论屋顶形式与防水技术

一旦采用某种屋顶形式，这种屋顶形式就会提出相应自己需要的防水材料。翻过来说，防水材料的发展，防水理论的深入，防水设计施工技术的提高，又会促使屋顶形式变化，建筑使用的要求，结构力学水平，也制约屋顶形式。

1 屋顶形式随防水材料发展而变化

今天的五花八门的防水材料，古代是没有的，新旧石器时期只有茅草或稻草，以草披覆的房子两面坡屋顶，人字形，后来人字形加矮墙，坡度60°，雨水沿坡而下，坡度越大雨水流下来越快，即“上欲尊，宇欲卑，上尊而宇卑，吐水疾而溜远”。但连阴细雨雨水也会渗入草缝，晴天，阴湿的草顶被晒干，这是吐纳式构造防水，这时期屋顶坡度必须大。

商代陶瓷有较大发展，陶瓷之总称谓瓦，陶瓷片(瓦)置于屋面防雨比草好，瓦片规格化，用于屋面，屋面坡度降低约45°左右，从石刻，明器上有很真实形像的记录。瓦的应用三千余年，屋顶形式变化很小，因为本身形状未变，屋顶形式不变，使用小块瓦不能作平屋顶。

近百年来，出现平板粘土瓦，构造上比筒板瓦搭接扣压合理，防水更好，不必那么大的屋面坡，降到26°34＇的坡，沿用至今，上述均为构造防水，构造防水屋面不能积水。

西方沥青油毛毡传入中国，油毡采用玛蹄脂粘合，多层油毡多层玛蹄脂叠加，毡与毡之搭接不是浮搁，而是粘合，全屋面为一块整体，屋面在短时间局部积水，不会导致渗漏。这是从构造防水形式跃入材料防水形式，是防水形式的飞跃，是“化时代”的变革。屋面坡度降至10°以下，不再依赖排水才能防水，以排为主发展为以防为主，排为副的时期。

防水材料继续发展，在数十年应用纸胎油毡的过程中发现油毡缺点，科学工作者改造沥青缺点，创制高聚物改性沥青油毡，又创制高分子卷材和涂料，又一次推进屋面形式的变化。从坡屋顶降至平屋顶，坡度降至2° (3%)，不仅不依赖于排水，而且可以蓄水。见图1。

屋面坡度随防水材料的发展而减小，屋顶从坡顶向平顶发展，这是发展规律。

1950年至今建造了千千万万栋房屋，平顶占绝人多数，为什么平屋面发展如此之快之广，皆因坡屋顶构造复杂，浪费材料。所以建筑师和结构师都明白：平屋顶是梁、板、保温、防水层、水平的施工。坡屋面：建筑平面形状多样，如何布置屋架？大跨度房，木屋架木望板不行，钢筋混凝土屋架笨而大也不行。只有钢屋架，混凝土望板，但是坡度大保温层如何放置？瓦片防滑移？檐口作法？出屋面管道？三角空间浪费，多用屋面材料(板、保温、防水)20%一30%，坡度越大浪费越大，日后的维修爬在屋面工作难度大。

2 防水理论的深入促使屋顶形式改变

陶瓦吸水，涂以琉璃釉，浸以胡桃油、桐油，仍是构造防水。本来可全封闭的沥青油毡防水，却切割成片，效仿陶瓦的油毡瓦，又返回到构造防水的形式，这是进步？是倒退!

三毡四油施工麻烦，沥青对冷热温度敏感，才用氧化法，加入SBS橡胶或无规聚丙烯改性沥青，并采用聚酯胎或玻纤胎，提高了沥青的物理性能。

合成高分子卷材，其物理性能很优越，完全承担全封闭的防水层。防水涂料的研制生产又成为卷材的帮手，与卷材优势互补。混凝土自防水，亦有长足进步，多种掺加剂的诞生与应用，又增强防水能力。

满粘卷材易因基层裂缝拉断防水层，研制防断裂措施，如点粘、空铺、机械固定、卷材下面附薄毡可有效的防止拉断。

三毡四油七层作法相当于三层卷材四层涂料复合，复合作法是可靠的。吸收了这一传统作法，提倡不同材料复合防水作法。

上述改良革新对平屋面的防水质量提供保障，推进屋面多功能发展。

3 防水施工技木提高促进屋顶形式变化

坡屋面依赖于排水，材料防水为副，要上升为排水为副，材料防水为主，施工必须作到接缝严密、牢靠。对高聚物改性沥青油毡，采用热熔合缝；对于聚乙烯卷材，采用焊接合缝；对于难粘合的三元乙丙橡胶卷材，合缝处先用胶粘剂，然后在缝端再用封口胶封堵。为防止基屋裂缝拉断防水层，同时又避免人风揭起卷材，采用机构固定，特制钢钉穿透保温层，钉入屋面板。施工技术的提高，又为材料密封防水提供前提条件，也就为平屋面防水打下坚实的基础。平屋顶被广泛采用，是符合屋顶发展的规律。

4 屋顶的功能小再单一的防水

坡屋面应用的历史时期，它的功能是单一的防水保温，这是历史各方面原因筑成的，没有可以全封闭的防水材料；再是人口少，地域辽阔，不必建造多层楼，也不痛惜建房占地，没有必要利用屋面。现在我国是真正的人口众多，大小城市666个，村镇星罗棋布，城区扩大，寸土寸金，向地下发展，向天空延伸，屋顶视为抬高的土地，充分的利用。可以作晒场、运动场、菜地、鱼池、植物园、天线、太阳能热水器和空调设备的安放处，充分利用屋顶就是对土地的节约。要多项功能“开垦”屋顶这块“土地”。只有平屋面才有可能，坡屋顶作不到，或者说很难作。可以这样说坡屋顶统治屋顶形式的历史已经过去，让位于平屋顶，当然也不会死亡。

5 屋顶形式受多种因素的制约

5、1实用因素

由于场地面积小，必须利用屋面作操场，故采用平屋顶；耕田少，开垦屋顶种菜；宾馆饭店开发屋顶花园，供旅居人员小憩，应采用平屋顶种植花草美化环境；公园风景区建造亭榭廊馆，采用坡顶，与环境协调，又具民族建筑形式；大型体育馆、汽车和飞机建造厂房跨度很大，不能用重屋盖，只能选轻型的坡屋顶；旅游区只须遮阳避雨无墙的幕顶，亦有新颖轻松之感。

5、2人文因素

藏式房喜用平屋顶，在藏式建筑，应考虑地区形式。内蒙地区常见蒙古包，故重要建筑采用盔顶窍窿很合适；历史文物陈列、收藏馆，采用陶瓦大坡顶，更有文物古迹的气氛。

5、3技术因素

建筑平面形状复杂，很难布置屋架。保温材料如何放？还有瓦的防滑，出屋面的管道等，如用平屋顶就容易解决，而且简单。

5、4经济因素

建筑跨度很大，建造多功能的平屋面，势必用钢筋混凝土望板和重型大梁或钢桁架，造价必然很高，经济上不合算。

简易的库房、自行车库等，特别乡镇企业的一些房屋。限于经济因素，不能建造更为耐久的房屋，使用简单的屋架，不保温冷滩瓦，要比平屋面经济得多，坡屋顶比平屋顶合适。

5、5市容因素

名胜古迹地区，留存不少古代建筑，具有很浓厚的民族形式，在这地区内建造新房，宜采用仿古坡屋顶。海边旅游区的建筑造型要丰富多彩，活泼新颖，有圆锥顶、顶、平板顶等。

6 屋顶形式和环境保护

现在大城市环境已是人工环境；建筑密集、生产厂的废气、汽车排出废汽、生活垃圾。噪音、热岛光污染等构成与自然环境差异很大，对人类生存构成危害，所以必须进行治理。措施之一是增大绿化面积，利用草木吸收有害气体，消除部分噪音；吸收热能、降低温度；蕴藏水份，增加空气湿度，调解气候。由于建筑密度大，只将空余地面绿化是不够的，必须开发屋面作绿地，坡顶瓦面不能植树、蓄水，但吸热散热促进热岛现象，重任落在平屋面上。

建筑群称为凝固的沙漠，混凝土林，毁灭绿地的凶手，为了改善环境，应该采取什么屋顶形式，不必问建筑师了。

7 国情和屋顶形式

中国国情和欧美国情不一样，只能借鉴吸取而不可照搬硬套，这是世人皆知的道理。欧美国家人口较少，相对土地广宽，百亩地中五间房，房屋隐于树丛中，坡屋面无害于环境，有万绿丛中一点红的美感，更不必从屋顶上索取绿地，但是德国注重屋顶绿化。中国的国情不同于欧美，东部南部二十几个省市，人口密集，城市中楼挤楼，见缝插针，绿地面积很少，京津沪渝人均仅5㎡。巴黎、堪培拉、华沙人均占70㎡ ,悬殊太大。这是多么严峻的问题，难道我们还不该千方百计的争夺点绿地吗，不考虑当代，亦应为儿孙着想吧。对大地来说，坡屋顶是坏死的皮肤，建筑工作者应作皮科医生，让秀发再生，不会忍心刮皮燎毛，露出鲜红的肉来。

我国的西部省、自治区，土地辽阔，干旱少雨、人口少，村镇稀、城不大，建造坡屋面未必对环境助纣为虐，况且黄土丘岭不见首尾，烧制砖瓦，吃土造田，还是有益之事呢。

8 防水技木前进，屋顶形式前进

所谓防水技术前进，是指构造防水原理进至材料防水；从以排水为主，进至防水为主，排水为副。材料形态的多样化，各种材料的物理性能的提高，施工机具的创新和施工技术的进步，推动屋顶形式的改革，如屋顶停车场、花园、农林试种园，没有很可靠的防水是作不到的。当然屋顶形式的改变，又会促使防水技术的进步，如飞机制造车间，跨度超百米，屋盖必须轻，为此创制保温、防水、大距度、自重轻的轧型钢板屋面材料。

屋顶形式有先有后，坡顶瓦面为先，平屋顶为后，坡顶发展而成平屋顶，坡屋随时间推移而成为晨星，平屋顶发展而为普遍，这是趋势。见图2。

必须指出将来平屋顶为量大面广，坡顶极少数，但不会灭绝。故宫大屋顶不会改平，教堂的尖顶不会拆除，就如唐装清服罢了。现在有人喧哗平改坡。试问是进步呢还是倒退？不言而渝吗。说返祖，并不为过分。将来有一天制造新型防水材料的原料枯竭了，生产新型防水材料的技术失传了，再用茅草防水或穴居山洞或筑巢于树，也只好如此。

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