钢框架结构屋面的防水与隔热技术研究

钢框架结构屋面的防水与隔热技术研究

王晶

陕西建工第四建设集团有限公司   陕西省渭南市  714000  

摘要：根据青岛世界之眼项目异型单拱双曲壳型结构，本次围绕钢框架结构屋面防水隔热技术展开深入探究。钢框架结构屋面由于其特殊的结构组成和材料特性而具有防水和隔热等性能。通过防水层材料选择及应用，施工技术研究和防水系统维护检修方法分析，提出钢框架结构屋面防水综合解决方案。同时，在隔热问题上，研究对隔热材料选择和应用，隔热层建造方法以及隔热性能评价和优化策略等问题进行了深入探讨，对改善钢框架结构屋面综合性能具有一定的科学指导作用。

关键词：钢框架结构屋面；防水技术；隔热技术

引言

在现代建筑技术不断发展的今天，由于钢框架结构具有高效率、抗震性能好等优点，在屋面结构上得到了越来越广泛的应用。但是钢框架结构屋面防水及隔热等问题也越来越突出，直接影响建筑物使用寿命及居住舒适度。所以对钢框架结构屋面防水及隔热技术进行研究及优化不仅能够延长建筑使用寿命而且能够显著提高能源使用效率。本次研究从钢框架结构屋面结构组成及材料特性入手，对其防水和隔热需求进行深入剖析，并在此基础上提出了相关技术解决措施，目的是为有关方面研究和应用提供借鉴。

1.钢框架结构屋面的特点

1.1 结构组成与材料特性

钢框架结构屋面由于具有优良的力学性能及灵活多变的设计可能性而成为现代建筑的决定性因素。这一结构系统主要是由钢材元素构成，涵盖了梁、柱以及连接部件，所有这些部件都是通过焊接、螺栓或铆接技术紧密结合，形成一个统一的整体。考虑到材料的特性，钢材因其出色的强度、韧性和相对的轻量，确保了钢框架结构的屋顶能够应对各种气候条件，如雪负荷、风压和地震等。钢材可塑性大、易加工性强等特点给屋面设计和建造带来很大灵活性。不管是平面或曲面，传统或创新设计，钢框架结构均能与之相适应，符合建筑师及结构工程师设计要求。同时钢框架结构屋面具有可持续性是它的一个材料特性，钢材可循环使用，与绿色建筑理念相一致。

1.2 防水与隔热需求分析

钢框架结构屋面对防水和隔热提出了特殊挑战。由于钢材本身并没有隔热、防水等作用，所以要想达到上述要求，就必须设计出一套合理的屋面系统。防水需求分析表明屋面接缝，穿透部位以及结构连接处均为潜在渗漏点，需格外关注这些部位，并采取优质防水材料以及精细施工工艺保证屋面整体防水性能。从隔热角度来看，钢框架结构屋顶导热系数比较大，说明若不采取相应隔热措施室内外热量交换会很快，造成了冬天房间太冷、夏天房间温度过高，极大地影响了建筑物能效及居住舒适度。所以，分析并确定合适的隔热材料及隔热层厚度并对屋面进行优化设计使热桥效应降到最低就成了改善钢框架结构屋顶性能的一个关键。

2.钢框架结构屋面的防水技术

2.1 防水层材料的选择与应用

在使用Q390GJ、Q390GJB钢材进行钢框架结构屋面施工时，选用合适的防水层材料对保证整体结构防水性能至关重要。材料选择需要考虑适应性，耐久性和对钢材兼容性等因素。现代防水材料中，聚合物改性沥青卷材、合成高分子防水膜（如PVC、TPO和EPDM）以及液态防水涂料等，由于它防水性能优良、耐候性好等特点在钢框架结构屋面中得到了广泛的应用。钢框架结构屋面应用上述材料需要综合考虑其结构特点及使用环境。如合成高分子防水膜伸缩性好、抗穿刺能力强，尤其是温差变化较大、存在机械损伤危险的屋面。但聚合物改性沥青卷材由于具有优良的防水性，耐热性等特点，在应对屋面穿透点，边角等复杂区域防水时表现出了高度适用性。

2.2 防水层施工技术

对Q390GJ钢材组成的屋面需要在防水施工中采取准确措施以保证各个环节的施工质量。施工前应先将钢框架表面处理干净，去除锈蚀和油污，以保证防水材料能很好地粘结基面。在用热熔焊接法构筑合成高分子防水膜的过程中，焊接温度与速度的控制是关键，以免材料出现过烧或者没有焊透的现象。在液态防水材料的施工过程中，涂布的均衡性和厚度控制被赋予了更高的重视。采用滚筒或者喷涂的方式，需要逐层均匀的进行施工，待各层干透之后才能进行下一层的施工至设计的厚度。

2.3 防水系统的维护与检修

钢框架结构屋顶防水系统能否长期高效地工作，有赖于标准的养护和及时大修。以Q390GJ钢材屋面为研究对象，其养护工作主要包括对屋面积水及杂物进行经常性清理，避免排水系统被堵塞及检查防水层有无破损，老化。大修期间，对查出的小面积破损，可使用和原材料一致或相容的材料局部修复。对面积比较大或者破坏比较严重的地区，需要结合实际情况来考虑局部更换或者是整体改造。保养和大修工作需要记录，其中包括修理时间，地点，所采取措施和结果等，对评价防水系统性能，预测今后修理需求和成本控制等均有很大价值。

3.钢框架结构屋面的隔热技术

3.1 隔热材料的选择与应用

优选隔热材料既要求热导率较低，减少热量传递又要兼顾环境适应性，耐久性和对钢材兼容性。聚苯乙烯泡沫、挤塑聚苯乙烯、聚氨酯泡沫以及矿物棉等多种材料，由于其出色的隔热特性和相对较高的性价比，已经成为钢框架结构屋面的首选隔热材料。当这些隔热材料运用到一定程度后，设计者就需要充分考虑到屋面的具体结构以及预计的使用工况。比如对温差变化大或者可能遭受机械性破坏的屋面来说，聚氨酯泡沫因其抗压性强、稳定性好等优点可能会更合适。但在需要高环境保护标准工程中矿物棉由于具有无毒，火阻及环保等特点，是人们优先选择的原料。

3.2 隔热层的施工方法

施工方法对保证隔热层应用于钢框架结构屋面的有效性起决定作用。适当的施工技术既可以确保隔热材料性能的充分发挥，又可以延长隔热材料使用寿命。施工时，最重要的任务就是要保证屋面表面的平整清洁和没有残留，使隔热材料能与钢材的表面紧密结合。对由Q390GJ钢材组成的屋面采用机械固定或者特殊粘合剂固定是一种常用方法。建造隔热层的同时，还要格外注意处理好材料间接缝，防止热桥产生。接缝处可以通过重叠，搭接或者用特殊的密封条来加工，以保证整体隔热层连续密封。对液态喷涂隔热材料来说，喷涂均匀、固化环境合适是保证材料性能的关键。

3.3 隔热性能的评估与优化

隔热性能评价及优化在钢框架结构屋顶隔热技术中占有重要地位，影响着整体建筑能效及居住环境舒适度。在评价过程中通过热成像技术，热流计以及其他现代检测手段能够直观准确的确定热桥所在位置以及隔热层表现不充分的部位。通过对隔热材料理论性能及实际应用效果的比较，能有效找出问题的症结所在并有针对性的加以改进及优化。优化措施可包括加大隔热材料厚度，提高施工质量，也可对材料种类及布置进行调整。在实际应用中也可以使用多层隔热系统来使用不同的材料进行搭配从而获得较好的隔热效果。

结束语

钢框架结构屋面的防水与隔热技术研究对于提高建筑物的整体性能、延长使用寿命具有重要意义。通过对材料选择、施工技术的优化以及系统性能的持续评估与维护，可以有效解决钢框架结构屋面的防水与隔热问题。未来研究应进一步探索新材料、新技术在钢框架结构屋面中的应用，以不断提高建筑物的能效和居住舒适度。

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