摘 要：本文介紹了當(dāng)前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的大量缺陷與不足，并全面地對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)圖集以及國內(nèi)外著名廠商的鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)中存在的不足與缺陷進(jìn)行了剖析，同時(shí)，做出了創(chuàng)新與改進(jìn)，創(chuàng)建了新型鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)即OHC-圍護(hù)體系。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了建筑上的美觀要求，體現(xiàn)了應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化與實(shí)用性的統(tǒng)一；而防水剛性化的實(shí)現(xiàn)，更是全面、徹底地體現(xiàn)和恢復(fù)了鋼結(jié)構(gòu)及輕鋼彩板建筑原來的極大的生命力。該系統(tǒng)將改變?nèi)藗儗?duì)鋼結(jié)構(gòu)及輕鋼彩板建筑防水性能差的認(rèn)知，該系統(tǒng)還提高了鋼結(jié)構(gòu)及輕鋼彩板建筑的保溫、隔熱性能，節(jié)約了能源，使鋼結(jié)構(gòu)建筑的綠色、環(huán)保特性得到了充分體現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；圍護(hù)系統(tǒng)；防水剛性化；創(chuàng)新
1. 鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀
上世紀(jì)80年代，彩色金屬壓型板由日本引進(jìn)到我國后，歷經(jīng)30年的發(fā)展，已經(jīng)取得了很大進(jìn)步。近幾年鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展，更是得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展！由于鋼結(jié)構(gòu)及輕鋼建筑的應(yīng)用與發(fā)展，金屬壓型板的板型及各種復(fù)合保溫金屬板亦是多種多樣，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。與之相應(yīng)，金屬壓型鋼板建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的細(xì)部構(gòu)造，其配套的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝、施工方法，也取得了一定進(jìn)步。為此，我國還相應(yīng)制定了《壓型金屬板設(shè)計(jì)施工規(guī)程》、《建筑用壓型鋼板標(biāo)準(zhǔn)》等技術(shù)文件，建設(shè)部又委托中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編寫了《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》（01J925-1）、《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（二）》（06J925-2）、《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集以供設(shè)計(jì)、施工人員使用。
但是，在使用過程中暴露了很多問題。尤其嚴(yán)重的是大型金屬屋面、墻面等系統(tǒng)的防水問題，一直沒有得到很好的解決。金屬屋面的防水設(shè)計(jì)使用年限一般在10年至25年以上。根據(jù)其表面涂層的種類不同而有所不同。例如涂層使用聚酯時(shí)，防水設(shè)計(jì)使用年限為10年以上；涂層使用硅改性聚酯或高耐候聚酯時(shí)，防水設(shè)計(jì)使用年限為15年以上；涂層使用聚偏氟乙烯（氟碳PVDF）時(shí)，防水設(shè)計(jì)使用年限為25年以上。
當(dāng)前，無論是國內(nèi)還是國外，輕鋼彩板金屬結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)發(fā)展至今，就其建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)體系的設(shè)計(jì)來講，基本處于停滯發(fā)展的狀態(tài)。原因在于，人們未能找到更好的解決方法，使彩色金屬結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)能夠在防水問題上取得更好效果。相反絕大部分輕鋼彩板建筑的圍護(hù)系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的漏水現(xiàn)象。
2. 鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)的防水剛性化設(shè)計(jì)
本文所述鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱OHC系統(tǒng)）主要針對(duì)建筑屋脊、山墻頂、女兒墻底部、女兒墻頂部、門窗洞口等五大部分，進(jìn)行防水剛性化設(shè)計(jì)。
下面分別闡述上述五大部分的剛性化防水設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。
2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑屋脊的防水剛性化設(shè)計(jì)
為解決屋脊節(jié)點(diǎn)的防水問題，必須選擇合適的壓型金屬屋面板。根據(jù)多年的發(fā)展以及人們對(duì)屋面板美觀、排水性能的要求，國內(nèi)各個(gè)廠家相繼開發(fā)了各種板型。下面以OHC-470板型為例，對(duì)建筑圍護(hù)系統(tǒng)的屋面部分進(jìn)行防水剛性化設(shè)計(jì)。
該板型其特點(diǎn)是外形美觀、排水截面大（成品的波高為70mm）、360°直立咬合鎖縫；同時(shí)咬合縫內(nèi)嵌通長永不固化的密封膠，使各板型間具有整體防水的特點(diǎn)，其形狀尺寸（見下圖1～3）。
圖1 OHC-470壓型板示意（新型鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)）
圖2內(nèi)嵌咬合密封膠示意
圖3 OHC-470壓型板尺寸
在OHC系統(tǒng)中，采用了與板型相配套的各種滑動(dòng)支架、轉(zhuǎn)換件等一系列標(biāo)準(zhǔn)配件。采用標(biāo)準(zhǔn)化的滑動(dòng)支架后，切實(shí)保證了金屬屋面板間、金屬屋面板與周邊泛水板件的整體連動(dòng)性。充分保證了大型金屬屋面系統(tǒng)所需配件與金屬屋面板的連接可靠性，又保證了在溫差變化的條件下，其系統(tǒng)變形的適應(yīng)性；確保了該系統(tǒng)剛性防水的完整性；使該系統(tǒng)不至于因溫差變化造成連接撕裂而漏水。金屬屋面屋脊節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，確保了屋脊節(jié)點(diǎn)的剛性防水的最大化和金屬屋面板的耐久性。
OHC系統(tǒng)采用與OHC-470屋面板型相配套的屋脊擋水板（OHC-WOO2A）。該擋水板與金屬屋面板具有良好的配合適應(yīng)性。在與金屬屋面板的連接上，OHC系統(tǒng)將擋水板固定在金屬屋面咬合后的直立板面上，而不直接在屋面板的排水面上開孔。即最大限度的排除了以往屋脊處屋面板漏水的可能性。改進(jìn)后的做法（如圖4）。
圖4 改進(jìn)后做法（新型鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)）
目前，在《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集中，均把屋脊擋水板下面用拉鉚釘或縫合釘固定在屋面板上（并在其間鋪設(shè)膠泥），而此連接在膠泥未老化前（3-5年），其拉鉚釘孔（或縫合釘孔）是不會(huì)漏水的。但是，在膠泥老化后，上述連接孔就成了致命漏水點(diǎn)，其原圖集設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)做法如下（見下圖5）。
圖5 原圖集設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)
通過圖4與圖5的比較可知，OHC系統(tǒng)的連接方案已經(jīng)很好的解決了這一問題。
此外，通過轉(zhuǎn)換連接，使屋脊板泛水件與屋脊擋水板側(cè)面用拉鉚釘連接，從而確保了屋脊板泛水件不直接與屋面板連接。而且，即使其間的拉鉚釘孔漏水，其漏水也直接落在屋面板上，不會(huì)進(jìn)入屋脊板內(nèi)部下面，不會(huì)存水于擋水板內(nèi)側(cè)。
與此相應(yīng)，目前在《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集中的做法是：屋脊板與屋脊擋水板間的連接用縫合釘或拉鉚釘，位置設(shè)在屋脊擋水板上部（見圖5）。
圖5的做法看似簡(jiǎn)單，不影響金屬屋面剛性防水，實(shí)則埋下了隱患。萬一縫合釘或拉鉚釘孔漏水，則漏水在風(fēng)吸力的作用下會(huì)爬至屋脊擋水板內(nèi)側(cè)。浸泡膠泥，加速膠泥老化，直至屋面板處的釘孔漏水。
2.鋼結(jié)構(gòu)建筑山墻頂?shù)姆浪畡傂曰O(shè)計(jì)
首先，OHC系統(tǒng)通過配套標(biāo)準(zhǔn)的專用滑動(dòng)支架（OHC-002），確保了金屬屋面系統(tǒng)在此處既保證了屋面板與泛水包邊件的整體性，又保證了其相對(duì)于墻面的滑動(dòng)性。
其次，OHC系統(tǒng)通過設(shè)置隱藏式滑動(dòng)屋面天溝，確保屋面內(nèi)泛水板在產(chǎn)品長度受限制的情況下，出現(xiàn)縱向搭接處漏水情況。而且隱藏式滑動(dòng)屋面天溝取材簡(jiǎn)單，與屋面板板型相同。
再次，該處的屋面內(nèi)泛水件通過轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了泛水件間縱向搭接的剛性防水連接，其泛水件間不鋪設(shè)膠泥，連接僅需拉鉚釘即可，降低了連接成本。
最后，此處內(nèi)、外泛水件采用拆分設(shè)計(jì)，分成兩件，保證了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化及通用性，不同工程間可以通用，避免了浪費(fèi)。
而山墻頂部外泛水件與山墻間同樣設(shè)有專用滑動(dòng)支架（OHC-004B），可確保山墻外泛水件與山墻墻體的連接既牢固又可相對(duì)滑動(dòng)。改進(jìn)后的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖6。
圖6 改進(jìn)后節(jié)點(diǎn)
圖中，1-山墻外泛水件；2-山墻內(nèi)泛水件；3-隱藏式屋面天溝；4-鍍鋅折邊角鋼；5-專用滑動(dòng)支架1；6-專用滑動(dòng)支架2；7-泛水板轉(zhuǎn)換件
與此相應(yīng)，目前在《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集中的山墻節(jié)點(diǎn)做法是：
山墻內(nèi)外泛水件多為一件。其連接多采用山墻泛水件與屋面板內(nèi)敷設(shè)膠泥后直接連接或采用鍍鋅轉(zhuǎn)換角鋼，在其上下鋪設(shè)膠泥后，與屋面板、泛水件縫合釘連接。
這種做法，當(dāng)外泛水件上部尺寸較寬時(shí)，泛水板會(huì)因自重作用向下凹陷，形成積水，造成泛水件搭接處漏水。同時(shí)在屋面板上設(shè)置了很多縫合釘孔，當(dāng)膠泥老化后會(huì)因大量的縫合釘孔而留下了漏水隱患。其圖集做法詳見下圖7。
圖7 圖集做法示意（新型鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)）
3. 鋼結(jié)構(gòu)建筑女兒墻底部的防水剛性化設(shè)計(jì)
針對(duì)此處屋面系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性，OHC系統(tǒng)除設(shè)置了專用封邊角鋼外，還設(shè)計(jì)了與之配套的滑動(dòng)支架、隱藏式滑動(dòng)天溝等標(biāo)準(zhǔn)件。封邊角鋼的設(shè)置，一方面解決了女兒墻（或高低跨山墻）內(nèi)墻板下端與墻檁條連接缺少結(jié)構(gòu)件的先天不足問題。另一方面，此封邊角鋼也可用于固定屋面泛水板隱藏式滑動(dòng)屋面天溝及滑動(dòng)支架。此外，配套的滑動(dòng)支架將泛水板、隱藏式滑動(dòng)天溝與金屬屋面板連接為一體，又能保證與山墻、女兒墻板分開、相對(duì)滑動(dòng)。
通過設(shè)計(jì)改進(jìn)，徹底解決了女兒墻底部泛水板因縱向多次搭接而帶來的漏水隱患。原因在于若因搭接而造成局部漏水，其漏水將落在隱藏式滑動(dòng)天溝內(nèi)，并由其匯集到室內(nèi)天溝處。其改進(jìn)后的設(shè)計(jì)如下圖8。
圖8 改進(jìn)后做法
1、1’-專用滑動(dòng)支架；2-女兒墻下內(nèi)泛水件；3-山墻封邊角鋼；4-隱藏式屋面天溝；5-屋面壓型板；6-女兒墻內(nèi)墻板；7-泛水轉(zhuǎn)換件。
而目前在《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集中的該節(jié)點(diǎn)的做法是：女兒墻內(nèi)泛水板下部直接與金屬屋面板連接，其間敷設(shè)密封膠帶，然后再由縫合釘連接在一起。這樣內(nèi)泛水板縱向搭接的漏水將直接落在屋面板或保溫棉上；而此處的金屬屋面板縱向又設(shè)置了很多縱向縫合釘孔，也即埋下了眾多漏水隱患。該節(jié)點(diǎn)圖集中具體做法如下圖9：
圖9 節(jié)點(diǎn)做法（新型鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)）
通過圖8和圖9的對(duì)比可知，OHC系統(tǒng)在此節(jié)點(diǎn)上基本解決了此處的剛性防水問題，使鋼結(jié)構(gòu)圍護(hù)系統(tǒng)的屋面系統(tǒng)具有更好的剛性防水性、簡(jiǎn)易性，且美觀而耐久性更突出。
4. 鋼結(jié)構(gòu)建筑女兒墻頂?shù)姆浪畡傂曰O(shè)計(jì)
當(dāng)女兒墻壓頂較寬時(shí)，OHC系統(tǒng)通過設(shè)置專用的轉(zhuǎn)換支架（OHC-QOO2A），將墻頂?shù)膬?nèi)、外泛水包邊件進(jìn)行可靠地剛性防水連接。省去了其間鋪設(shè)的膠泥，避免了膠泥老化后帶來的墻頂漏水現(xiàn)象發(fā)生。通過將墻壓頂包邊件一分為二的做法，可以最大限度的做到配件標(biāo)準(zhǔn)化，減少了材料損耗，避免浪費(fèi)，具有良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，改進(jìn)后的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如下圖10。
圖10 改進(jìn)后做法
1-女兒墻頂外泛水件；2-女兒墻頂內(nèi)泛水件；3-泛水轉(zhuǎn)換件；4-泡沫堵頭；5-女兒墻外墻板；6-女兒墻內(nèi)墻板。
而一般常規(guī)做法是，當(dāng)女兒墻壓頂泛水板縱向需要搭接時(shí)，多采用在泛水件間壓設(shè)通長膠泥，再用拉鉚釘或縫合釘予以連接固定。缺點(diǎn)是：膠泥老化后很容易漏水，其節(jié)點(diǎn)部分常規(guī)做法如下圖11：
圖11
圖中，1-女兒墻頂外泛水件；2-女兒墻頂內(nèi)泛水件；3-通長膠泥；4-拉鉚釘或縫合釘；5-女兒墻外墻板；6-女兒墻內(nèi)墻板；7-C型鋼檁條；8-拉鉚釘和密封堵頭。
5.鋼結(jié)構(gòu)建筑門窗洞口的防水剛性化設(shè)計(jì)
無論是聚氨酯夾芯板墻面還是巖棉夾芯板墻面抑或是壓型板墻面，皆存在門窗洞口。而門窗洞口的防水既重要且很難做到一步到位。例如，《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集中的門窗洞口上端做法如下圖12。
圖12
圖中，1-外墻壓型板；2-內(nèi)墻壓型板；3-窗口外泛水件；4-窗口內(nèi)泛水件；5-外泛水件與窗體間密封膠；
該節(jié)點(diǎn)主要缺陷是，窗口外泛水件3在施工時(shí)若做成水平或外側(cè)高內(nèi)側(cè)低時(shí)，就存在漏水的可能。泛水件外側(cè)雨水造成的漏水是因?yàn)榇绑w上側(cè)密封膠5老化后，造成室外雨水倒灌進(jìn)入窗體上部形成漏水；泛水件內(nèi)側(cè)雨水造成的漏水是因?yàn)橥夥核L度方向搭接，因搭接處的密封膠老化或密封不到位，造成室外雨水經(jīng)搭接處的縫隙進(jìn)入外泛水件內(nèi)側(cè)，雨水直接進(jìn)入窗體上部形成漏水；OHC系統(tǒng)通過幾年來的探索分析，對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。解決了困擾本行業(yè)多年的門窗洞口上端防水難題，其改進(jìn)后的節(jié)點(diǎn)做法如下圖13。
圖13
圖中，1-外墻壓型板；2-內(nèi)墻壓型板；3-窗口外泛水件；4-窗口內(nèi)泛水件；5-外泛水件與窗體間密封膠；6-外泛水件上凸起的止水槽；7-裝飾條；8-密封堵頭
通過對(duì)比圖12和圖13可知，兩者做法基本一致，不同的是圖13中外泛水件3上設(shè)有兩條通長凸起的止水槽和滴水孔。兩條止水槽波峰高5mm，通過調(diào)整其左右位置，可以將外泛水件的內(nèi)、外雨水均阻于止水槽的左側(cè)而自然滴下，不會(huì)向右移至窗體上的密封膠處。外泛水件的內(nèi)部積水也會(huì)經(jīng)滴水孔流到外邊。這就解決了門窗洞口上部的剛性防水問題。
而《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（08J925-3）等標(biāo)準(zhǔn)圖集中的窗體洞口下端節(jié)點(diǎn)做法如下圖14。
圖14
圖中，1-外墻壓型板；2-內(nèi)墻壓型板；3-窗口外泛水件；4-窗口內(nèi)泛水件；5-外泛水件與窗體間密封膠；6-密封堵頭；7-窗體；
通過大量的工程實(shí)例和分析可知，當(dāng)窗體下的密封膠老化后，雨水會(huì)經(jīng)由此處的縫隙而流進(jìn)窗體內(nèi)側(cè)，形成窗臺(tái)下面漏水。OHC 系統(tǒng)對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)如下圖15所示。
圖15 節(jié)點(diǎn)常規(guī)做法
圖中，1-外墻壓型板；2-內(nèi)墻壓型板；3-窗口外泛水件；4-窗口內(nèi)泛水件；5-外泛水件與窗體間密封膠；6-密封堵頭；7-窗體；8-凸起的止水槽
從圖15可知，凸起5mm的止水槽的設(shè)置，將從根本上解決窗體下的密封膠老化后，雨水會(huì)經(jīng)由此處的縫隙而流進(jìn)窗體內(nèi)側(cè)的現(xiàn)象。
3. 建筑圍護(hù)系統(tǒng)防水剛性化的展望
鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)的防水剛性化設(shè)計(jì)，仍有很長的路要走，目前主要有以下幾個(gè)方面的問題尚沒有得到較好解決。
1）各種泛水件、包邊件的加工長度仍受加工設(shè)備條件的限制，實(shí)際工程中仍需縱向連接。而連接仍需采用拉鉚釘或縫合釘、密封膠或自粘膠泥，其防水性能較差。其防水年限受密封膠或自粘膠泥抗老化性能的影響很大，應(yīng)著重解決其間的剛性防水連接。
2）各種屋面洞口的設(shè)置，嚴(yán)重影響了金屬屋面系統(tǒng)的剛性防水問題。對(duì)此，應(yīng)配套解決洞口與金屬屋面板之間的具有剛性防水的連接技術(shù)。
3）金屬屋面上各種采光帶或采光窗的設(shè)置，也影響了金屬屋面系統(tǒng)的剛性防水問題。由于采光件與金屬屋面板材質(zhì)差異，造成其間的連接難以實(shí)現(xiàn)剛性化防水。甚至溫差變化也影響了其間的剛性化防水的連接。等等。
隨著科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展，人們一定會(huì)在鋼結(jié)構(gòu)建筑圍護(hù)系統(tǒng)的防水剛性化技術(shù)上取得更大進(jìn)步!
參考文獻(xiàn)
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2. 08J925-3，《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造（三）》（含壓型鋁合金板）北京: 中國計(jì)劃出版社, 2008年9月
（北京東方誠國際鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司）
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