一旦采用某種屋頂形式,這種屋頂形式就會提出相應自己需要的防水材料。翻過來說,防水材料的發展,防水理論的深入,防水設計施工技術的提高,又會促使屋頂形式變化,建筑使用的要求,結構力學水平,也制約屋頂形式。
1、屋頂形式隨防水材料發展而變化
今天的五花八門的防水材料,古代是沒有的,新舊石器時期只有茅草或稻草,以草披覆的房子兩面坡屋頂,人字形,后來人字形加矮墻,坡度60°,雨水沿坡而下,坡度越大雨水流下來越快,即“上欲尊,宇欲卑,上尊而宇卑,吐水疾而溜遠”。但連陰細雨雨水也會滲入草縫,晴天,陰濕的草頂被曬干,這是吐納式構造防水,這時期屋頂坡度必須大。
商代陶瓷有較大發展,陶瓷之總稱謂瓦,陶瓷片(瓦)置于屋面防雨比草好,瓦片規格化,用于屋面,屋面坡度降低約45°左右,從石刻,明器上有很真實形像的記錄。瓦的應用三千余年,屋頂形式變化很小,因為本身形狀未變,屋頂形式不變,使用小塊瓦不能作平屋頂。
近百年來,出現平板粘土瓦,構造上比筒板瓦搭接扣壓合理,防水更好,不必那么大的屋面坡,降到26°34'的坡,沿用至今,上述均為構造防水,構造防水屋面不能積水。
西方瀝青油毛氈傳入中國,油氈采用瑪蹄脂粘合,多層油氈多層瑪蹄脂疊加,氈與氈之搭接不是浮擱,而是粘合,全屋面為一塊整體,屋面在短時間局部積水,不會導致滲漏。這是從構造防水形式躍入材料防水形式,是防水形式的飛躍,是“化時代”的變革。屋面坡度降至10°以下,不再依賴排水才能防水,以排為主發展為以防為主,排為副的時期。
防水材料繼續發展,在數十年應用紙胎油氈的過程中發現油氈缺點,科學工作者改造瀝青缺點,創制高聚物改性瀝青油氈,又創制高分子卷材和涂料,又一次推進屋面形式的變化。從坡屋頂降至平屋頂,坡度降至2° (3%),不僅不依賴于排水,而且可以蓄水。
屋面坡度隨防水材料的發展而減小,屋頂從坡頂向平頂發展,這是發展規律。
1950年至今建造了千千萬萬棟房屋,平頂占絕人多數,為什么平屋面發展如此之快之廣,皆因坡屋頂構造復雜,浪費材料。所以建筑師和結構師都明白:平屋頂是梁、板、保溫、防水層、水平的施工。坡屋面:建筑平面形狀多樣,如何布置屋架?大跨度房,木屋架木望板不行,鋼筋混凝土屋架笨而大也不行。只有鋼屋架,混凝土望板,但是坡度大保溫層如何放置?瓦片防滑移?檐口作法?出屋面管道?三角空間浪費,多用屋面材料(板、保溫、防水)20%一30%,坡度越大浪費越大,日后的維修爬在屋面工作難度大。
2、防水理論的深入促使屋頂形式改變
陶瓦吸水,涂以琉璃釉,浸以胡桃油、桐油,仍是構造防水。本來可全封閉的瀝青油氈防水,卻切割成片,效仿陶瓦的油氈瓦,又返回到構造防水的形式,這是進步?是倒退!
三氈四油施工麻煩,瀝青對冷熱溫度敏感,才用氧化法,加入SBS橡膠或無規聚丙烯改性瀝青,并采用聚酯胎或玻纖胎,提高了瀝青的物理性能。
合成高分子卷材,其物理性能很優越,完全承擔全封閉的防水層。防水涂料的研制生產又成為卷材的幫手,與卷材優勢互補?;炷磷苑浪?,亦有長足進步,多種摻加劑的誕生與應用,又增強防水能力。
滿粘卷材易因基層裂縫拉斷防水層,研制防斷裂措施,如點粘、空鋪、機械固定、卷材下面附薄氈可有效的防止拉斷。
三氈四油七層作法相當于三層卷材四層涂料復合,復合作法是可靠的。吸收了這一傳統作法,提倡不同材料復合防水作法。
上述改良革新對平屋面的防水質量提供保障,推進屋面多功能發展。
3、防水施工技木提高促進屋頂形式變化
坡屋面依賴于排水,材料防水為副,要上升為排水為副,材料防水為主,施工必須作到接縫嚴密、牢靠。對高聚物改性瀝青油氈,采用熱熔合縫;對于聚乙烯卷材,采用焊接合縫;對于難粘合的三元乙丙橡膠卷材,合縫處先用膠粘劑,然后在縫端再用封口膠封堵。為防止基屋裂縫拉斷防水層,同時又避免人風揭起卷材,采用機構固定,特制鋼釘穿透保溫層,釘入屋面板。施工技術的提高,又為材料密封防水提供前提條件,也就為平屋面防水打下堅實的基礎。平屋頂被廣泛采用,是符合屋頂發展的規律。
4、屋頂的功能小再單一的防水
坡屋面應用的歷史時期,它的功能是單一的防水保溫,這是歷史各方面原因筑成的,沒有可以全封閉的防水材料;再是人口少,地域遼闊,不必建造多層樓,也不痛惜建房占地,沒有必要利用屋面?,F在我國是真正的人口眾多,大小城市666個,村鎮星羅棋布,城區擴大,寸土寸金,向地下發展,向天空延伸,屋頂視為抬高的土地,充分的利用??梢宰鲿駡?、運動場、菜地、魚池、植物園、天線、太陽能熱水器和空調設備的安放處,充分利用屋頂就是對土地的節約。要多項功能“開墾”屋頂這塊“土地”。只有平屋面才有可能,坡屋頂作不到,或者說很難作??梢赃@樣說坡屋頂統治屋頂形式的歷史已經過去,讓位于平屋頂,當然也不會死亡。
5、屋頂形式受多種因素的制約
5.1 實用因素
由于場地面積小,必須利用屋面作操場,故采用平屋頂;耕田少,開墾屋頂種菜;賓館飯店開發屋頂花園,供旅居人員小憩,應采用平屋頂種植花草美化環境;公園風景區建造亭榭廊館,采用坡頂,與環境協調,又具民族建筑形式;大型體育館、汽車和飛機建造廠房跨度很大,不能用重屋蓋,只能選輕型的坡屋頂;旅游區只須遮陽避雨無墻的幕頂,亦有新穎輕松之感。
5.2 人文因素
藏式房喜用平屋頂,在藏式建筑,應考慮地區形式。內蒙地區常見蒙古包,故重要建筑采用盔頂竅窿很合適;歷史文物陳列、收藏館,采用陶瓦大坡頂,更有文物古跡的氣氛。
5.3 技術因素
建筑平面形狀復雜,很難布置屋架。保溫材料如何放?還有瓦的防滑,出屋面的管道等,如用平屋頂就容易解決,而且簡單。
5.4 經濟因素
建筑跨度很大,建造多功能的平屋面,勢必用鋼筋混凝土望板和重型大梁或鋼桁架,造價必然很高,經濟上不合算。
簡易的庫房、自行車庫等,特別鄉鎮企業的一些房屋。限于經濟因素,不能建造更為耐久的房屋,使用簡單的屋架,不保溫冷灘瓦,要比平屋面經濟得多,坡屋頂比平屋頂合適。
5.5 市容因素
名勝古跡地區,留存不少古代建筑,具有很濃厚的民族形式,在這地區內建造新房,宜采用仿古坡屋頂。
海邊旅游區的建筑造型要豐富多彩,活潑新穎,有圓錐頂、 頂、平板頂等。
6、屋頂形式和環境保護
現在大城市環境已是人工環境;建筑密集、生產廠的廢氣、汽車排出廢汽、生活垃圾。噪音、熱島光污染等構成與自然環境差異很大,對人類生存構成危害,所以必須進行治理。措施之一是增大綠化面積,利用草木吸收有害氣體,消除部分噪音;吸收熱能、降低溫度;蘊藏水份,增加空氣濕度,調解氣候。由于建筑密度大,只將空余地面綠化是不夠的,必須開發屋面作綠地,坡頂瓦面不能植樹、蓄水,但吸熱散熱促進熱島現象,重任落在平屋面上。
建筑群稱為凝固的沙漠,混凝土林,毀滅綠地的兇手,為了改善環境,應該采取什么屋頂形式,不必問建筑師了。
7、國情和屋頂形式
中國國情和歐美國情不一樣,只能借鑒吸取而不可照搬硬套,這是世人皆知的道理。歐美國家人口較少,相對土地廣寬,百畝地中五間房,房屋隱于樹叢中,坡屋面無害于環境,有萬綠叢中一點紅的美感,更不必從屋頂上索取綠地。中國的國情不同于歐美,東部南部二十幾個省市,人口密集,城市中樓擠樓,見縫插針,綠地面積很少,京津滬渝人均僅5㎡。巴黎、堪培拉、華沙人均占70㎡ ,懸殊太大。這是多么嚴峻的問題,難道我們還不該千方百計的爭奪點綠地嗎,不考慮當代,亦應為兒孫著想吧。對大地來說,坡屋頂是壞死的皮膚,建筑工作者應作皮科醫生,讓秀發再生,不會忍心刮皮燎毛,露出鮮紅的肉來。
我國的西部省、自治區,土地遼闊,干旱少雨、人口少,村鎮稀、城不大,建造坡屋面未必對環境助紂為虐,況且黃土丘嶺不見首尾,燒制磚瓦,吃土造田,還是有益之事呢。
8、防水技木前進,屋頂形式前進
所謂防水技術前進,是指構造防水原理進至材料防水;從以排水為主,進至防水為主,排水為副。材料形態的多樣化,各種材料的物理性能的提高,施工機具的創新和施工技術的進步,推動屋頂形式的改革,如屋頂停車場、花園、農林試種園,沒有很可靠的防水是作不到的。當然屋頂形式的改變,又會促使防水技術的進步,如飛機制造車間,跨度超百米,屋蓋必須輕,為此創制保溫、防水、大距度、自重輕的軋型鋼板屋面材料。
屋頂形式有先有后,坡頂瓦面為先,平屋頂為后,坡頂發展而成平屋頂,坡屋隨時間推移而成為晨星,平屋頂發展而為普遍,這是趨勢。
必須指出將來平屋頂為量大面廣,坡頂極少數,但不會滅絕。故宮大屋頂不會改平,教堂的尖頂不會拆除,就如唐裝清服罷了?,F在有人喧嘩平改坡。試問是進步呢還是倒退?不言而渝嗎。說返祖,并不為過分。將來有一天制造新型防水材料的原料枯竭了,生產新型防水材料的技術失傳了,再用茅草防水或穴居山洞或筑巢于樹,也只好如此。
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