嚴寒地區(qū)屋面排水分析

翟鵬

（中國鐵路設計集團有限公司 天津市 300000）

1 嚴寒地區(qū)環(huán)境特點分析

嚴寒地區(qū)主要分布在我國東北部以及北部。其氣候特點非常明確，四季差別明顯，氣溫差距較大，日照時間變化也較大；冬季尤其漫長，夏季短暫，冬季寒冷夏季涼爽。太陽高度角也隨著緯度的提升變化很大。本文以我國東北部省會城市哈爾濱的建筑作為研究對象，哈爾濱的氣候?qū)儆诘湫偷膰篮貐^(qū)氣候，冬季漫長且多雨雪，夏季短暫。嚴寒多雨雪的氣候?qū)ξ菝娴呐潘到y(tǒng)有著很不好的影響。在冬季這段時間里，由于白天的光照使得屋頂部分的雪融化而晚上溫度低融化的雪水凍成冰。如此循環(huán)的凍融對外排水有著非常不利的影響，一些大型的屋面在設計時往往沒有考慮到這些具體的問題，造成了在建筑建成后出現(xiàn)水管排水不暢甚至造成水管破環(huán)、建筑損壞等一些嚴重的問題。

2 大型建筑冬季排水處理不暢的危害

2.1 凍害問題

凍害問題是外排水問題中所遇到的最重要的問題，其中冰凝結(jié)在排水口，阻塞排水口使得無法排水。在嚴寒地區(qū)冬季中午屋頂?shù)姆e雪開始融化，流向積水斗，晚上流向積水口的水逐漸凍結(jié)。這種狀況每天循環(huán)形成“凍融循環(huán)”，經(jīng)過了很多次的凍融循環(huán)，水斗的排水口逐漸封閉，最終形成堵塞。因阻塞使得屋面積水，從而導致屋面滲透。并且水管的結(jié)冰使得水管重量增大，易造成水管的損壞和脫落。一旦水管損壞脫落就使得建筑完全喪失了屋面的排水能力，造成屋面滲透等一些情況，影響建筑的使用如圖1所示。

圖1 落水管結(jié)冰問題實景

2.2 建筑耐久性問題

嚴寒地區(qū)冬季排水不暢使得建筑屋面及其墻體受潮從而減少了墻體的壽命，因為建筑的結(jié)構(gòu)如果長期受到潮濕影響會降低其強度，耐久性逐漸減弱，存在安全隱患。

2.3 影響建筑美觀

在我國東北嚴寒地區(qū)在如此低溫的作用下，雨水管破壞、漏水形成冰柱，冰柱甚至會形成安全事故。因為冰柱和水管在建筑的立面，影響建筑的美觀，如圖2所示。

圖2 水管凍害影響建筑美觀

2.4 噪音

噪聲是一種震動頻率雜亂無章的聲音，噪音對整個建筑內(nèi)的生產(chǎn)生活都會造成十分嚴重的影響。尤其是當建筑排水管發(fā)生破裂時，由于大量的空氣混入水流當中，在復雜的混合流動狀況下，噪聲危害也變得日益嚴重。

3 嚴寒地區(qū)屋面排水方式及其特點分析

嚴寒地區(qū)目前普遍的排水方法按照排水位置分為內(nèi)排水和外排水，內(nèi)排水和外排水都有其優(yōu)勢和弊端。

3.1 內(nèi)排水

將雨水的排水管全部敷設在室內(nèi)的排水方式即建筑的內(nèi)排水。在建筑中內(nèi)排水不經(jīng)常使用，因為它的設計流程復雜而且對于構(gòu)造施工要求較高，若有一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會出現(xiàn)屋面滲漏水等問題。內(nèi)排水的優(yōu)勢也很顯著，因內(nèi)排水的落水管位于建筑外墻內(nèi)側(cè)對于檢修來說很方便。在類似于哈爾濱這樣的嚴寒地區(qū)可以有效的防治水管凍結(jié)阻塞等一些列的事故發(fā)生，也不會影響建筑的立面設計。

3.2 屋面外排水

在屋面外排水的系統(tǒng)中，外排水方式與內(nèi)排水相反，將全部雨水管設置在室外。所有的水管不需要穿越屋面，水通過屋面水溝水管等依靠重力流下，因此設計及施工都非常簡單，但是對于室外建筑的立面造型有很大的影響。根據(jù)設計不同，屋面外排水分為有組織外排水和無組織外排水。

有組織外排水中又分為檐溝外排水和天狗外排水，在一些較大規(guī)模的大型工業(yè)的廠房中主要運用天溝外排水。而在一些小規(guī)模的工業(yè)廠房以及民用建筑中則大多使用檐溝外排水策略。檐溝外排水更適合一些小型建筑。無組織排水形式在中國民居建筑中被廣泛應用，其優(yōu)勢明顯。但這種排水形式不適用于層高較高的建筑中，因為若采用無組織排水雨水下降的過程中會侵蝕墻體，從而影響其作為結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀性，同時墻體潮濕會使得墻皮脫落容易引發(fā)安全事故。因其造假低廉，建造方便，在我國嚴寒地區(qū)的民居中也普遍采用這種排水形式。但是這種形式的弊端也很明顯，即冰雪在屋面逐漸累積形成厚厚的冰層，經(jīng)過長時間的積累冰層滑下會破壞建筑的檐口以及從房頂墜落，形成安全事故。如果要避免出現(xiàn)這種事故就需要在建筑的檐口增加一定的加熱措施，使得冰柱及時融化。防治雪水融化后在檐口凝結(jié)成冰?；蛘咴谖蓓敵鰷p少雪的存量，使得雪融化之后不能形成足夠大量的水涌向水管。

在我國的大部分地區(qū)都優(yōu)先采用外排水的設計，這是因為與內(nèi)排水相比外排水更具有可操作性以及構(gòu)造簡單施工方便、檢修方便等優(yōu)勢。但是在我國的嚴寒地區(qū)，由于氣候條件的限制，使得暴露在外的外排水很容易發(fā)生水管凍結(jié)等一些列問題，因此在嚴寒地區(qū)冬季首先采用內(nèi)排水形式，但是因為造價、施工等問題內(nèi)排水無法滿足，就要在外排水的基礎上增加一系列的設計來經(jīng)可能減小嚴寒地區(qū)屋面外排水的危害。

4 總結(jié)

建筑設計中排水是其不可或缺的組成部分，排水設計的水平?jīng)Q定了建筑的使用和建筑的壽命。如今的嚴寒地區(qū)建筑屋面的排水系統(tǒng)中存在著種種的問題，如何優(yōu)化建筑的排水方式，如何改善建筑的使用功能是嚴寒地區(qū)建筑設計所面臨的重大問題?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了熱虹吸等輔助建筑外排水的措施。在嚴寒地區(qū)合理的設計使得屋面外排水能夠更加高效。