一个整体屋面系统一般由找坡层、找平层、保温隔热层、防水层、隔离层、保护层以及若干个细部构造组成, 每个细部构造的设计和施工质量都决定着屋面工程的好坏。所以在设计和施工阶段, 需要用一个整体的系统思维考虑屋面各类细部构造工程, 本文将着眼于伸出屋面管道细部构造, 探究其设计、施工过程中应考虑的各种因素。

伸出屋面管道主要包括3大类:①建筑排水系统中的通气管, 属于建筑给水排水及采暖分部;②建筑物的烟道和通风道, 属于通风与空调分部;③屋面保温层排气孔管, 属于屋面工程分部。3类工程分属于不同的分部工程, 关于它们的构造细部规定也不尽相同, 现通过以下几个方面分别予以探究。

3类伸出屋面的管道分别属于不同的分部工程, 但最终体现在屋面以上部分最直观的参数就是伸出屋面高度。

GB50015—2003《建筑给水排水设计规范》 (2009年版) 及GB50242—2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》对排水通气管的高度做出了规定, 要求排气管应高出屋面300mm, 且必须大于最大积雪厚度, 在经常有人停留的平屋顶上, 应高出屋面2m。从规范可以看出, 通气管出屋面高度分为2种情况:不上人屋面、上人屋面。

对于不上人屋面, 规范要求高度>300mm, 且大于最大积雪厚度。其中“最大积雪厚度”应取自GB50178—1993《建筑气候区划标准》, 《建筑气候区划标准》中的全国主要城镇气候参数表详细列明了各主要城市最大积雪深度, 但是, 需要注意, 该规范目前执行版本发布日期为1993年, 统计的最大积雪深度数据是我国1951—1985年的气象记录, 近些年来, 尤其是近10年来, 极端天气不断出现, 所以, 选取最大积雪厚度应及时查询当地气象部门更新数据。为了便于设计和施工操作, 根据我国建筑气候区划 (见图1) Ⅰ～Ⅶ区气候特征, 建议将7类分区给定3个管道出屋面高度经验数值, Ⅳ区为无雪地区, 高300mm即可满足要求;Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅴ, Ⅵ区中等积雪地区, 管道高600mm可以满足要求 (其中Ⅰ区的鸡西、漠河等地区需特别关注, 应适当加高) ;Ⅶ区为大雪或暴雪地区, 尤其是伊宁、阿勒泰等地区, 部分地区积雪深度达到800mm, 所以管道出屋面高度应设定为1 000mm。还应注意, 规范规定这里所要求的出屋面高度应从隔热保温层上部算起, 笔者认为, 伸出屋面高度应从屋面保护层上部算起。

对于上人屋面, 《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》规定, 管道伸出屋面高2 000mm, 如有隔热保温层, 应从隔热保温层上部算起。

同时还应注意, 在通气管周围4 000mm范围内有门窗时, 应将通气管引向无门窗一侧或者高出门窗顶600mm, 以上所有高度规定都是为了满足通气管的使用功能, 防止管道被积雪埋没, 或者防止管道过低、通气管排出的臭味影响人体健康。

烟道和通风道伸出屋面高度分别在GB50352—2005《民用建筑设计通则》《全国民用建筑工程设计技术措施》 (2009年版) 及GB50096—2011《住宅设计规范》3本设计规范中有所要求, 但在相关的质量验收规范中未作规定。

《民用建筑设计通则》要求伸出屋面高度有利于排烟通畅, 防止产生倒灌等现象。平屋面伸出高度600mm, 且不得低于女儿墙的高度;坡屋面伸出高度根据烟道和通风道中心线与屋脊的距离远近分3种情况:<1 500mm时, 高出屋脊600mm;1 500～3 000mm时, 高出屋脊且伸出屋面≥600mm;>3 000mm时, 烟道顶与屋脊的连线同水平线的夹角≤10°且伸出屋面≥600mm。

《全国民用建筑工程设计技术措施》同时要求“当住宅有退台或上人屋面时, 排气道和通风道应高出屋面2.0m”。《住宅设计规范》要求排气道屋顶风帽的安装高度不低于相邻建筑砌筑体, 上人屋面或住户平台高出屋面或平台地面2m。

按照以上规定可以得出, 平屋面上的烟道和通风道伸出高度应和通气管相同, 分为不上人屋面和上人屋面。如不上人, 伸出高度需要同时满足超出女儿墙高度 (女儿墙一般高500mm) 且≥600mm, 这是为了防止大风天气时低于女儿墙高度不利于排气;上人屋面应采用2 000mm的伸出高度, 不仅满足高于女儿墙栏板高度 (一般为1 100mm) , 而且还能提高废气的排放高度, 以免对屋面活动人群身体健康造成影响。

根据GB50345—2012《屋面工程技术规范》, 为了排除屋面施工过程中保温层内的水汽, 设置排汽构造, 使水汽有排走的出路, 规范中只对排汽道的平面间距和排汽孔管的设置面积做了要求, 对排汽孔管伸出屋面高度未作规定, 笔者认为, 排汽管不同于排气管, 它只排出保温层水汽, 水汽对人体无害, 所以其高度只需满足250mm上翻卷材高度即可, 建议伸出屋面高度做成保温层上部300mm即可。由于排汽孔不同于排气孔, 可以接受降雪期间短暂时间的不排汽, 所以, 可以不考虑积雪高度, 但对于大雪及暴雪地区, 应考虑适当提高排汽孔管高度。

按照传统做法, 伸出屋面管道根部的构造应将附加层和卷材防水层均上翻250mm裹贴管道。现场实际操作时, 首先在防水材料中间部位剪裁出管道孔, 然后对该孔边沿进行拉扯形成折边;其次铺设防水卷材, 并对应折边和管道侧面;最后进行焊接连接, 该施工方法复杂、不易操作, 尤其是高分子类卷材, 在拉扯过程中, 防水材料容易撕裂, 进而影响防水质量, 留下了渗漏隐患。

鉴于以上原因, 参照装配式建筑的思路, 国内已有部分厂家引进国外技术做出了高分子卷材配套防水细部节点预制件, 把需要现场贴裹管道的手工操作归至工厂预制, 定制形成防水配套预制件 (见图2) , 这些预制件是由标准化、机械化的方式加工生产, 与现场管道及烟道的贴裹将更加准确和严密, 减少了细部渗漏的隐患, 而且减少现场手工操作, 提高劳动效率, 符合绿色建造的发展方向。

根据《屋面工程技术规范》, 卷材防水层的基层与通风道的交接处, 找平层应倒圆弧, 并且给出了不同种类卷材倒圆弧的半径。防水保护层, 尤其是刚性防水保护层是否需要倒圆弧, 给许多现场施工人员造成困惑。

规范规定的找平层倒圆弧的原因是卷材防水层的基层与凸出屋面结构的交接处, 是防水层应力集中部位, 基层倒圆弧的主要原因是缓解卷材在交接处的应力集中现象。对于保护层部位是否倒圆弧未作规定, 笔者认为, 刚性保护层不倒圆弧符合规范要求, 有些倒圆弧能够防止交接处积水, 促使雨水及时排走, 也是正确的。

《建筑给水排水设计规范》 (2009年版) 明确要求, 给排水通气管顶端应装设风帽或网罩, 以防止雨水进入管道;《全国民用建筑工程设计技术措施》要求排气道和通风道顶部应有防倒灌和防风、防雨雪措施, 如风帽、防倒灌顶板和侧面挡板等;屋面保温层排汽孔管规范在正文中虽未做要求, 但在条文说明中要求顶部应采取防止雨水进入措施, 也应加设风帽或采用定制化产品。

以上涉及的3类伸出屋面的管道, 除了屋面保温层排汽孔管未超出女儿墙高度, 其余2种伸出高度均超出女儿墙高度, 则部分管道有可能超出屋顶接闪器的保护范围。按照JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》, 在屋面接闪器保护范围内的管道可不装接闪器, 但如果是金属管道应和防雷接地装置相连。在接闪器保护范围外的非金属管道 (塑料管道) 应装设接闪器 (避雷针) , 厚度≥2.5mm的金属管道也可作为接闪器, 但接闪器要镀锌。所以, 建议超出接闪器保护范围的伸出管道, 无论什么材质均应加设避雷针。

伸出管道是否超出接闪器的保护范围, 需要设计人员依据建筑物防雷设计规范的要求进行验算。

通过以上细节探究, 将屋面工程细部构造中伸出屋面管道的细部构造进行了系统分析和整理, 笔者认为, 伸出屋面的各种管道都应在相应的分部工程质量验收规范中做出要求, 这样, 施工和监理单位才能按章施工、按章验收。同时, 屋面工程质量验收规范也应与其他专业规范相协调, 对伸出屋面管道提出验收依据。

综合各种规范规定, 提出一些具体的实施意见, 工程实施过程中, 尤其是施工组织设计策划阶段, 施工单位应对伸出屋面的所有类型管道进行设计深化和节点细化, 只有认真对待每个细部构造, 才能确保屋面工程的整体质量。