≤3.0 的规定
K≤0.8 K≤1.0
D≥2.5 D≥2.5
───────────────────────────────────
*注：当屋顶和外墙的K值满足要求，但D值不满足要求时，应按照《民用建筑
热工设计规范》GB 50176-93第5．1．1条来验算隔热设计要求。
（2）围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料。平屋顶可采用绿化等生态设计方法，提高隔热性能。
5.1.2公共建筑的屋顶节能设计要求
公共建筑的屋顶的保温隔热性能应满足《公共建筑节能设计标准》2005年7月1日实施及《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93），除此之外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
（1）屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20％，且中庭屋顶透明部分面积不得大于中庭部分屋顶面积的70%。
由于公共建筑形式的多样化和建筑功能的需要，许多公共建筑设计有室内中庭，希望在建筑的内区有一个通透明亮，具有良好的微气候及人工生态环境的公共空间。但从目前已经建成工程来看，大量的建筑中庭的热环境不理想且能耗很大，主要原因是中庭透明材料的热工性能较差，传热损失和太阳辐射得热过大。
对于那些需要视觉、采光效果而加大屋顶透明面积的建筑，如果所设计的建筑满足不了规定性指标的要求，突破了限值，则必须按《公共建筑节能设计标准》第4.3节的规定对该建筑进行权衡判断。权衡判断时，参照建筑的屋顶透明部分面积和热工性能必须符合本条的规定。
（2）设有中庭的公共建筑，夏季宜充分利用自然通风降温，必要时设置机械排风装置。屋面热桥部位的内表面温度不应低于室内空气零点温度。
建筑中庭空间高大，在炎热的夏季，中庭内的温度很高。应考虑在中庭上部的侧面开设一些窗户或其他形式的通风口，充分利用自然通风，达到降低中庭温度的目的。必要时，应考虑在中庭上部的侧面设置排风机加强通风，改善中庭热环境。
根据北京地区的气候特点和具体情况，制定的《北京公共建筑节能设计标准》对屋顶节能要求是这样的，屋顶透明部分的面积比例，应符合下列规定：
1 甲类建筑不应大于屋顶总面积的30%；
2 乙类建筑不应大于屋顶总面积的20%；
5.2屋顶的保温
屋面保温作用的优劣，不仅影响到建筑节能，对顶层墙体的开裂有重要影响，如果 屋顶保温效果不好，结构层会由于温差过大胀缩变化剧烈，导致墙体特别是顶层墙体的
开裂。所以，加强屋面的保温隔热性能，不仅是建筑节能的需要，同时也是预防因温度 变化出现墙体开裂的重要手段。
5.2.1屋顶的保温材料
在寒冷地区或装有空调设备的建筑中，屋顶应设计成保温屋顶；为了提高屋顶的热阻，需要在屋顶中增加保温层。
5.2.1.1松散保温材料
膨胀蛭石（粒径3～15mm）、膨胀珍珠岩、矿棉、炉渣等。
5.2.1.2整体保温材料
水泥炉渣、沥青膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石等。
5.2.1.3板状保温材料
加气混凝土板、泡沫混凝土板、膨胀珍珠岩板、刨花板、甘蔗板等。
5.2.2平屋顶的保温
5.2.2.1平屋顶的保温材料选择
（1）平屋顶倒置式保温材料可采用：高密度膨胀聚苯板、挤塑聚苯板(XPS )、聚氨酯泡沫塑料及泡沫玻璃保温板等。
（2）传统正置式保温屋面常用的保温材料有水泥膨胀珍珠岩板、沥青膨胀珍珠岩板、水泥膨胀硅石板及膨胀珍珠岩，目前常用的保温材料有膨胀聚苯板(EPS)、高密度膨胀聚苯板、挤塑聚苯板(XPS )、聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃保温板、矿棉板及岩棉板等。
5.2.2.2平屋顶的保温构造措施
（1）屋顶保温层的构造措施方式有正置式和倒置式两种。在可能条件下平屋面应优先采用倒置式保温。
1）正置式屋面：将保温材料层设置在结
构层上，防水层下。正置式保温层要求防水层
有较好的防水性能，以确保保温材料不受潮。
为了防止室内水蒸气透过结构层侵入保温层，
在保温层下增设一道隔气层，其材料为涂刷热
沥青1—2道或铺油毡(一毡二油)。为了在保
温层上铺设其他构造，在保证保温层上应设置
找平层，如右图所示正置式保温构造。
2）倒置式屋面：将保温层设置于防水层之上,
这种做法有效地保护了防水层，使防水层不直接受
自然因素和人为因素的影响，但这种做法的保温材
料，自身应具有吸水性小或憎水的性能，如聚苯乙
烯泡沫塑料板、聚氨酯泡沫塑料 板等憎水材料。
在倒置式保温层上还应设置保护层，如砼板、粗粒
径卵石层等。左图为屋面的倒置式保温构造。
倒置式屋面可以保护防水层、大大延长防水材料的使用年限，
从而解决了屋面渗漏问题。
倒置式屋面做法是屋面设计中应优先采用的做法。两种保温方式的平屋顶均可在屋面顶端设置架空、蓄水、种植等隔热层，以提高屋顶的通风和隔热效果。当屋面防水等级为Ⅰ级、Ⅱ级时，不宜采用蓄水屋面。
（2）覆土种植屋顶是具环保生态效益、节能效益和热环境舒适效益的绿色工程。无保温层的覆土种植屋顶应对上人走道、排水沟等易产生冷热桥的部位进行节能构造处理。
（3）架空通风隔热板屋顶的应用较为普遍，可大大的提高屋顶隔热效果。
（4）倒置式保温屋顶应在保温层上面设置保护层和隔离层。
（5）吸湿性保温材料不宜用于封闭式保温层，当需要采用时，应选用气密性、水密性好的防水卷材或防水涂料做隔汽层。
5.2.2.3平屋顶保温应用实例分析
上海生态住宅楼屋顶采用三种复合型保温体系，保
温层采用耐植物根系腐蚀的XPS板和泡沫玻璃板置于防
水层之上，再利用屋面绿化技术形成一种冬季保温、夏
季隔热又可增加绿化面积的复合型屋面。屋面选用耐寒
性、慢生常绿草坪做屋顶绿化，既易于人工保养维护又
有提高屋面保温隔热效果和储水功能，能将50%的屋面
降水保留在屋面上，然后再通过植物蒸发掉，从而改善
了气候环境。与没有屋顶绿化的同类建筑相比，夏季酷
热的白天室内温度可降低3℃～4℃，冬天取暖费可节约
1/3（图15）。
5.2.3坡屋顶的保温 5.2.3.1坡屋顶的保温材料选择
坡屋顶保温材料选择：可采用喷涂泡沫、珍珠岩保温芯板等新型材料。
5.2.3.2坡屋顶的保温层设置
坡屋顶的保温层为屋面层保温和顶棚层保温即1)保温层设在防水卷材上面；2)保温层设在吊顶棚上面。
除此之外，对坡屋顶的冬季保温问题，还可以借鉴德国生态建筑对坡屋顶的保温构造方法，在平屋顶和坡屋面之间加设保温构造层。
从冬季屋顶传热角度考虑，保温材料放置在屋顶和顶棚处，作用基本一致，但对阁楼内的空气温度影响较大。目前，坡屋顶的顶部空间仅仅用于通风、保温和隔热，大部分没有开发利用，随着坡屋顶空间的进一步拓展利用，因为坡屋顶影响了阁楼内的舒适度和阁楼的能耗，保温材料的位置问题就不可忽视。
保温材料设在屋顶处，阁楼内空气温度接近室内温度；保温材料设在顶棚处时，阁 楼内的温度接近室外温度。当保温层设在顶棚处时，冬季阁楼内温度太低，夏季阁楼内温度太高，一方面使阁楼内冬季结露的机率增大；另一方面当阁楼使用时，为保证阁楼内的舒适度需消耗大量能源，造成能源浪费，建议把保温层设置在屋顶处。
5.2.3.3坡屋顶保温应用实例分析
河南工业职业技术学院新区学生公寓楼，屋顶设计结合造型特点采用“双顶”形式：在坡屋顶下保留顶层的平屋顶结构层，坡屋顶铺设20 mm厚胶粉聚苯颗粒外保温层，并在屋面设置6个通风透气孔(见图3)。这样在提高屋顶保温性能的同时又大大改善了夏季隔热问题，取得较好的节能效果。
为保证通风效果，在有女儿墙的屋顶上设置架空隔热板时，顶板应离开女儿墙一定距离；当房间进深超过10 m 以上时，在隔热层中间需设引风口。如果在靠近屋面一侧设置浅色反射铝箔，利用其低反射散热性，可以增强通风效果。
5.2.4屋面的节能改造
屋面节能改造方法主要有以下几种：
（1） 在平屋面上直接铺设保温层
在原屋面上满铺一层经过憎水处理的岩棉板，其厚度应根据热工计算而定；在保温
层上做水泥砂浆保护层，并做防水层（见图4.9）。
（2） 架空隔热平屋面改造
在屋面荷载条件允许下，在屋面适当位置采用l:0.5:10 水泥石灰膏砂浆卧砌115×115×180(mm)砖墩，纵横中距宜保持为500mm，砖墩应落在相应的承重墙上，并将预制钢筋混凝土架空板卧在砖礅上（见图4.10）。铺设架空板前，在原屋面上应铺放保温材料，其厚度应根据热工计算而定。这种做法主要解决夏季隔热问题，节约顶层空调能耗，提高室内热舒适 度，同时对屋面防水层也起到一定的保护作用。
图 4.9 干铺保温屋面 图4.10 架空保温屋面
（3） 采用倒置式屋面
倒置式屋面则是将保温层置于防水层之上的屋面，这种做法不仅保温隔热效果好，还可为防水层提供良好的保护，延长其使用寿命，因此近几年来发展很快。
（4） 平屋面改为坡屋面
平屋面改为坡屋面的改造形式较为
简单，首先应进行屋面和承重墙结构核
算，在荷载允许的条件下，可以在屋面
上对应下层承重墙位置砌墙，也可采用
钢结构，最后铺轻型保温屋面板（见图
4.11）。一般采用彩钢夹芯板，保温材
料可采用泡沫聚苯、聚氨酯、岩棉或玻
璃棉，其保温厚度须经热工计算确定，
同时应注意加高后其高度应符合抗震规
范和建筑物的日照间距。这种改造方法
在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区已有大
量使用，技术成熟、可靠、实用。 图 4.11 平改坡屋面构造
5.3屋顶保温应用中存在的问题
5.3.1常用屋顶保温隔热材料应用中存在的问题
在采暖地区常用的保温隔热材料有：水泥类多孔轻质材料，如泡沫混凝土、加气混凝土和水泥膨胀珍珠岩等；塑料类泡沫轻质材料，如挤塑聚苯乙烯泡沫和模塑聚苯乙烯泡沫等。现对以上这两大类保温隔热材料及构造存在的问题分述如下：
5.3.1.1水泥类多孔轻质材料应用中存在的问题
（1）屋面必须做柔性卷材防水层；
（2）材料的吸水率高，导热系数大，为了满足建筑节能要求，材料的厚度必须加大，如当要求传热系数 k=0.8w/(㎡·k)时，采用水泥珍珠岩的厚度达300mm，不仅增加了屋顶的构造厚度，也增加了屋顶的荷重；
（3）为了排除水气，屋顶要设置排气构造，使屋顶的构造和施工都很复杂，而当屋面基层水气无法排出时，防水层容易起鼓破损；
（4）材料的抗压强度低，屋面上人时容易损坏防水层；
（5）如果当屋面混凝土板已开裂，防水层又遭到破损，要返修时，只有全部铲除防水层及保温隔热层，这不仅费工费时费用高，而且极有可能继续开裂漏水。
5.3.1.2塑料类泡沫轻质材料应用中存在的问题
塑料类泡沫轻质材料的吸水率低，导热系数小，材料的保温隔热性能好，是一种理想的屋顶建筑节能材料。但是，在目前实际工程的应用中，由于没有充分利用这些材料的优势，只是将其作为一种单一材料，采用平面尺寸较大的泡沫板，局部固定在屋面板上，这种构造方法的问题有：
（1）一般屋顶构造自下而上有2种做法：不论那种构造，构造的层次均多，而且这些层次都需要在现场施工完成，不仅使现场工程量增加，而且各层的施工质量也难以保证。
（2）泡沫板是用胶粘剂或钉子与基层局部固定，故大部分泡沫板与基层是分离的，造成泡沫板的下部易藏水。
（3）泡沫板是光滑材料，施工中不易与湿的水泥砂浆粘结，故泡沫板的上部与保护层或找平层是分离的，也易藏水。
（4）泡沫板与基层固定的牢固程度，端部对接缝隙的大小，以及残损处是否修补完整等，都取决于施工操作的人为因素，质量状态不易稳定，而且做完上一层之后也无法检查。
（5）泡沫板上的找平层或保护层施工时，由于互不粘结，为了保持在屋面上的层位状态，必须要加配钢丝网。
（6）泡沫板上面的各层容易产生温度应力裂缝，不仅影响整个屋面工程的耐久性，也容易造成防水层破损，从而使泡沫板的下面和上面的空隙部分藏水，不仅影响了保温隔热效果，冬季还会产生冻胀破坏。
5.3.2保温隔热材料应用中存在的防火问题
保温隔热材料虽说是难燃或不燃的，但是一旦发生火灾，就会影响整个建筑，所以特别要注意其防火问题。像苯板可能使火灾加剧: 因苯板是有火灾危险性的有机化学物品, 当在苯板外保温的建筑物之内发生火灾时，可能因门窗被烧毁致火焰外窜, 继而可能使封闭在饰面层内的苯板，受到高温而发生干馏、分解、挥发、焦化、收缩等质变和形变, 导致饰面层失去支持而开裂穿透脱落, 随之外露的苯板必因遇空气而燃烧, 使火势蔓延扩大，并伴有释放的浓烈黑烟与废气污染，从而形成建筑内外的同时火灾。如济南奥体中心因施工中没有注
意到一些问题，不小心
使其保温材料暗燃，在
图片中可以看出，顶部
被燃烧所造成的破坏和
损失。所以在施工过程
中，要对建筑施工安全
隐患进行全面排查，确
保安全。
5.3.3缺乏足够技术支撑
一是从业人员技术水平有待提高。设计人员对节能标准不熟悉；二是节能技术和产品可选性不足。少数地方对新技术、新产品存在垄断；三是技术标准还需完善，施工验收和检测工作尚没有国家强制性标准规范。
建筑外围护结构体系之屋顶
1 概述
1.1屋顶的形式及特点
1.1.1 屋顶的形式
1.1.2屋顶的特点
1.2屋顶的组成、作用及设计要求
1.2.1屋顶的组成
1.2.2屋顶的作用
1.2.3屋顶的设计要求
2屋顶的结构层材料
2.1平屋顶的结构层材料
2.1.1砖屋顶
2.1.2钢筋混凝土屋顶
2.1.2.1板式屋顶
2.1.2.2梁板式屋顶
2.1.2.3井格式屋顶
2.1.2.4无梁式屋顶
2.1.3钢屋顶
2.1.3.1网架屋顶
2.1.3.2桁架屋顶
2.1.4其它
2.1.4.1阳光板
2.1.4.2阳光板的分类
2.1.4.3阳光板的技术性能
2.1.4.4工程实例
2.2坡屋顶的结构层材料
2.2.1钢筋混凝土板瓦屋面
2.2.2彩色压型钢板屋面
2.2.2.1单彩板屋面
2.2.2.2保温夹芯板屋面
3屋顶的排水设计
3.1屋顶坡度选择
3.2屋顶排水方式
3.2.1有组织排水
3.2.1.1定义
3.2.1.2特点
3.2.1.3类型
3.2.1.4适用范围
3.2.2无组织排水
3.2.2.1定义
3.2.2.2特点
目录
3.2.2.3类型
3.2.2.4适用范围
3.3屋面排水组织设计
4屋顶的防水
4.1屋顶的防水等级
4.2屋顶的防水类型
4.2.1平屋顶的防水类型
4.2.2坡屋顶的防水类型
4.3屋顶的防水材料
4.3.1柔性防水材料
4.3.2刚性防水材料
4.3.3涂膜防水材料
4.3.4其他防水材料
4.3.4.1瓦材
4.3.4.2彩色压型钢板
5屋顶的保温系统
5.1屋顶的节能设计要求
5.1.1居住建筑的屋顶节能设计要求
5.1.2公共建筑的屋顶节能设计要求
5.2屋顶的保温设计
5.2.1屋顶的保温材料
5.2.1.1松散保温材料
5.2.1.2整体保温材料
5.2.1.3板状保温材料
5.2.2平屋顶的保温
5.2.2.1平屋顶的保温材料选择
5.2.2.2平屋顶的保温构造措施
5.2.2.3平屋顶保温应用实例分析
5.2.3坡屋顶的保温
5.2.3.1坡屋顶的保温材料选择
5.2.3.2坡屋顶的保温层设置
5.2.3.3坡屋顶保温应用实例分析
5.2.4屋顶的节能改造
5.3屋顶保温应用中存在的问题
5.3.1常用屋顶保温隔热材料应用中存在的问题
5.3.1.1水泥类多孔轻质材料应用中存在的问题
5.3.1.2塑料类泡沫轻质材料应用中存在的问题
5.3.2保温隔热材料应用中存在的防火问题
5.3.3缺乏足够技术支撑
建筑外围护结构体系之屋顶
1 概述
1.1屋顶的形式及特点
1.1.1 屋顶的形式
(1) 按材料——钢筋混凝土屋顶、瓦屋顶、金属屋顶、玻璃屋顶等。
(2) 按外形——平屋顶、坡屋顶、悬索屋顶、薄壳屋顶、拱屋顶、折板屋顶等。
1.1.2屋顶的特点
根据屋顶外型的不同分别有以下特点：
平屋顶的特点：适应性强，迎风面小，经济适用，简朴大方。
坡屋顶的特点：造型古朴，柔和优美；迎风面大，构造复杂；内部空间大。
曲面屋顶的特点：曲面屋顶结构形式独特，内力分布均匀合理，能充分发挥材料的力学性能，节约用材，建筑造型美观、新颖，但结构计算及屋顶构造施工复杂。
1.2屋顶的组成、作用及设计要求
1.2.1屋顶的组成
屋顶主要由屋面面层、承重结构层、保温层、顶棚等几个部分组成。
屋面层——起围护和抗渗、排水作用。
承重结构层——屋面梁板结构、屋架、空间结构体系。
保温隔热层——保温和隔热作用。
顶棚层——装饰美观，安装灯具，埋藏管线，有时起保温、通风作用。
屋顶的组成示意图
1.2.2屋顶的作用
（1）作为承重构件：承受建筑物顶部的荷载并将这些荷载传给下部的承重构件;同时还起着对房屋上部的水平支撑作用。
（2）作为外围护构件：抵御自然界的风霜雪雨、太阳辐射、气候变化和其它外界的不利因素，使屋顶覆盖下的空间，有一个良好的使用环境。
1.2.3屋顶的设计要求
（1）功能要求：防水 、保温、隔热
（2）结构要求：足够的强度、刚度
（3）建筑艺术要求：美观要求，以满足人们对建筑艺术方面的需求。
(4) 其它功能要求 (屋顶花园、停机坪、太阳能集热器等)。
2屋顶结构层材料
2.1平屋顶的结构层材料
2.1.1砖屋顶
砖屋顶节约钢材、水泥、木材。但自重大，承载能力差，对抗
震不利，而且施工复杂，现已基本不用。
2.1.2钢筋混凝土屋顶
（1）特点：
钢筋混凝土屋顶强度高，刚度好，耐久防火性能好，还具有良好的可塑性，且便于工业化施工，是目前采用最广泛的一种屋顶。
（2）分类：
钢筋混凝土屋顶按其施工方法不同，可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。
其中，现浇式钢筋混凝土屋顶整体刚度好，并能适应于房间平面形状、设备管道、荷载及施工条件比较特殊的情况，其缺点是费工、费模板、工期长、施工受季节影响大。
现浇式钢筋混凝土屋顶根据结构形式分，有板式屋顶、梁板式屋顶、密肋式屋顶、无梁屋顶等。
图2 现浇钢筋混凝土楼板
2.1.2.1板式屋顶
（1）特点及适用范围
特点：板式屋顶是将楼板现浇成平板，并直接支承在墙上。具有底面平整、美观，便于支模、施工方便等优点。
适用范围：适用于小跨度房间。如：走廊、贮藏间、卫生间、厨房。
（2）类型及结构布置
根据屋顶的支承条件及传力途径的不同，将板式屋顶分为单向板和双向板。
1)单向板：L1/L2 >2时，板荷载沿单向传递 适宜：L≯2.5m。
2)双向板：L1/L2≤2（1~1.5）时，板荷载沿双向传递 适宜：L：3—4m
2.1.2.2梁板式屋顶
(1) 特点及适用范围
梁板式屋顶是建筑中应用比较广泛的楼板形式之一，它的优点是梁板布置灵活，并具有较好的技术经济指标，但要求较大的层高。
(2) 结构布置
梁板式屋顶由板和梁（主梁、次梁）组成。它的梁板布置
主要由房间的使用要求、平面形式及尺寸、窗洞位置等因素决
定的。通常在纵横两个方向都设置梁。
2.1.2.3井格式屋顶
(1)特点及适用范围：
1） 特点：井格式屋顶是梁板式屋顶的一种特例。两个方向梁的高度相等且等间距布置，
不分主次共同直接承受板传来的荷载。
2） 适用范围：适用于大会议室、娱乐厅等大跨度屋顶。
(2) 类型及结构布置
1)类型：井格式屋顶交叉的梁系的布置有正交和斜交两种，根据梁轴线和建筑轴线的关系又可分为正放和斜放。
2)结构布置：
正交正放的井格式屋顶适用于正方形建筑平面，如必须用于长方形建筑平面时，则其长短边之比不宜大于1.5。正交斜放的井格式屋顶适用于建筑平面长短比大于2的情况。
井格式屋顶有四角承柱支承与周边支承两种，周边支承的井格式屋顶四周最好为承重墙，这样能使井格梁都支承在柱子上。
2.1.2.4无梁式屋顶
(1)特点及适用范围：
1)特点：
无梁屋顶的特点是不设梁，由于看不到梁，顶棚为平面，因此又称为平板。这种屋顶具有室内空间净空高度大、顶棚平整，施工简便等优点。
2)适用范围：
常用于层数较少而层高受限制的建筑物，如商店、仓库、
厂房等荷载较大的建筑，但当有很大集中荷载时不宜采用。
无梁式屋顶其抗震能力较弱。因此，在地震区不宜单独采用
仅有无梁屋顶盖的板柱结构体系，若需采用时，应注意采取
可靠的抗震措施，如增设剪力墙或支撑，以形成板柱—剪力
墙结构体系或板柱—支撑结构体系。
（2）类型及结构布置
1）分类
无梁式屋顶为等厚的平板直接支承在柱子或墙上，分为有柱帽和无柱帽两种。其中柱帽形式可根据室内空间中柱的截面形式而定。如图所示。
柱帽形式
2） 结构布置
无梁式屋顶的柱网一般布置成正方形或矩形，间距一般不超过6m，且无梁屋顶周围应设置圈梁。为满足刚度要求，这种屋顶厚度较大。
2.1.3钢屋顶
2.1.3.1网架结构屋顶
（1）概述
空间网格结构是由许多杆件按照一定的规律进行布置，通过节点连接组成的一种网状空间杆系结构。空间网格结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架简称为网架。曲面网架简称为网壳。
（a）平板网架（双层） (b)壳体网架（单层、双层） （c）壳型网架
网架结构一般采用轻质、高强、保温、隔热、防水性能良好的屋面材料，以实现网架结构经济、省钢的优点。由于网架结构具有很多的优点，在建筑工程中，大量用做屋顶结构。
由于网架结构能适应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需要的建筑物，不仅中小跨度的工业与民用建筑有应用，而且被大量应用于中大跨度的体育馆、展览馆、大会堂、影剧院、车站、飞机库、厂房、仓库等建筑中。
网架多采用钢结构，也有钢筋混凝土结构网架，但目前很少应用。
（2）分类
按照杆件的布置规律及网格的格构原理分类，网架结构可以分为为交叉桁架体系和角锥体系两类。
1） 交叉桁架体系网架
交叉桁架体系是由一片片平面桁架相互交叉组合而成。网架中每片桁架的上下弦杆及腹杆位于同一垂直平面内。根据网架的平面形状和跨度大小，整个网架可由两向或三向的平面桁架交叉而成的。两向相交的桁架的夹角，可以成90°，也可以成任意角度，三向交叉的桁架的夹角一般为60°，因此交叉桁架体系的型式有下列四种：
① 两向正交正放网架（井字形网架）
特点：这种网架是由两组相互交叉成90°的平面
桁架组成，且两组桁架与其相应的建筑平面边线平行，
如图所示。这种网架上下弦的网格尺寸相同，同一方
向的各平面桁架长度相同，因此构造简单，便于制作
安装。
适用范围：这种网架适用于正方形，近似正方形
的建筑平面，跨度30~60m的中等跨度为宜。
两向正交正放网架
② 两向正交斜放网架
特点：这种网架是由两组相互交叉成90°的平面桁架组成，且两组桁架分别与建筑平面边线成45°，加图所示。
适用范围：这类网架适用于建筑平面为正方形或长方形的中
大跨度的情况，应用范围更广泛。
一般宜采用如右图所示的布置方式，设计中抽去角柱，由角
部两根柱子来共同承担，则可避免拉力集中。(北京国际俱乐部网
球馆的两向正交斜放网架即采用此种方法。)
北京国际俱乐部网球馆的两向正交斜放网架
③ 两向斜交斜放网架
由两组平时桁架斜交而成，衍架与建筑边界成一斜角。
这类网架由于构造复杂，受力性能不好，因而很少采用，
一般用于建筑平面两方向柱距不等的情况。如图所示。
两向斜交斜放网架
④ 三向交叉网架
这种网架由三组互成60°夹角的平面桁架相交而成，如图所示。
因为其上下弦网格均为三角形，故其刚度较双向平面桁架大，受力也较为均匀。但由于多了一个方向的桁架，节点汇交的杆件较多，节点构造比较复杂，宜采用圆钢管杆件及球节点。
适用范围：这种网架适用大跨度建筑(l＞60m)，特别适用于三角形、多边形和圆形的建筑平面，如图所示。
三向交叉网架
2） 角锥体系网架
角锥体系网架比交叉桁架体系网架刚度大，受力性能好。若由工厂预制标准锥体单元，则堆放、运输、安装都很方便。角锥可并列布置，也可抽空跳格布置，以降低钢量。分为：
① 四角锥体网架
四角锥体网架的上下弦平面均为正方形网格，且相互错开半格，使下弦网格的角点对准上弦网格的形心，再用斜腹杆将上下弦的网格节点连接起来，
即形成一个个互连的四角锥体。
目前常用的四角锥体网架有以下几种：
A. 正放四角锥网架
特点：正放四角锥网架底边与相应的建筑平面的边界平行，四角锥单元的锥尖可以向下、也可以向上，如图所示。
这类网架杆件受力较均匀，空间刚度较好，由于上弦平面均为正方形网格，因此屋面板规格统一，杆件长度相同，制作、构造简单。但杆件数量多，用钢量大些。
适用范围：适用于建筑平面接近正方形平面的中、小跨度周边支承的情况，也适用于大柱网、点支承、设有悬挂吊车的工业厂房的情况。
（a）锥尖向下 (b)锥尖向上
正放四角锥网架
B. 正放抽空四角锥网架
在正放四角锥网架的基础上，为了节约钢材，便于采光、通风，可适当抽去一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸扩大一倍，形成正放抽空四角锥网架，如图所示。
正放抽空四角锥网架
C. 斜放四角锥网架
特点：这种网架的上弦与建筑平面边界成45°角，下弦与建筑边界平行或垂直。斜放四角锥网架的上弦杆约为下弦杆长度的0.7倍，如图所示。一般情况下，上弦受压，下弦受拉，受力合理，可以充分发挥材料的强度。节点汇集的杆件数目少，构造简单。
适用范围：这种网架适用于中小跨度和矩形平面的建筑，当为点支承时，要注意在周边布置封闭的边桁架，以保证网架的稳定。
斜放四角锥网架
D. 星形四角锥网架
这种网架的单元体由两个倒置的三角形小桁架相互交叉而成，两个三角形小桁架底边构成网架上弦，与边界成45°角。两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为下弦杆，下弦为正交正放，如图所示。
星形四角锥网架
E. 棋盘形四角锥网架
这种网架是将斜放四角锥网架水平转动45°，并加设平行于边界的周边下弦而形成的，如图所示。这种网架受力合理，受力均匀，杆件较少，屋面板规格统一，适用于小跨度周边支承的情况。
棋盘形四角锥网架
F. 单向折线形网架
这种网架是由正放四角锥网架演变而来的。当建筑平面为狭长的矩形时，短向传力明显。此时网架长向弦杆内力很小，可将此取消，因此就形成了折线形网架，如图所示。此种网架适用于狭长矩形平面的建筑。
单向折线形网架
② 三角锥网架
组成三角锥网架的基本单元式倒置的三角锥体。三角锥网架的刚度较好，适用于大跨度工程。对梯形、六边形和圆形建筑平面的工程易于布置。
根据锥体单元布置和连接方式的不同，常见的三角锥体网架有下列三种型式：三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。 A. 三角锥网架
这种网架的上下弦平面均为三角形网格，如图所示。
三角锥网架
B. 抽空三角锥网架
这种网架是基于三角锥网架，抽去部分三角椎单元的腹杆和下弦杆而成的，上弦面为三角形网格，下弦面由三角形和六边形网格组成，或全为六边形网格，如图所示。
此种网架杆件减少，用料较省，构造也较简单，但空间刚度不如前者，适用于较小跨度的三角形、六边形和圆形平面的建筑。天津塘沽车站候车空采用了这种网架。
抽空三角锥网架(天津塘沽车站候车室)
C. 蜂窝形三角锥网架
这类网架上弦平面为三角形和刘边形，上弦平面为六边形网格。上弦平面的六边形网格增加了屋面板布置与屋面找坡的困难。
这种网架适用于中、小跨度的周边支承的六边形、矩形和圆形平面的建筑。
总之，三角锥体网架受力均匀，空间刚度较其他类型网架大，是目前各国在大跨度建筑
中广泛采用的一种形式。它适合于矩形、三边形、六边形和圆形等建筑平面。
③ 六角锥网架
六角锥网架由六角锥单元所组成，如图所示。但由于六角锥网架杆件多，节点构造复杂，屋面板为三角形或六角形，施工困难，在实际工程中较少采用。
（a）锥尖向下 （b）锥尖向上
六角锥体网架
2.1.3.2桁架屋顶
桁架是指直杆在端部相互连接而组成的格子式结构，用于屋盖承重结构的梁式桁架叫屋架。
屋架中的杆件在大部分情况下只承受轴向拉力或轴向压力，且应力在截面上分布均匀，因此容易发挥材料的作用。桁架用料经济，结构自重小，是一种应用极广泛的结构型式。
桁架结构的型式很多，按使用材料的不同，分为木屋架、钢—木组合屋架、钢屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架等。 （1）钢屋架的类型
钢屋架的形式主要有三角形屋架，梯形屋架，矩形（平行弦）屋架等，为改善上弦杆的受力情况，常采用再分式腹杆的形式。 （2）钢屋架的适用范围 1）三角形屋架
一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中。当屋面材料为粘土瓦、机制平瓦时，要求屋架高跨比为1/4~1/6。一般用于中小跨的轻屋盖结构。当荷载和跨度较大时，采用三角形屋架就不够经济。
三角形钢屋架
2）梯形屋架
一般用于屋面坡度较小的屋盖中。其受力性能比三角形屋架优越，适用于较大跨度或荷载的工业厂房。
梯形钢屋架
梯形屋架一般都用于无檩体系，屋面材料大多用大型屋面板。这时上弦节间长度应与大型屋面板尺寸相配合，使大型屋面板的主肋正好搁置在屋架上弦的节点上，在上弦中不产生局部弯矩。当节间过长时，可采用再分式腹杆的形式。当采用有檩体系屋盖时，则上弦节间长度可根据檩条的间距而定，一般为0.8~3.0m。
3）矩形屋架
矩形屋架也称为平行弦屋架。因其上下弦平行，腹杆长度一致，杆件类型少，易于满足标准化、工业化生产的要求。
矩形屋架在均布荷载作用下，杆件内力分布极不均匀，故材料强度得不得充分利用，不宜用于大跨度建筑中，一般常用于托架或支撑系统。当跨度较大时为节约材料，也可采用不同的杆件截面尺寸。
矩形屋架
2.1.4其它 2.1.4.1阳光板
阳光板是一种以聚碳酸树脂为原料，采用挤出成型法制造的工程塑料板材，学名聚碳酸醋板，简称PC
板。聚碳酸酷的透光性甚佳，其板材多用于建筑物采光和农业温室，故称其
为阳光板。它作为一种新型建筑材料在光学、热学及力学性能方面均显示出优异的特性。
(1) 阳光板的分类
阳光板基本分四大类：实心平板，俗称单层板；蜂窝格子状空心平板，俗称多层板；波纹板，俗称浪板，薄膜。
阳光板的颜色有很多种.其中以透明无色、绿色、蓝色、咖啡色浅灰色等颜色为主导。
(2) 阳光板的技术性能
阳光板透光性良好、材质轻、抗冲击性强、隔热性能优、耐候性强，与玻璃建筑装饰材料相比，具有一定的优势。它的主要特点包括:
1）光学性能:通过实验研究表明，双层阳光板的透射比与玻璃相差不大。
2）力学性能:与玻璃等其他透光建筑材料相比，阳光板具有材质轻、强度高的优点。 3）热工性能:在厚度相同的条件下，阳光板比玻璃节能，可有效降低建筑能耗。 4）耐候性强:阳光板能适应从严寒到高温各种恶劣的天气变化，在长期荷载作用下允许使用温度为-40℃至+120℃，在短期荷载作用下允许使用温度为-90℃至35℃。在此范围内，板材不会出现明显的变形和破坏。
5）防露滴功能:阳光板在室内相对湿度低于80%时，材料的内表面不会结露，足以满足湿度高、内外温差的环境的特殊要求。
6) 阻燃性能:阳光板的自燃温度为630℃，为难燃一级材料，并在燃烧过程中不产生毒性气体。
7) 隔声性能:在厚度相同的条件下，阳光板的隔声量比玻璃提高3~4dB。
8) 良好的加工性能:阳光板的可塑性和柔性良好，最小弯曲半径为板厚的175倍。
阳光板与普通玻璃的性能比较见表
随着应用越来越广泛，生产工艺不断发展，阳光板已经发展成一个庞大的家族，不断衍生出不同功能和品种的板材，如太阳能控制板材、各种浮雕效果板材、不同颜色效果的板材等。
(3) 工程实例
1)上海火车站南站圆形屋顶
这是目前国内最大的阳光板透光屋面，也是目前世界上最大的单体圆形火车站站房。
2)天津奥林匹克中心体育馆
采用了聚碳酸酯板材智能化屋面系统，具有很高的透光率和重量轻、抗冲击、隔热、防结露、节能等特点，与相同厚度的传统板材相比，可节省能源25%。屋面被分成三部分，从上到下依次为阳光板采光顶、金属屋面和曲面玻璃幕墙。
2.2坡屋顶的结构层材料
坡屋顶的屋面盖料种类较多，我国目前采用的有弧形瓦（小青瓦）、平瓦、油毡瓦、西式陶瓦、英红瓦、波形瓦、金属瓦、彩色压型钢板等。
2.2.1钢筋混凝土板瓦屋面
瓦屋面由于保温、防火或造型等的需要，可将钢筋混凝土板作为瓦屋面的基层盖瓦。 盖瓦的方式有两种：一种是在找平层上铺油毡一层，用压毡条钉在嵌在板缝内的木楔上，再钉挂瓦条挂瓦；另一种是在屋面板上直接粉刷防水水泥砂浆并贴瓦或陶瓷面砖或平瓦。
在仿古建筑中也常常采用钢筋混凝土板瓦屋面。
钢筋混凝土板瓦屋面构造
(a)木条挂瓦；(b)砂浆贴瓦；(c)砂浆贴面砖
2.2.2彩色压型钢板屋面
彩色压型钢板屋面简称彩板屋面，根据彩板的功能构造分为单层彩板和保温夹芯彩板。
2.2.2.1单彩板屋面
大多数将彩板直接支承于檩条上，一般为槽钢、工字钢或轻钢檩条。檩条间距视屋面板型号而定，一般为1.5～3.0m。屋面板的坡度大小与降雨量、板型、拼缝方式有关。一般不小于3°。
2.2.2.2保温夹芯板屋面
保温夹芯板是由彩色涂层钢板作表层，自熄性聚苯乙烯泡沫塑料或硬质聚氨酯泡沫作芯材，通过加压加热固化制成的夹芯板。保温夹芯板屋面坡度为1/6～1/20，在腐蚀环境中屋面坡度应≥1/12。
1)保温夹芯板板缝处理
夹芯板与配件及夹芯板之间，全部采用铝拉铆钉连接，铆钉在插入铆孔之前应预涂密封胶，拉铆后的钉头用密封胶封死。顺坡连接缝及屋脊缝以构造防水为主，材料防水为辅；横坡连接缝采用顺水搭接，防水材料密封，上下两块板均应搭在檩条支座上，屋面坡度≤
1/10
时，上下板的搭接长度为300mm；屋面坡度＞1/10时，上下板的搭接长度为200mm。
2)保温夹芯板檩条布置
一般情况下，应使每块板至少有三个支承檩条，以保证屋面板不发生挠曲。在斜交屋脊线处，必须设置斜向檩条，以保证夹芯板的斜端头有支承。
3屋顶的排水设计
3.1屋顶坡度选择
（1）坡度表示方法：有角度法、斜率法和百分比法 。
（2）影响屋顶坡度的因素：防水材料与排水坡度的关系 ；降雨量大小与坡度的关系 。
（3）屋顶坡度的形成办法：材料找坡 宜为2%～3% ；结构找坡宜为3% 。
3.2屋顶排水方式
3.2.1有组织排水
3.2.1.1定义
有组织排水是指屋顶雨水顺坡排至檐沟或天沟，使雨水集中至雨水口，再经雨水管排至地面或地下排水管网的一种排水方式。
3.2.1.2特点
有组织排水有利于保护墙面和地面，消除了屋顶雨水对环境的影响。
3.2.1.3类型
(1)有组织内排水
A.女儿墙内檐沟——在女儿墙内设檐沟，墙底设雨水口连接雨水管。
B.内天沟——在屋面中部沿纵向设置天沟，沟底设雨水口连接雨水管。
C.内排水——在屋面中部设置雨水口，连接雨水管。
(2)有组织外排水
A.挑檐沟排水——在屋面四周或纵向檐口处挑出檐沟，沟底设雨水口连接雨水管。
B.女儿墙排水——高出屋面的女儿墙内垫坡，墙底设雨水口连接墙外雨水管。
C.女儿墙挑檐沟排水——既设挑檐沟又设女儿墙，墙底设排水口，沟底设雨水口连接雨水管。
3.2.1.4适用范围
适用于房屋高度较高，屋面集水面积较大，年降雨量较大的情况，也就是在年降雨量＞900mm，檐口高度＞8m，或年降雨量＜900mm，檐口高度＞10m时，应采用有组织排水。
3.2.2无组织排水
3.2.2.1定义
无组织排水又称自由落水，无组织排水是指屋顶雨水顺坡排至挑檐板处自由落到室外地面的一种排水方式。
3.2.2.2特点
无组织排水构造简单、经济，但雨水下落时对墙面造成污染和潮湿，对地面产生冲刷。
3.2.2.3类型
A.三面女儿墙单坡排水
B.两面女儿墙单坡排水
C.四坡排水
3.2.2.4适用范围
常用于建筑标准较低的低层建筑或雨水较少的地区的简单建筑及积灰多的屋面,即多用于雨水量较少的地区(年降雨量≤900mm地区）。
3.3屋面排水组织设计
（1）划分排水分区
排水区面积指屋面水平投影面积。每根落水管承担最大的排水面积不宜大于200平方米。两根落水管间距小于18m-24m。
（2）确定排水坡面的数目及排水坡度
B≤12m时可用单坡，B＞12m时用双坡。
（3）确定天沟断面大小和天沟纵坡的坡度值
（4）雨水管的规格及间距
4屋顶的防水
4.1屋顶的防水等级
我国《屋面工程质量验收规范》（GB50207-2002）规定，屋面防水设防应按建筑物不同的类型、重要程度、使用功能、结构特点等划分为四个等级。
Ⅰ级
特别重要的民用建筑和对防水有特殊的要求的工业建筑，宜选用合成高分子防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子的防水涂料、细石防水混凝土等材料。三道或三道以上防水设防，其中应有一道合成高分子防水卷材、且只能有一道厚度不小于2 mm的合成高分子防水涂膜 。
Ⅱ 级
宜选用高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、合成高分子防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料、细石防水混凝土、平瓦等材料。两道防水设防，其中应有一道卷材；也可采用压型钢板进行一道设防。
Ⅲ 级
应选用三毡四油沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、高聚物改性沥青防水涂料、合成高分子防水涂料、沥青基防水涂料、刚性防水层、平瓦、油毡等材料，一道防水设防或两种防水材料复合使用。
Ⅳ 级
可选用二毡三油沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水涂料、沥青基防水涂料、波形瓦等材，一道防水设防。
4.2屋顶的防水类型
4.2.1平屋顶的防水类型
（1）卷材防水屋面：是利用防水卷材与粘结剂结合，形成连续致密的构造层来防水的一种屋顶。卷材防水屋面由于其防水层具有一定的延伸性和适应变形的能力，又被称作柔性防水屋面。
（2）刚性防水屋面：是指刚性材料作为防水层的屋面，如防水砂浆、细石混凝土、配筋细石混凝土防水屋面等。
（3）涂膜防水屋面：涂膜防水主要适用于防水等级为Ⅲ、Ⅳ级的屋面防水，也可用作Ⅰ、Ⅱ级屋面多道防水设防中的一道防水。
4.2.2坡屋顶的防水类型
常用的有金属瓦屋面、压型钢板屋面，在屋顶板上干铺一层油毡作为辅助防水层。
4.3屋顶的防水材料
4.3.1柔性防水材料
有沥青类防水卷材，合成高分子类防水卷材，高聚物改性沥青类防水卷材等。
4.3.1.1沥青防水卷材
定义：用原纸、纤维识物、纤维毡等胎体浸涂石油沥青，表面涂上粉状物、粒状物或片状物制成卷材的防水材料。由于沥青具有良好的防水性能，而且资源丰富、价格低廉，所以沥青防水卷材的应用在我国占据主导地位。
(1) 纸胎沥青油毡
性能指标及特点:延伸性能好,拉伸强度高,使用寿命长，施工方便,
无污染，尤其适用于寒冷地区和结构变形频繁的建筑物。
规格: 60磅
价格/单位：41元/卷
适用范围: 是我国传统的防水材料，目前在屋面工程中仍占主导
地位。广泛应用于屋面、地下室、水池以及桥梁、隧道等建筑物的防
水、防潮、隔气、抗渗。
(2) 玻纤胎沥青油毡
性能指标及特点: 有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐久性。
规格: 20×1m
价格/单位：57/卷
适用范围: 常用作屋面或地下防水工程
(3) 麻布胎沥青油毡
性能指标及特点: 拉伸强度高、耐水性好，但胎体材料易腐烂。
规格: 20×1m
价格/单位：52/卷
适用范围: 一般麻布油毡适用于工业与民用建筑屋面的多叠层防水；热熔麻布油毡适用于采用热熔法施工的工业与民用建筑屋面的多层或单层防水；作屋面增强附加层。
4.3.1.2高聚物改性沥青类防水卷材
定义：是指以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为防粘隔离层制成的可卷曲的片状防水材料。
(1) SBS改性沥青卷材
性能指标及特点:耐老化、耐高低温、耐腐蚀，低温柔性良好，
延伸率大、弹塑性好，适应基层变形能力强，高强度，耐撕裂、
耐穿刺及耐疲劳。
规格:3mm
价格/单位：15元/㎡
适用范围:适用于工业与民用建筑的屋面及地下防水工程，尤其适用于寒冷地区、结构变形频繁地区的建筑物防水。
(2) APP改性沥青卷材
性能指标及特点:抗拉强度高，延伸率大，具有良好的弹塑
性，耐水性好，耐腐蚀能力强，耐老化期长（15年以上），具有良
好的耐高温性能和低温柔性。
规格: 2.5mm/3mm/3.5mm/4mm
价格/单位： 75元/卷
适用范围:主要适合于适用于工业与民用建筑的屋面和地下
防水工程，以及道路、桥梁等建筑物的防水，尤其适用于紫外线辐射强烈及炎烈地区的建筑物防水。
(3) SBR改性沥青卷材
性能指标及特点：耐热度>100℃，低温柔性
比 SBS改性沥青油毡低34％，原材料来源充足。
规格——
价格/单位：20/㎡
适用范围: 适用于工业与民用建筑的屋面及地下防水工
程，尤其适用于寒冷地区、结构变形频繁地区的建筑物防水。
(4) 再生胶改性沥青卷材
性能指标及特点: 有良好的柔韧性、延伸性和耐高低温性能，适应基层应力产生的变形能力强。
规格: (SBS-R)CR-G-M/PE-45
价格/单位：22.5/㎡
适用范围: 该类卷材适用于工业与民用建筑工程防水，其中聚酯无纺布胎卷材尤其适用于地下工程防水。纸胎卷材则主要适用于屋面工程的多叠层防水。
(5) PVC改性焦油沥青卷材
性能指标及特点:拉伸强度高，伸长率好，热尺寸变化率
小，具有良好的可耐老化和耐低温性能，低温下（－20℃）具
有良好的柔韧性。使用寿命长（屋面25年、地下50年以上），
且无环境污染。
规格: 0.8\1.0\1.2\1.5\2.0㎜
价格/单位：12元/㎡
适用范围:广泛应用于建筑物的屋面、地下防水、隧道、
水库、堤坝、水池污水处理场、垃圾处理场等工程的地下防渗，满足屋面防水工程技术规范对屋面防水工程各级别的防水要求及地下防水工程等技术规范对地下防水工程各级别的防水要求。
4.3.1.3合成高分子类防水卷材
定义：以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基料，加入适量的助剂和填充料等，经过特定工序制成的，是我国大力发展的新型高档防水卷材。
(1) 橡胶系
1） 三元乙丙橡胶卷材
性能指标及特点: 防水性能优异，耐候性好，耐臭氧性好、耐化学腐蚀性佳，弹性和抗
拉强度大，对基层变形开裂的适应性强，重量轻、使用温度范
围宽，寿命长，防水性能优越，使用寿命可达50年，被喻为
“防水之王”。
规格：1.2mm*1000mm*20m
价格/单位：12.5元/㎡
适用范围: 使用年限要求长的工业与民用建筑的屋面防
水。各种工业、民用建筑物、桥涵、隧道、水坝、蓄水池等建设工程及各种地下工程的防水、隔潮。
2） 氯磺化聚乙烯卷材
性能指标及特点: 伸长率较大，弹性较好，对基层变形开裂的适应性较强，耐高、低温性能好、耐腐蚀性能优良，有很好的难燃性。
规格——
价格/单位——
适用范围: 适合于有腐蚀介质影响及在寒冷地区的屋面工程冷粘法施工。
3） 丁基橡胶卷材
性能指标及特点: 有较好的耐候性、抗拉强度和伸长率，耐低温性能稍低于三元乙丙防水卷材。
规格: 1.5mm
价格/单位：23.5/㎡
适用范围: 适用于各种气候环境下的工业区与民用建筑的屋面、地下、厕浴间，市政工程，桥梁涵洞，水利工程的防水、防渗、防潮以及各种旧屋面的维修工程。
(2) 树脂系
1） 聚氯乙烯卷材
性能指标及特点: 具有较高的拉伸和撕裂强度，伸长率较大，
耐老化性能好，原材料丰富，价格便宜，容易粘结。
规格：1m*10m
价格/单位：20/㎡—35/㎡
适用范围: 单层或复合使用于外露或有保护层的屋面防水冷粘
法或热风焊接法施工。
2） 氯化聚乙烯卷材
性能指标及特点: 具有良好的耐候、耐臭氧、耐热老化、耐
油、拉伸强度高、延伸率高、稳定性好、收缩率小、低温柔性好、
使用寿命长耐化学腐蚀及抗撕裂的性能
规格——
价格/单位：12.80/㎡ -13.60/㎡
适用范围: 单层或复合使用，宜用于紫外线强的炎热地区冷
粘法施工用于工业与民用建筑的屋面防水，包括种植屋面、平屋
面、坡屋面。
3） 高密度聚乙烯卷材
性能指标及特点: 具有抗渗漏能力强、拉伸强度大、低温柔性好、线胀系数大、稳定性好、无毒、变形适应能力强、适应温度范围宽、使用寿命长等良好的综合性能
规格——
价格/单位——
适用范围: 适用于工业与民用建筑的平屋面、上人屋面、蓄水屋面、屋顶花园等的防水；可用于酸碱或有毒品等场所进行防腐蚀、防毒、防渗工程，适用于基层结构有振动或较大沉降的屋面；适用于地铁、人防地下室、水库、污水池、清水池等防水工程。
(3) 橡塑共混系
1） 氯化聚乙烯橡塑共混卷材
性能指标及特点: 具有氯化聚乙烯特有的高强度和优异的耐臭氧、耐老化性能，而且具有橡胶特有的高弹性、高延伸性惟及良好的低温柔性等特点。
规格: Ⅱ型加配套附料2mm
价格/单位：27/㎡
适用范围: 单层或复合使用，尤宜用于寒冷地区或变形较大的屋面冷粘法施工，应用于工业、民用建筑屋面。
4.3.2刚性防水材料
刚性防水材料主要为防水砂浆和密实性钢筋混凝土。
细石混凝土防水层构造示意
性能指标及特点: 改进砂浆和混凝土的防水性能，提高了密实性。
适用范围: 采用1：2或1：3的水泥砂浆的防水层，多用于现浇板。
细石混凝土防水层，
采用细石混凝土整体现浇。
4.3.3涂膜防水材料
4.3.3.1沥青类防水涂料
定义：以沥青为基料配制成的水乳型或溶剂型防水涂料。
(1) 乳化沥青
性能指标及特点: 常温下具有良好的流动性。 可以直接与集料拌和，或直接洒步，或喷涂于集料及其他物体表面、施工方便、节约能源、减少污染，改善劳动条件。
应用范围: 乳化沥青可涂刷或喷涂在材料表面作为防潮或防水层，也可粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层，或用于拌制冷用沥青砂浆和沥青混凝土。
(2) 橡胶沥青防水涂料
性能指标及特点: 它具有橡胶和沥青双重优点。有较好的耐水性，耐腐蚀性，成膜快、涂膜致密完整、延伸性好，抗基层变形性能较强。
应用范围: 适用于基层易开裂的屋面防水层。
4.3.3.2高聚物改性沥青防水涂料
定义：高聚物改性沥青防水涂料是以沥青为基料，用合成高分子聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。
性能指标及特点: 这类涂料由于用橡胶进行改性，所以在柔韧性、抗裂性、拉伸强度、耐高低温性能、使用寿命等方面比沥青基涂料都有很大改善，具有成膜快、强度高、耐候性和抗裂性好、难燃、无毒等优点。
适用范围: 适用于Ⅱ级及以下防水等级的屋面、地面、地下室和卫生间等部位的防水工程。
4.3.3.3合成高分子防水涂料
定义：合成高分子防水涂料是以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。
性能指标及特点: 比沥青基及改性沥青基防水涂料具有更好的弹性和塑性、耐久性及耐高低温性能。
适用范围: 可单独作为涂膜防水层，又可与卷材复合使用，既作为防水层又作为卷材的粘结剂。
4.3.4其他防水材料
4.3.4.1瓦材
瓦是常用的坡屋顶防水材料，我国传统的平瓦为粘土平瓦，近几年由于环保意识的增强，水泥平瓦、陶瓦等替代产品相继出现。
(1) 彩色水泥瓦
特点：所成制品的密度大、强度高、防雨抗冻性能好，
表面平整、尺寸准确。彩色水泥瓦色彩多样，使用年限长，
造价便宜。
适用范围: 它既适用于普通民房，也适用于高档别墅及
高层建筑的防水隔热。所以，彩色水泥瓦是社会主义新农村
建设和城市小区及高档洋房别墅工程的新选择。
(2) 青瓦
特点： 质地坚韧、抗冲击，安全可靠、防火。
适用范围: 青瓦是中国古代建筑中构成屋顶建筑材料中最主要的一种，主要用于我国传统民居，古代建筑等，在中国古代建筑材料和装饰屋顶中具有十分重要的位置。
(3) 玻璃瓦
特点：质轻，高强且透明，可兼作天窗。
适用范围: 主要用于采光屋面的，目前正被广泛应用。
(4) 金属瓦
特点：自重轻、防水性能好、使用年限长。
适用范围: 主要用于大跨度建筑的屋面。
4.3.4.2彩色压型钢板
特点：质轻，高强，抗震，耐火施工方便但造价偏高。是近十多年来在大跨度建筑中广泛采用的高效能屋面。
适用范围:彩板除用于平直坡面的屋顶外，还可根据造型与结构的形式需要，在曲面屋顶上使用。
5屋顶的保温系统
5.1屋顶的节能设计要求
屋顶是长期直接受太阳辐射的部位，又是遮风避雨的重要围护结构。通过对外围护结构系统各部位能耗比较，屋面是能量损失较为严重的部位之一，在建筑节能方面具有重要作用。不同地区，不同建筑，有不同的热工节能设计要求。在寒冷和夏热冬冷地区，对屋顶进行保温可以降低顶层房屋的采暖能耗，在夏热冬暖和夏热冬冷地区，对屋顶进行隔热则可以降低顶层房屋的室内温度以降低空调能耗。
用于屋面节能工程的保温隔热材料，其品种、规格应符合设计要求和相关标准的规定。用于屋面节能工程的保温隔热材料，其导热系数、密度、抗压强度或压缩强度、燃烧性能必须符合设计要求和强制性标准的规定。提高屋面的保温隔热性能, 对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要, 这也是减少空调耗能, 改善室内热环境的一个重要措施。
5.1.1居住建筑的屋顶节能设计要求
居住建筑因地区所在位置不同，它受气候的影响很大，所采取的节能措施是不同的，对此节能要求的标准时根据不同地区来规定的。在居住建筑中，节能设计标准要求如下：严寒、寒冷地区有《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95），《采暖居住建筑节能检验标准》（JGJ132-2001），《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》（JGJ129-2000）；夏热冬冷地区有《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）；夏热冬暖地区依据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》2003年10月1日实施。因此，各地的居住建筑的屋顶也应符合和满足相应地区的节能设计标准要求。
根据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》要求
（1）居住建筑的天窗面积不应大于屋顶总面积的40％，传热系数不应大于4.0 W/(m2·K)，本身的遮阳系数不应大于0.5。
（2） 居住建筑屋顶的传热系数和热惰性指标应符合表4.1.6的规定。
表4.1.6 屋顶的建筑物平均传热系数K(W/ m2·K)、热惰性指标D
（3）屋顶的隔热性能应满足《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的隔热要求。
（4）天窗的面积不应超过屋顶面积的15％。
（5）屋顶、挑出宽度大于500mm的凸窗顶板隔热能力必须满足《民用建筑热工设计规范》GB50176-93的隔热要求。
另外，《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中对屋顶节能规定如下：
（1）围护结构各部分的传热系数和热惰性指标应符合表4．0．8的规定。其中外墙的传热系数应考虑结构性冷桥的影响，取平均传热系数，其计算方法应符台本标准附录A的规定。
表4．0．8 围护结构各部分的传热系数 (K[W／(平方米.K)]和热惰性指标(D)
─────────────────────────────────── 屋顶* 外墙* 外窗(含阳台 分户墙 底部自然通风 户门
门透明部分) 和楼板 的架空楼板
─────────────────────────────────── K≤1.0 K≤1.5
D≥3.0 D≥3.0 按表4.0.4 K≤2.0 K≤1.5 K≤3.0 的规定
K≤0.8 K≤1.0
D≥2.5 D≥2.5
───────────────────────────────────
*注：当屋顶和外墙的K值满足要求，但D值不满足要求时，应按照《民用建筑
热工设计规范》GB 50176-93第5．1．1条来验算隔热设计要求。
（2）围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料。平屋顶可采用绿化等生态设计方法，提高隔热性能。
5.1.2公共建筑的屋顶节能设计要求
公共建筑的屋顶的保温隔热性能应满足《公共建筑节能设计标准》2005年7月1日实施及《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93），除此之外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
（1）屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20％，且中庭屋顶透明部分面积不得大于中庭部分屋顶面积的70%。
由于公共建筑形式的多样化和建筑功能的需要，许多公共建筑设计有室内中庭，希望在建筑的内区有一个通透明亮，具有良好的微气候及人工生态环境的公共空间。但从目前已经建成工程来看，大量的建筑中庭的热环境不理想且能耗很大，主要原因是中庭透明材料的热工性能较差，传热损失和太阳辐射得热过大。
对于那些需要视觉、采光效果而加大屋顶透明面积的建筑，如果所设计的建筑满足不了规定性指标的要求，突破了限值，则必须按《公共建筑节能设计标准》第4.3节的规定对该建筑进行权衡判断。权衡判断时，参照建筑的屋顶透明部分面积和热工性能必须符合本条的规定。
（2）设有中庭的公共建筑，夏季宜充分利用自然通风降温，必要时设置机械排风装置。屋面热桥部位的内表面温度不应低于室内空气零点温度。
建筑中庭空间高大，在炎热的夏季，中庭内的温度很高。应考虑在中庭上部的侧面开设一些窗户或其他形式的通风口，充分利用自然通风，达到降低中庭温度的目的。必要时，应考虑在中庭上部的侧面设置排风机加强通风，改善中庭热环境。
根据北京地区的气候特点和具体情况，制定的《北京公共建筑节能设计标准》对屋顶节能要求是这样的，屋顶透明部分的面积比例，应符合下列规定：
1 甲类建筑不应大于屋顶总面积的30%；
2 乙类建筑不应大于屋顶总面积的20%；
5.2屋顶的保温
屋面保温作用的优劣，不仅影响到建筑节能，对顶层墙体的开裂有重要影响，如果 屋顶保温效果不好，结构层会由于温差过大胀缩变化剧烈，导致墙体特别是顶层墙体的
开裂。所以，加强屋面的保温隔热性能，不仅是建筑节能的需要，同时也是预防因温度 变化出现墙体开裂的重要手段。
5.2.1屋顶的保温材料
在寒冷地区或装有空调设备的建筑中，屋顶应设计成保温屋顶；为了提高屋顶的热阻，需要在屋顶中增加保温层。
5.2.1.1松散保温材料
膨胀蛭石（粒径3～15mm）、膨胀珍珠岩、矿棉、炉渣等。
5.2.1.2整体保温材料
水泥炉渣、沥青膨胀珍珠岩、水泥膨胀蛭石等。
5.2.1.3板状保温材料
加气混凝土板、泡沫混凝土板、膨胀珍珠岩板、刨花板、甘蔗板等。
5.2.2平屋顶的保温
5.2.2.1平屋顶的保温材料选择
（1）平屋顶倒置式保温材料可采用：高密度膨胀聚苯板、挤塑聚苯板(XPS )、聚氨酯泡沫塑料及泡沫玻璃保温板等。
（2）传统正置式保温屋面常用的保温材料有水泥膨胀珍珠岩板、沥青膨胀珍珠岩板、水泥膨胀硅石板及膨胀珍珠岩，目前常用的保温材料有膨胀聚苯板(EPS)、高密度膨胀聚苯板、挤塑聚苯板(XPS )、聚氨酯泡沫塑料、泡沫玻璃保温板、矿棉板及岩棉板等。
5.2.2.2平屋顶的保温构造措施
（1）屋顶保温层的构造措施方式有正置式和倒置式两种。在可能条件下平屋面应优先采用倒置式保温。
1）正置式屋面：将保温材料层设置在结
构层上，防水层下。正置式保温层要求防水层
有较好的防水性能，以确保保温材料不受潮。
为了防止室内水蒸气透过结构层侵入保温层，
在保温层下增设一道隔气层，其材料为涂刷热
沥青1—2道或铺油毡(一毡二油)。为了在保
温层上铺设其他构造，在保证保温层上应设置
找平层，如右图所示正置式保温构造。
2）倒置式屋面：将保温层设置于防水层之上,
这种做法有效地保护了防水层，使防水层不直接受
自然因素和人为因素的影响，但这种做法的保温材
料，自身应具有吸水性小或憎水的性能，如聚苯乙
烯泡沫塑料板、聚氨酯泡沫塑料 板等憎水材料。
在倒置式保温层上还应设置保护层，如砼板、粗粒
径卵石层等。左图为屋面的倒置式保温构造。
倒置式屋面可以保护防水层、大大延长防水材料的使用年限，
从而解决了屋面渗漏问题。
倒置式屋面做法是屋面设计中应优先采用的做法。两种保温方式的平屋顶均可在屋面顶端设置架空、蓄水、种植等隔热层，以提高屋顶的通风和隔热效果。当屋面防水等级为Ⅰ级、Ⅱ级时，不宜采用蓄水屋面。
（2）覆土种植屋顶是具环保生态效益、节能效益和热环境舒适效益的绿色工程。无保温层的覆土种植屋顶应对上人走道、排水沟等易产生冷热桥的部位进行节能构造处理。
（3）架空通风隔热板屋顶的应用较为普遍，可大大的提高屋顶隔热效果。
（4）倒置式保温屋顶应在保温层上面设置保护层和隔离层。
（5）吸湿性保温材料不宜用于封闭式保温层，当需要采用时，应选用气密性、水密性好的防水卷材或防水涂料做隔汽层。
5.2.2.3平屋顶保温应用实例分析
上海生态住宅楼屋顶采用三种复合型保温体系，保
温层采用耐植物根系腐蚀的XPS板和泡沫玻璃板置于防
水层之上，再利用屋面绿化技术形成一种冬季保温、夏
季隔热又可增加绿化面积的复合型屋面。屋面选用耐寒
性、慢生常绿草坪做屋顶绿化，既易于人工保养维护又
有提高屋面保温隔热效果和储水功能，能将50%的屋面
降水保留在屋面上，然后再通过植物蒸发掉，从而改善
了气候环境。与没有屋顶绿化的同类建筑相比，夏季酷
热的白天室内温度可降低3℃～4℃，冬天取暖费可节约
1/3（图15）。
5.2.3坡屋顶的保温 5.2.3.1坡屋顶的保温材料选择
坡屋顶保温材料选择：可采用喷涂泡沫、珍珠岩保温芯板等新型材料。
5.2.3.2坡屋顶的保温层设置
坡屋顶的保温层为屋面层保温和顶棚层保温即1)保温层设在防水卷材上面；2)保温层设在吊顶棚上面。
除此之外，对坡屋顶的冬季保温问题，还可以借鉴德国生态建筑对坡屋顶的保温构造方法，在平屋顶和坡屋面之间加设保温构造层。
从冬季屋顶传热角度考虑，保温材料放置在屋顶和顶棚处，作用基本一致，但对阁楼内的空气温度影响较大。目前，坡屋顶的顶部空间仅仅用于通风、保温和隔热，大部分没有开发利用，随着坡屋顶空间的进一步拓展利用，因为坡屋顶影响了阁楼内的舒适度和阁楼的能耗，保温材料的位置问题就不可忽视。
保温材料设在屋顶处，阁楼内空气温度接近室内温度；保温材料设在顶棚处时，阁 楼内的温度接近室外温度。当保温层设在顶棚处时，冬季阁楼内温度太低，夏季阁楼内温度太高，一方面使阁楼内冬季结露的机率增大；另一方面当阁楼使用时，为保证阁楼内的舒适度需消耗大量能源，造成能源浪费，建议把保温层设置在屋顶处。
5.2.3.3坡屋顶保温应用实例分析
河南工业职业技术学院新区学生公寓楼，屋顶设计结合造型特点采用“双顶”形式：在坡屋顶下保留顶层的平屋顶结构层，坡屋顶铺设20 mm厚胶粉聚苯颗粒外保温层，并在屋面设置6个通风透气孔(见图3)。这样在提高屋顶保温性能的同时又大大改善了夏季隔热问题，取得较好的节能效果。
为保证通风效果，在有女儿墙的屋顶上设置架空隔热板时，顶板应离开女儿墙一定距离；当房间进深超过10 m 以上时，在隔热层中间需设引风口。如果在靠近屋面一侧设置浅色反射铝箔，利用其低反射散热性，可以增强通风效果。
5.2.4屋面的节能改造
屋面节能改造方法主要有以下几种：
（1） 在平屋面上直接铺设保温层
在原屋面上满铺一层经过憎水处理的岩棉板，其厚度应根据热工计算而定；在保温
层上做水泥砂浆保护层，并做防水层（见图4.9）。
（2） 架空隔热平屋面改造
在屋面荷载条件允许下，在屋面适当位置采用l:0.5:10 水泥石灰膏砂浆卧砌115×115×180(mm)砖墩，纵横中距宜保持为500mm，砖墩应落在相应的承重墙上，并将预制钢筋混凝土架空板卧在砖礅上（见图4.10）。铺设架空板前，在原屋面上应铺放保温材料，其厚度应根据热工计算而定。这种做法主要解决夏季隔热问题，节约顶层空调能耗，提高室内热舒适 度，同时对屋面防水层也起到一定的保护作用。
图 4.9 干铺保温屋面 图4.10 架空保温屋面
（3） 采用倒置式屋面
倒置式屋面则是将保温层置于防水层之上的屋面，这种做法不仅保温隔热效果好，还可为防水层提供良好的保护，延长其使用寿命，因此近几年来发展很快。
（4） 平屋面改为坡屋面
平屋面改为坡屋面的改造形式较为
简单，首先应进行屋面和承重墙结构核
算，在荷载允许的条件下，可以在屋面
上对应下层承重墙位置砌墙，也可采用
钢结构，最后铺轻型保温屋面板（见图
4.11）。一般采用彩钢夹芯板，保温材
料可采用泡沫聚苯、聚氨酯、岩棉或玻
璃棉，其保温厚度须经热工计算确定，
同时应注意加高后其高度应符合抗震规
范和建筑物的日照间距。这种改造方法
在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区已有大
量使用，技术成熟、可靠、实用。 图 4.11 平改坡屋面构造
5.3屋顶保温应用中存在的问题
5.3.1常用屋顶保温隔热材料应用中存在的问题
在采暖地区常用的保温隔热材料有：水泥类多孔轻质材料，如泡沫混凝土、加气混凝土和水泥膨胀珍珠岩等；塑料类泡沫轻质材料，如挤塑聚苯乙烯泡沫和模塑聚苯乙烯泡沫等。现对以上这两大类保温隔热材料及构造存在的问题分述如下：
5.3.1.1水泥类多孔轻质材料应用中存在的问题
（1）屋面必须做柔性卷材防水层；
（2）材料的吸水率高，导热系数大，为了满足建筑节能要求，材料的厚度必须加大，如当要求传热系数 k=0.8w/(㎡·k)时，采用水泥珍珠岩的厚度达300mm，不仅增加了屋顶的构造厚度，也增加了屋顶的荷重；
（3）为了排除水气，屋顶要设置排气构造，使屋顶的构造和施工都很复杂，而当屋面基层水气无法排出时，防水层容易起鼓破损；
（4）材料的抗压强度低，屋面上人时容易损坏防水层；
（5）如果当屋面混凝土板已开裂，防水层又遭到破损，要返修时，只有全部铲除防水层及保温隔热层，这不仅费工费时费用高，而且极有可能继续开裂漏水。
5.3.1.2塑料类泡沫轻质材料应用中存在的问题
塑料类泡沫轻质材料的吸水率低，导热系数小，材料的保温隔热性能好，是一种理想的屋顶建筑节能材料。但是，在目前实际工程的应用中，由于没有充分利用这些材料的优势，只是将其作为一种单一材料，采用平面尺寸较大的泡沫板，局部固定在屋面板上，这种构造方法的问题有：
（1）一般屋顶构造自下而上有2种做法：不论那种构造，构造的层次均多，而且这些层次都需要在现场施工完成，不仅使现场工程量增加，而且各层的施工质量也难以保证。
（2）泡沫板是用胶粘剂或钉子与基层局部固定，故大部分泡沫板与基层是分离的，造成泡沫板的下部易藏水。
（3）泡沫板是光滑材料，施工中不易与湿的水泥砂浆粘结，故泡沫板的上部与保护层或找平层是分离的，也易藏水。
（4）泡沫板与基层固定的牢固程度，端部对接缝隙的大小，以及残损处是否修补完整等，都取决于施工操作的人为因素，质量状态不易稳定，而且做完上一层之后也无法检查。
（5）泡沫板上的找平层或保护层施工时，由于互不粘结，为了保持在屋面上的层位状态，必须要加配钢丝网。
（6）泡沫板上面的各层容易产生温度应力裂缝，不仅影响整个屋面工程的耐久性，也容易造成防水层破损，从而使泡沫板的下面和上面的空隙部分藏水，不仅影响了保温隔热效果，冬季还会产生冻胀破坏。
5.3.2保温隔热材料应用中存在的防火问题
保温隔热材料虽说是难燃或不燃的，但是一旦发生火灾，就会影响整个建筑，所以特别要注意其防火问题。像苯板可能使火灾加剧: 因苯板是有火灾危险性的有机化学物品, 当在苯板外保温的建筑物之内发生火灾时，可能因门窗被烧毁致火焰外窜, 继而可能使封闭在饰面层内的苯板，受到高温而发生干馏、分解、挥发、焦化、收缩等质变和形变, 导致饰面层失去支持而开裂穿透脱落, 随之外露的苯板必因遇空气而燃烧, 使火势蔓延扩大，并伴有释放的浓烈黑烟与废气污染，从而形成建筑内外的同时火灾。如济南奥体中心因施工中没有注
意到一些问题，不小心
使其保温材料暗燃，在
图片中可以看出，顶部
被燃烧所造成的破坏和
损失。所以在施工过程
中，要对建筑施工安全
隐患进行全面排查，确
保安全。
5.3.3缺乏足够技术支撑
一是从业人员技术水平有待提高。设计人员对节能标准不熟悉；二是节能技术和产品可选性不足。少数地方对新技术、新产品存在垄断；三是技术标准还需完善，施工验收和检测工作尚没有国家强制性标准规范。