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1 引言
當(dāng)今的建筑造型已經(jīng)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展方向，一些新派建筑師不滿足于設(shè)計(jì)中規(guī)中矩的建筑形式，許多大型和超大型的極富視覺(jué)沖擊力的建筑越來(lái)越多的呈現(xiàn)在我們面前。 建筑的屋頂、屋面部分也都利用外飾層作為建筑設(shè)計(jì)思想的載體，展示著建筑藝術(shù)的魅力。異形金屬屋面系統(tǒng)以往也只是作為建筑造型中的個(gè)別單體，現(xiàn)在已經(jīng)大范圍的得到應(yīng)用。超大型的曲面建筑金屬屋面，特別是雙曲面造型的建筑金屬屋面系統(tǒng)，越來(lái)越多的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外大型建筑中。(圖1.1~1.4)
近年來(lái)，由于建筑幕墻和金屬屋面的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段有了不斷提高，bim和計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，已經(jīng)完全可以滿足異形金屬屋面的造型設(shè)計(jì)需要。那么，如
何更好的實(shí)現(xiàn)建筑創(chuàng)意，如何在將建筑的語(yǔ)言表達(dá)的更加透徹的同時(shí)，還能保證屋面的
各項(xiàng)物理指標(biāo)和使用性能，這已經(jīng)是許多幕墻公司和幕墻設(shè)計(jì)師們必須面臨的問(wèn)題。
本文所提及的金屬屋面是指由鋁鎂錳薄板或鋁板、鋼板等金屬板材壓制成型的金屬屋面系統(tǒng)。屋面系統(tǒng)中主要包括：主體支撐鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）;連接機(jī)構(gòu);檁條;底層硬防水鍍鋅鋼板;防潮（詞條“防潮”由行業(yè)大百科提供）隔氣層;隔聲層;保溫層;金屬屋面板;外裝飾板。
這里的金屬屋面系統(tǒng)，主要是指建筑物金屬屋面的整體系統(tǒng)，其中包括：屋面系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、屋脊、山墻、檐口、屋面板接口、封頭、防雷接閃器（詞條“接閃器”由行業(yè)大百科提供）、清洗水接頭、不銹鋼連接環(huán)、融雪融冰裝置、落水及虹吸裝置還包括屋面面層的裝飾板，附著物等。
在這里重點(diǎn)要介紹的是，排水系統(tǒng)中的排水天溝的設(shè)計(jì)和虹吸排水的使用。
2、金屬屋面排水天溝
2.1、排水天溝的定義、作用及功能
天溝指建筑物屋面兩胯間的下凹部分，在建筑屋面匯集屋面雨水的溝槽。天溝排水是指利用天溝將雨水排至屋面以外。屋面排水分有組織排水和無(wú)組織排水(自由排水)，有組織排水一般是把雨水集到天溝內(nèi)再由雨水管排下，集聚雨水的溝就被稱為天溝，天溝分內(nèi)天溝和外天溝，內(nèi)天溝是指在外墻以內(nèi)的天溝，一般有女兒墻;外天溝是挑出外墻的天溝，一般沒(méi)女兒墻。
金屬屋面不銹鋼天溝是指，在建筑物頂部采用金屬板作為防水屋面時(shí)，在金屬屋面的下凹部位，起到收集雨水作用并能通過(guò)排水管系統(tǒng)有組織的將雨水排出的凹型溝槽，一般采用不銹鋼板制作成“U”形或矩形的排水系統(tǒng)，叫不銹鋼排水天溝。
2.2、 天溝的構(gòu)造形式與設(shè)計(jì)方案：
不銹鋼天溝的作用是收集雨水，并能通過(guò)排水管系統(tǒng)有組織的迅速將雨水排出。
天溝槽的設(shè)計(jì)時(shí)，在充分考慮到其自身的排水、引水的功能外，還要考慮到排水天溝是整個(gè)屋面系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。其功能要完整。特別是在保溫、隔熱、隔聲及裝飾性能上要根據(jù)不同的項(xiàng)目進(jìn)行專門(mén)的設(shè)計(jì)。一般要求在天溝金屬槽的室內(nèi)則設(shè)置填充保溫棉，在可視部分包飾裝飾面層。在天溝金屬槽的室外則涂防水油膏加防水卷材，這樣有利于減少噪聲，提高溝槽的防腐能力，提高使用壽命。
在相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對(duì)金屬屋面排水天溝的設(shè)計(jì)已明確規(guī)定，排水天溝槽的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮以下各方面的內(nèi)容：
1) 排水天溝采用防腐性能好的金屬材料，不銹鋼板的厚度不應(yīng)小于2.5mm;
2) 防水系統(tǒng)采用兩道以上的防水構(gòu)造。防水系統(tǒng)應(yīng)具備吸收溫度變化等所產(chǎn)生的位移的能力。(如圖2.2a、b)
3) 排水天溝的截面尺寸應(yīng)根據(jù)排水計(jì)算確定，并在長(zhǎng)度方向上應(yīng)考慮設(shè)置伸縮縫，天溝連續(xù)長(zhǎng)度不宜大于30m。
4)在對(duì)于匯水面積大于5000平方米屋面，應(yīng)設(shè)置不少于2組獨(dú)立的屋面排水系統(tǒng)，并應(yīng)采用虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)。
5)天溝底板的排水坡度應(yīng)大于1%。在天溝內(nèi)側(cè)設(shè)置柔性防水層，最好不低于在兩側(cè)立板的一半位置(1/2)處和底板的全部加一道柔性防水層。(如圖2..2a、b)
2.2.1、排水天溝溢流口的設(shè)計(jì)：
在CECS183：2005 《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中是這樣定義的：
溢流口(overflow)當(dāng)降雨量超過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)排水能力時(shí)，用來(lái)溢水的孔口或裝置。
溢流系統(tǒng)(overflow system)排除超過(guò)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期雨量的雨水系統(tǒng)。溢流系統(tǒng)可以是重力系統(tǒng)或虹吸系統(tǒng)，溢流系統(tǒng)不得與其他系統(tǒng)合用。
在排水天溝內(nèi),如果出現(xiàn)非常情況,如排水口不暢，水量過(guò)大等特殊情況，為保證天溝能夠?qū)⑺懦觯容^好的辦法是在天溝內(nèi)設(shè)置溢流口。當(dāng)天溝的水位到達(dá)一定的高度時(shí)，水在過(guò)溢流口溢出，并能將水有組織的排入落水管內(nèi)�；蛑苯訉⑺诺轿萃�。
我們?cè)谏钪凶畛Ｒ?jiàn)的溢流口就是家庭中使用的洗手水池�；旧显诿總�(gè)水池上沿邊部都留有一個(gè)小口，這就是水池的溢流口。當(dāng)水在水池內(nèi)高度到達(dá)口邊緣時(shí)，水將通過(guò)此溢流口流入下水管道，不使過(guò)多的水發(fā)生外溢的現(xiàn)象。提高了用水的安全性。
屋面排水天溝在工作狀態(tài)時(shí)其環(huán)境更為復(fù)雜，很有可能由于異物將落水口的排水量減少或失去排水的功能。或由于非常情況，出現(xiàn)水量過(guò)大無(wú)法及時(shí)排出而造成水從天溝的邊緣溢出，進(jìn)入屋面的保溫層而出現(xiàn)屋面漏水現(xiàn)象，更嚴(yán)重的時(shí)候可能由于水的重量引起屋頂支撐結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題。
溢流口的形式可以根據(jù)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)而定，可采用在天溝側(cè)面立板或端部立板面上開(kāi)口的作法;也可以采用臺(tái)式溢流口的設(shè)計(jì)。(如圖2.2.1a、b)
在設(shè)計(jì)溢流口時(shí)也應(yīng)進(jìn)行溢流口的布置分析，用計(jì)算和分析方法確定溢流口的尺寸大小和位置，數(shù)量是否滿足在極限狀態(tài)下的需要。溢流口的尺寸計(jì)算在《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中已給出了計(jì)算公式和計(jì)算方法。
由于項(xiàng)目的不同特別是異形曲項(xiàng)目，每一段天溝的設(shè)置都會(huì)有所不同，所以應(yīng)在深化設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)每一段天溝的布置、每一個(gè)落水口和溢流口的設(shè)置都應(yīng)有分析計(jì)算來(lái)確定。
2.2.2、不銹鋼天溝槽應(yīng)與其支撐結(jié)構(gòu)之間能夠相對(duì)位移：
在不銹鋼天溝施工時(shí)，不得將不銹鋼天溝的板邊緣直接錨固(焊)在天溝的支撐結(jié)構(gòu)上(如圖2.2.2)。因?yàn)樘鞙吓c天溝的支撐結(jié)構(gòu)一般在工作狀態(tài)時(shí)不是在一個(gè)溫度場(chǎng)內(nèi)，在溫度變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的溫度差。會(huì)在天溝槽的縱向方向天溝與支撐結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)較大的相對(duì)變形。如使其固定限制其變形將在此部位出現(xiàn)很大的溫度應(yīng)力，使之出現(xiàn)破壞。
同時(shí)，由于不銹鋼天溝的材質(zhì)為不銹鋼板，奧氏體型不銹鋼在20℃至300℃時(shí)線膨漲系數(shù)為17.5;而支撐結(jié)構(gòu)為碳鋼材料，其在20℃至300℃時(shí)線漲系數(shù)約為11.3至13。奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，最大的線膨脹系數(shù)（詞條“線膨脹系數(shù)”由行業(yè)大百科提供），比碳鋼大40%，并隨著溫度的升高，線膨脹系數(shù)（詞條“膨脹系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）的數(shù)值也相應(yīng)地提高。所以出現(xiàn)溫度變化時(shí)即使天溝與其支撐結(jié)構(gòu)的溫度一至，也會(huì)由于材質(zhì)的不同出現(xiàn)很大的應(yīng)力而產(chǎn)生溫度變形。所以在天溝和支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（詞條“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”由行業(yè)大百科提供）時(shí)應(yīng)充分考慮到其有相對(duì)位移的特點(diǎn)，使其在工作時(shí)能保持良好的工作狀態(tài)。
2.2.3、大坡度的排水天溝應(yīng)設(shè)置阻水擋板、水平落水斗：
屋面布置大坡度天溝時(shí)，應(yīng)考慮到排水天溝在使用時(shí)的有效和可靠性。應(yīng)設(shè)置好不銹鋼天溝的支承系統(tǒng)，使其安全穩(wěn)固。在大坡度的天溝內(nèi)設(shè)置雨水斗時(shí)，應(yīng)充分考慮到雨水的流速。應(yīng)根據(jù)其斜度來(lái)確定是否要增設(shè)阻水板(如圖2.2.3a)。
在斜度大于15%時(shí)，在不銹鋼排水天溝內(nèi)宜考慮設(shè)置阻水板裝置，來(lái)降低雨水在斜形天溝內(nèi)的水流速，斜度越大阻水板的數(shù)量應(yīng)越多。阻水板除了能有效的控制水的流速外，還能有效的阻止異物進(jìn)入排水口。
阻水板的形式可以為篩孔式、橋式、板式等。阻水板的高度一般可在天溝側(cè)立板高度的1/2至1/3(如圖2.2.3b)。
斜型天溝內(nèi)的雨水斗應(yīng)設(shè)置集水槽，將雨水集中在集水槽中排出，集水槽的底部應(yīng)水平設(shè)置，不得將雨水斗傾斜安裝在斜型天溝的底部。縱向傾斜的天溝集水槽應(yīng)設(shè)置在斜型天溝的下半部位，并在集水槽的下短邊邊緣設(shè)置阻水板(圖2.2.3a)。
2.2.4、斜屋面的橫向天溝底板應(yīng)水平設(shè)置
在曲面建筑屋面設(shè)置天溝時(shí)，應(yīng)充分考慮到排水天溝在使用時(shí)的有效性，不得使不銹鋼天溝斷面的下底板傾斜設(shè)置(如圖2.2.4a)，這會(huì)嚴(yán)重影響天溝設(shè)計(jì)容量的有效性，使天溝的排水性能大打折扣，同時(shí)還能由于積水造成天溝內(nèi)污濁。
在實(shí)際工程中，天溝斷面底板傾斜設(shè)置大部分是出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)面與屋面的距離太小，沒(méi)有考慮到設(shè)置天溝的位置。應(yīng)重新確定結(jié)構(gòu)與屋面板的關(guān)系。在設(shè)計(jì)時(shí)必須將不銹鋼天溝斷面的下底板水平設(shè)置，這樣才能使天溝起到有效的排水作用(如圖2.2.4b)。
2.2.5、排水天溝端頭和長(zhǎng)度方向接頭的設(shè)計(jì)：
排水天溝的截面尺寸應(yīng)根據(jù)排水計(jì)算確定，并在長(zhǎng)度方向上應(yīng)考慮設(shè)置伸縮縫。由于天溝縱向長(zhǎng)度方向有著溫度變形的影響，所以長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，天溝連續(xù)長(zhǎng)度不宜大于30m。這是一個(gè)參考尺寸，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)特定的項(xiàng)目提出要求。連續(xù)長(zhǎng)度尺寸的確定主要是考慮天溝在工作狀態(tài)時(shí)，由于環(huán)境溫度的變化引起的天溝縱向長(zhǎng)度尺寸變形是否在可控范圍內(nèi)。在計(jì)算時(shí)溫度變化值(溫差)應(yīng)考慮在100℃以上的變化。天溝端頭和接頭形式也應(yīng)根據(jù)每個(gè)實(shí)際工程情況和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.2.6、排水天溝的清理和防治積塵、積沙的設(shè)計(jì)：
大部分屋面的天溝和檐溝都是裸露在外的，對(duì)于室外的粉塵、風(fēng)沙和風(fēng)中的夾雜物隨著雨水或自重會(huì)進(jìn)入到天溝內(nèi)。特別是在風(fēng)沙大的地區(qū)這個(gè)問(wèn)題就顯得十分嚴(yán)重，就連有蓋板的天溝都會(huì)被積沙、積塵侵入，如不能及時(shí)清理積沙會(huì)將全部排水口封住，特別是對(duì)虹式排水口的功能破壞非常嚴(yán)重。(如圖2.2.6a、b、c)
解決這個(gè)問(wèn)題的最好辦法就是要對(duì)積沙、積塵及時(shí)的清理。在實(shí)踐中,清理積沙的方法很多，除了常規(guī)的人工打掃清理外，還可以用設(shè)置高壓水槍沖洗清除積沙的辦法等。
在這里所要重點(diǎn)介紹的是一種非常實(shí)用的清理積沙的辦法：在天溝底部，落水口的邊部設(shè)置集沙池(如圖2.2.6d)。
集沙池的作用是能夠?qū)⒎e在天溝內(nèi)的沙子和異物通過(guò)雨水流帶入到集沙池內(nèi)，在便于清理天溝內(nèi)的積沙的同時(shí)可以阻止積沙快速侵入落水系統(tǒng)，給清理掙得時(shí)間。在積沙池內(nèi)可設(shè)置一個(gè)活動(dòng)槽，在清理積沙時(shí)將活動(dòng)槽移出就可將積沙清除。
2.3、金屬屋面匯水區(qū)域的劃分及匯水量的分析、計(jì)算：
在金屬屋面排水天溝的設(shè)計(jì)中，匯水區(qū)域和匯水量的確定直接影響到不銹鋼天溝系統(tǒng)和落水系統(tǒng)的布置與構(gòu)造設(shè)計(jì)，是保證屋面功能設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)。匯水量的分析，主要內(nèi)容是將指定天溝在單位時(shí)間內(nèi)所能收集到的最大雨水總量的分析。這就需要對(duì)這段天溝所對(duì)應(yīng)的，能接受雨水的全部金屬屋面面積進(jìn)行分析計(jì)算。一般的平面和斜面屋面的計(jì)算分析比較簡(jiǎn)單，按以下方法就可以得出結(jié)果。但對(duì)應(yīng)復(fù)雜的異型金屬屋面要根據(jù)其屋面板排版圖對(duì)所對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行匯水量分析。下面是落水口分擔(dān)雨水量的計(jì)算、排水量的計(jì)算以及落水管管徑計(jì)算，這是在天溝設(shè)計(jì)中最重要的分析計(jì)算。
(1)、每一個(gè)落水口所分擔(dān)之雨水量計(jì)算：
屋面長(zhǎng)度：L(m); 屋面寬度：B(m);
集水面積：Ar=B´L(m2);
雨水量：Qr=Ar ´I´10-3/3600(m3/sec);
降雨強(qiáng)度：I (mm/hr)
考慮屋面蓄積能力的系數(shù)。1.0~2.0之間。
平屋面(坡度<2.5%)1.0，斜屋面(坡度
>2.5%)1.5~2.0。 圖2.3.1、天溝所對(duì)應(yīng)的匯水量分析圖
(2)、天溝排水量的計(jì)算(天溝斷面核算)：
天溝排水量計(jì)算采用曼寧公式計(jì)算：
Qg=Ag´Vg =Ag´R2/3´S1/2/n
Ag=W´HW
R=Ag/(W+2HW)
Vg：天溝排水速度(m/sec)
N：sus或彩色板磨擦系數(shù)=0.0125 圖2.3.2、天溝排水?dāng)嗝婧?jiǎn)圖
S：天溝泄水坡度=1/100
W：天溝寬度(m)
H：天溝深度(m)
Hw：設(shè)計(jì)最大水深(m)(通常取0.8H)
FOR Qg>Qr 排水槽的截面滿足要求。
(3)、落水管管徑計(jì)算: Qd=m´Ad´(2gHW)1/2( m3/sec)
M：落水管支數(shù)=1支
d：落水管外徑(m)
Ad：落水口面積(m2)
g：重力加速度=9.8 m/sec
HW：天溝最大水深(m)
FOR Qd>Qr 使用落水管的管徑大小滿足要求
2.4、虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在CECS183：2005 《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》術(shù)語(yǔ)中規(guī)定，虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)：按虹吸滿管壓力流原理設(shè)計(jì)，管道內(nèi)雨水的流速壓力等可有效控制和平衡的屋面雨水排水系統(tǒng)。一般由虹吸式雨水斗(如圖2.4.1~2.)、管材(連接管、懸吊管、立管、排出管)、管件、固定件組成。
當(dāng)雨水、雪水按照我們的要求匯入天溝內(nèi)就進(jìn)入了有組織的排水的過(guò)程 ，一般情況下從天溝內(nèi)向外排水的方案有兩種：一是通過(guò)水的重力和天溝的排水坡度使雨水匯聚到落水斗處，通過(guò)排水管道有組織的排出。這種方法簡(jiǎn)單易維護(hù)，大量使用在建筑上。二是虹吸排水系統(tǒng)技術(shù)。
虹吸(syphonage)是利用液面高度差的作用力現(xiàn)象，將液體充滿一根倒U形的管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)后，將開(kāi)口高的一端置于裝滿液體的容器中，容器內(nèi)的液體會(huì)持續(xù)通過(guò)虹吸管從開(kāi)口于更低的位置流出。(如圖2.4.3.)
虹吸的實(shí)質(zhì)是因?yàn)橹亓头肿娱g粘聚力而產(chǎn)生。裝置中管內(nèi)最高點(diǎn)液體在重力作用下往低位管口處移動(dòng)，在U型管內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致高位管口的液體被吸進(jìn)最高點(diǎn)，從而使液體源源不斷地流入低位置容器。
虹吸式排水系統(tǒng)的基本原理是，當(dāng)天溝積水深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，摻氣比值迅速下降為零，雨斗內(nèi)水流形成負(fù)壓或壓力流(滿管壓力流)，瀉流量迅速增大，從而形成飽和排水狀態(tài)。其技術(shù)特點(diǎn)在于虹吸式雨水斗設(shè)計(jì)，水進(jìn)入立管的流態(tài)被雨水斗調(diào)整，消除了由于過(guò)水?dāng)嗝婵s小而形成的旋渦，從而避免了空氣進(jìn)入排水系統(tǒng)，使系統(tǒng)內(nèi)管道呈滿流狀態(tài)。
利用了建筑物高度賦予的勢(shì)能，在雨水的連續(xù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中形成虹吸作用(如圖2.4.4~5.)，導(dǎo)致水流速度迅速增大，實(shí)現(xiàn)大流量排水過(guò)程。
在這里想特別強(qiáng)調(diào)，在天溝虹吸式排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到固定在天溝上的虹吸式雨水斗會(huì)在不銹鋼天溝有溫差變形時(shí)隨著天溝槽移動(dòng)，如連接在吸式雨水斗上的落水管不能適應(yīng)其位移，將會(huì)出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，造成排水功能失效。
2.5、在寒冷地區(qū)屋面除雪融冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及排水應(yīng)該考慮的問(wèn)題
金屬屋面在寒冷地區(qū)的冬季，常會(huì)出現(xiàn)積雪的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了金屬屋面的使用安全。為解決這個(gè)問(wèn)題可在不銹鋼排水天溝內(nèi)布設(shè)天溝融雪系統(tǒng)。
在天溝內(nèi)的融雪系統(tǒng)一般采用恒定功率電伴熱帶作為融雪的手段�；痉椒ㄊ菍⒃O(shè)計(jì)計(jì)算后選定的伴熱帶鋪設(shè)在不銹鋼天溝內(nèi)。.
天溝融雪方案在確定時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程所在地的冬季氣候條件和環(huán)境通過(guò)計(jì)算選用伴熱帶，確定伴熱帶在天溝內(nèi)的鋪設(shè)方案;以某個(gè)實(shí)際工程為例，為保證除冰和融雪的速度和效果，選用了伴熱帶標(biāo)稱功率為35瓦/米，天溝內(nèi)鋪設(shè)方式采用1:6呈“S”型鋪設(shè)(如圖2.5.1)，天溝槽除冰融雪功率為210瓦/米。落水斗附近加密鋪設(shè)。
該項(xiàng)目的融雪散熱量計(jì)算如下： 融雪系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)為《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》JGJ142--2004。 散熱量計(jì)算如下：
單位地面面積所需散熱量(Qx)按以下公式計(jì)算：
Tpj=Tn+9.82*( Qx/100)0.969
式中Tpj-----------地表面溫度(℃)，地表面溫度按照融雪要求在1℃左 右，即Tpj=1℃
式中Tn-----------環(huán)境計(jì)算溫度。在融冰項(xiàng)目中為最低室外環(huán)境溫度， 即Tn=-31℃ (鄂爾多斯室外最低氣溫-31℃)
式中Qx----------單位地面面積所需散熱量w/m2 即 1=-31+9.82*( Qx/100)0.969
( Qx/100)0.969=32÷9.82=3.26
通過(guò)以上公式得知： Qx ≈348W/m2
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，每延米平均功率348*0.6=209W,使用35W/m發(fā)熱電纜，實(shí)際按每延米6.5米發(fā)熱電纜(含折彎曲線)鋪設(shè)�？紤]實(shí)際使用和控制系統(tǒng)操作方便以及現(xiàn)場(chǎng)電源等情況，該建筑屋面天溝設(shè)多個(gè)控制點(diǎn)，每個(gè)控制點(diǎn)設(shè)1個(gè)控制箱進(jìn)行分區(qū)控制。
天溝內(nèi)伴熱帶的鋪設(shè)方式根據(jù)實(shí)際工程的要求，可采用呈“S”型的鋪設(shè)方案，也可以采用平行鋪設(shè)的方法(如圖2.5.3)。要加大融雪速度也可選用大功率伴熱帶或在天溝的立板及屋面板檐口增設(shè)融雪裝置。
2.6 屋面與不銹鋼天溝的隔聲設(shè)計(jì)
雨滴撞擊屋面和天溝的不銹鋼板引起振動(dòng)，將有兩種聲音傳向室內(nèi)，一是振動(dòng)輻射出的空氣聲，一是通過(guò)結(jié)構(gòu)傳遞的固體聲。如果屋面的構(gòu)造具有良好的空氣聲隔絕能力及良好的撞擊聲隔絕能力，可降低雨噪聲。
增加屋面質(zhì)量是解決雨噪聲最為有效的途徑，但是對(duì)于金屬屋面等輕質(zhì)屋面的可行性不大，因此只能通過(guò)改變屋面的結(jié)構(gòu)做法來(lái)降低雨噪聲對(duì)室內(nèi)的影響。一般來(lái)說(shuō)分層越多，層與層之間的界面越多效果越好。雨噪聲屬于在結(jié)構(gòu)中傳遞的彈性波，聲波通過(guò)界面時(shí)會(huì)因反射而降低繼續(xù)行進(jìn)的聲能，因此界面有利于降低聲能。
采用巖棉、離心玻璃棉等吸聲材料作層間填充，可提高隔聲層的空氣聲隔聲性能。同時(shí)，這些吸聲材料還具有提高保溫性能的效果。有些材料，如聚苯、聚氨酯等，雖具有保溫特性，但不具有不吸聲性能，對(duì)于雨噪聲的隔絕效果甚微。
根據(jù)以往實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)及工程經(jīng)驗(yàn)，在某項(xiàng)目中所采用的金屬幕墻綜合隔聲量約為30dB左右。為了增加屋面隔聲量，在輕質(zhì)屋面板內(nèi)，采用紙面石膏板、GRC（詞條“GRC”由行業(yè)大百科提供）板做隔聲層，可起到較好的隔聲效果。隔聲層一方面起到分層的作用，一方面也增加了部分重量，從兩方面提高了隔聲量。通過(guò)增加GRC板材后維護(hù)幕墻綜合隔聲量能夠增加10dB左右，達(dá)到40dB。
屋蓋上下層板材由龍骨(或其他剛性支撐件)固定時(shí)時(shí)，受聲一側(cè)板的振動(dòng)會(huì)通過(guò)龍骨傳到另一側(cè)板，這種象橋一樣傳遞聲能的現(xiàn)象被稱為聲橋。聲橋越多、接觸面積越大、剛性連接越強(qiáng)，聲橋現(xiàn)象越嚴(yán)重，隔聲效果越差。在板材和龍骨之間加彈性墊，如彈性金屬條或彈性材料墊對(duì)輕質(zhì)屋蓋隔聲有一定的改善量，最多可以提高5dB以上。上述這些辦法都能夠有效的解決屋面和不銹鋼天溝的雨噪聲隔聲問(wèn)題。
3 結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)，超大型的曲面建筑金屬屋面，特別是雙曲面造型的金屬屋面系統(tǒng)，越來(lái)越多的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外大型建筑中。我們應(yīng)該看到，這些異型屋面在給建筑增彩的同時(shí)也我們帶來(lái)諸多的煩惱。其中反應(yīng)最強(qiáng)烈，出現(xiàn)問(wèn)題最多的是滲水（詞條“滲水”由行業(yè)大百科提供）、漏水現(xiàn)象。這可以說(shuō)是大型金屬屋面質(zhì)量上的頑癥，究其原因應(yīng)該是多方面的。但排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不到位，特別是對(duì)排水天溝的設(shè)計(jì)沒(méi)有充分分析在工作狀態(tài)時(shí)的適應(yīng)、協(xié)調(diào)情況，造成不銹鋼排水天溝的使用功能失效，而造成屋面漏水的嚴(yán)重后果。
本文中有些內(nèi)容和介紹的設(shè)計(jì)方案如：溢流口的形式、阻水擋板和落水斗的設(shè)置、集沙池的構(gòu)造等，是我在多年參與屋面、天溝設(shè)計(jì)和實(shí)踐中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，如果能給金屬屋面系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們提供一些有益的啟發(fā)就深感欣慰了。
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