钢结构厂房屋面漏水问题的讨论

钢结构厂房屋面漏水问题的讨论

永昱工程公司宋晓雄李倩

建设发展部刘艳

随着经济的发展,钢结构厂房越来越多,面积越来越大,建成投入使用以后,屋面漏水的现象也越来越多。

目前正在修建的禾浦化工有限责任公司40 kt/a亚氨基二乙腈项目仓库、冷冻站、锅炉房等建筑都采用的是钢结构。本文就钢结构厂房屋面漏水的原因及解决方法作讨论。

1屋面漏水的原因

屋面漏水基本都发生在内天沟系统,其中发生在天沟与屋面板搭接处(俗称屋面反水)的居多,在雨水立管与天沟的结合处相对少些。外天沟系统由于自身特性,不存在漏雨的问题。

钢结构厂房的内天沟大多是用3~4mm厚钢板弯制而成,天沟深度较小,通常在160~250 mm。屋面板与天沟搭接处需做泡沫堵头和密封胶条,此处的缝隙统称为搭接缝。由于施工质量差、四季温差引起的热胀冷缩以及车间机械的振动等均可导致搭接缝防水失效,造成屋面反水。雨水斗安装的方法是在天沟开洞,将斗嵌入天沟,斗的环翼与天沟焊接,环翼与压板之间嵌入防水卷材,再用密封膏垫底封边。此处缝隙本文统称弥合缝。

搭接缝与弥合缝是防漏水的2个关键部位,也是漏水问题的主要根源。弥合缝是否漏水主要与施工质量有关,例如薄钢板与钢天沟焊接,若严格遵照施工操作规范保证焊缝质量,并做好焊缝处防锈、防水的施工,其弥合缝一般不会发生漏水。搭接缝是否漏水不仅仅与施工有关,和设计也密切相关,在可能的情况下,应适当加大天沟深度,让天沟雨水不超过搭接缝。

2防止天沟漏水的措施

与钢筋混凝土屋面相比,钢结构屋面的天沟深度小,且天沟与屋面无连续防水结构,天沟积水时,很难保证不漏水。因此,为了防止天沟漏水,应从轻钢结构屋面的特点出发,采取下面几个必要的措施。

2.1溢流口设置

(1)应设计合理。溢流口是屋面雨水系统最重要的结构,建筑规范规定建筑屋面雨水工程应设置溢流设施,普通建筑总的雨水排水能力不小于10a重现期,重要的建筑为50a。但在实践中此问题一般不被重视,往往水专业不提供资料,建筑专业不出标准图,造成屋面雨水系统没有溢流措施,当暴雨强度超过雨水系统排放能力时就会超过搭接缝,甚至漫上屋面,造成漏水事故。有的即使设置了溢流措施,由于设计不合理,也形同虚设。

溢流口堰上水头高度应根据计算来确定,其顶端在搭接缝以下,这样才能保证在雨水量超过设计重现期时合理溢流,而不会从搭接缝进入厂房内。

(2)应考虑溢流口排雨水的及时性。屋面雨水管道的设计重现期为2~10a,因此,超过雨水管道设计重现期的雨水量需从溢流设施溢出。在设置溢流口时,比较长的天沟,虽然两端山墙设置了溢流口,可是由于天沟太长,雨水到达溢流口需要一定时间,在这个时间内如果来不及排泄,也容易漫上屋面。对于中间跨的天沟,因只有两端山墙可设,如果仅仅从流量考虑溢流口设置而不考虑流动时间,是不科学的。对于这类天沟,只能通过增加宽度,以扩大天沟的缓冲容积,同时提高管路系统的设计重现期,减少溢流负荷。外跨长天沟不仅山墙要设置,沿线女儿墙上也要设置,以保证雨水超过重现期时尽快溢流。建筑专业对标准图上溢流口的设置要求为6~12m/个。

26川化2009年第3期

对于溢流口的高度,可由公式Q=320@b@ (2g)0.5@H3/2(式中:Q为溢流水量;b为溢流口宽度;H为溢流口高度)计算得出。例如一天沟汇水面积为4712.4m2,天沟长132m的单斗系统,其溢流口高度计算如下:

(1)P=2a时,设计排水量Q1=188.97L/s;

(2)P=10a时,设计排水量Q2=248.11L/s;

(3)需要溢流水量Q=Q2-Q1=59.14L/s;

(4)设计8个溢流口,每个宽度300mm,则有59.14/8=320@b@(2g)0.5@H3/2,求出H= 67mm。

2.2增加天沟深度

天沟因其处在梁、柱连接的关键部位,其深度受檩条高度的制约。柱距为6~9m时,深度一般在160~250mm。檩条底距离梁顶一般10mm,如果加深天沟,就要加大檩条高度,使之与梁顶距离适当加大。天沟深度到底多少合适,建筑设计规范没有明确说明,但天沟深度与2个要素有关,即导流罩和压板高度。

以87型DN150mm口径雨水斗为例来计算必要的天沟深度:雨水导流罩高度为95mm,压板高度为50mm,增加溢流口高度70mm,按照这种取值,天沟深度应为250mm。同理计算出87型DN100mm口径雨水斗的天沟深度以220mm为宜。

受结构形式的限制,有些天沟深度不能满足250mm,在这种情况下,宜增加溢流口宽度,减小溢流堰上水头高度。不管天沟怎么变浅,在雨水量超过雨水设计重现期时,应保证设计溢流时堰上水头不超过搭接缝,同时又能满足溢流的设计重现期,以此确定天沟深度。根据笔者经验,要满足上述条件,保证天沟的最低深度为200mm是必要的。

2.3增加雨水斗数量

由于钢结构厂房天沟是钢板压制而成,没有坡度,水流只能靠雨水斗吸水产生的水力坡度向下流,使天沟排水缓慢,造成天沟吃水迅速升高。虽然规范要求天沟坡度应保证在3j,实践中受加工工艺限制,钢结构天沟做不到该坡度。如何解决钢结构天沟的坡度问题,钢结构的有关行业标准应该提出其解决办法。在目前情况下,只能将雨水斗布置密一些,以免雨水沿水沟流动距离远、时间长,造成壅水,也就是只能靠增加雨水斗的数量来解决。结合建筑布局,在每个柱距间布置1个雨水斗比较理想。

2.4其他措施

管材选用不当,施工单位不重视等也将影响雨水系统的工况。如钢管伸到屋面,由铅丝握成的球状隔栅做雨水斗构成的屋面雨水系统,这样的系统不能正常排水。此类问题施工交底时要对用户重点强调,以防患于未然。

笔者认为,雨水管材选用金属管材最佳。因为钢结构厂房从安装到投产运行,多以金属类硬质锐物为主,难免对管道有所碰撞,如果用塑料管材,会有强度差、容易受损等缺点。

对于弥合缝,由于钢板天沟比较薄,焊缝容易出现问题。如何焊接,则可通过制定相关的规范或者技术标准,来提供实施操作的参考。

3结语

钢结构厂房屋面漏水不是个别现象,造成漏水的因素也很多,主要是在业界不太被重视。如何从根本上解决钢结构厂房屋面漏水问题,需要设计者认真对待并确定合理的设计方案以及各个专业之间相互协调配合。要保证搭接缝不漏水,设计方面除了规范设计之外,还应保证天沟雨水最大深度不超过搭接缝,溢流口堰上水头超过搭接缝,这样才能保证厂房有一个良好的雨水系统。排放是相对的,溢流是绝对的,从目前来看,一个厂房雨水排放系统是否优劣,重要一点是取决于溢流措施是否合理。(收稿日期2009-04-13)

(上接第25页)给污水处理站的正常运行带来麻烦,所以在正常生产中必须严格控制氧化池曝气末期污水中的双氧水含量。

(5)该法具有较好的处理效果,间断法处理废水,COD Cr去除率可达97.1%。该工艺简单、操作方便,是一种十分有效的废水处理方法,对双氧水装置产生的废水处理工程有借鉴意义。

(收稿日期2009-06-04)

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2009年第3期川化