葉偉莉

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，具有“綠色建筑”美譽(yù)的輕鋼結(jié)構(gòu)作為一種建筑體系，以其施工速度快、抗震、綠色環(huán)保、跨度大、基礎(chǔ)造價低、外形美觀等絕對優(yōu)勢在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其在新建或改建的紡織行業(yè)的應(yīng)用也屢見不鮮，但鑒于紡織廠房高溫高濕的環(huán)境和鋼結(jié)構(gòu)在保溫保濕上的先天不足，導(dǎo)致部分紡織廠房在建設(shè)投產(chǎn)的同時或使用一段時間后，冬季屋頂局部或大面積結(jié)露的問題便凸顯出來，甚至出現(xiàn)吊頂大面積濕潤和滴水穿透，形成的水珠在車間無規(guī)則地滴落。對建筑、能耗、生產(chǎn)環(huán)境都諸方面都形成了不可避免的困擾或損失。因此，分析結(jié)露的成因，探討適合我國北方尤其是冬季寒冷地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)紡織廠房屋面防結(jié)露的設(shè)計方法和施工措施，是促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑在紡織行業(yè)得以發(fā)展應(yīng)用的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；紡織廠房屋面；防冷凝結(jié)露

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0021-02

1 冷凝結(jié)露對紡織廠的危害

在對北方地區(qū)某鋼結(jié)構(gòu)紡織廠房出現(xiàn)的冷凝結(jié)露問題調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，時處冬季，室外溫度在-15℃左右，室內(nèi)溫度約26℃，濕度大約為65%。見車間屋面和墻面有間隙性地水滴掉落，車間內(nèi)的附房墻面粉刷受潮呈現(xiàn)發(fā)霉斑跡，廠房內(nèi)的鐵制小推車或貨架開始出現(xiàn)銹蝕和老化，登上鋼結(jié)構(gòu)屋面，揭開出現(xiàn)問題的鋼結(jié)構(gòu)金屬屋面板時看到原來干燥的玻璃棉保溫層已吸滿水分，潮濕的玻璃棉因其重量增加而在各檁條間出現(xiàn)下垂，個別地方因潮濕玻璃棉的重量超出其表層貼面的承載極限而出現(xiàn)了撕裂，根據(jù)現(xiàn)場情況分析得出，冷凝結(jié)露對鋼結(jié)構(gòu)紡織廠來說，直接導(dǎo)致了建筑本身的保溫性能大幅度降低，保溫效果的惡化，建筑內(nèi)的熱量散失和能量損耗，加速了建筑內(nèi)其他裝飾材料的發(fā)霉或變質(zhì)以及金屬物品的銹蝕和老化，從而對建筑物的使用功能造成較大影響。另外，冷凝水滴落對機(jī)器設(shè)備正常運(yùn)行也造成危害，它大大增加設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和維修的頻率，結(jié)露引起的屋面不規(guī)則滴水對生產(chǎn)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，致使紡紗、織布、漂染生產(chǎn)線上的產(chǎn)品質(zhì)量無法保證。生產(chǎn)無計劃中斷，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，如圖1。

2 屋面冷凝結(jié)露的成因分析

在輕鋼廠房設(shè)計中，由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)的特殊性，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計往往由具備鋼結(jié)構(gòu)單項(xiàng)專業(yè)資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)廠家負(fù)責(zé)完成，而紡織專業(yè)設(shè)計院僅被委托設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的土建基礎(chǔ)部分，另外，與常規(guī)招投標(biāo)工程不同，輕鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)廠家的工程投標(biāo)往往是在施工圖完成前進(jìn)行的，而對紡織工藝技術(shù)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)設(shè)計院卻并未參與廠房主體部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，而專業(yè)紡織設(shè)計院也因?yàn)閷Ω骷忆摻Y(jié)構(gòu)廠家所獨(dú)有的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)和材料特性不了解而無法對結(jié)構(gòu)形式做出特定要求。這些在結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝配置上的缺陷為冷凝結(jié)露問題埋下了隱患。

眾所周知，冷凝結(jié)露是當(dāng)潮濕空氣的相對濕度達(dá)到一定值時，物體表面的溫度低于露點(diǎn)溫度時而形成露水。而紡織廠房的最大特點(diǎn)便是高溫高濕，車間內(nèi)溫度因生產(chǎn)工藝需要一般控制在26℃左右，濕度在60%以上。北方地區(qū)冬季室外溫度均在零下20℃左右，對輕鋼建筑最具優(yōu)勢的圍護(hù)結(jié)構(gòu)來說，由于結(jié)構(gòu)的某些部位沒有被保溫材料覆蓋又或者覆蓋的數(shù)量和質(zhì)量不能滿足熱工要求，故當(dāng)室內(nèi)濕空氣穿透保溫層到達(dá)鋼板的內(nèi)表面時，建筑物室內(nèi)表面（包括屋面、天棚、內(nèi)墻及其他構(gòu)件表面或地面等）的溫度低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度故在其表面達(dá)到飽和形成冷凝水

3 屋面抗冷凝結(jié)露技術(shù)應(yīng)用

依據(jù)冷凝結(jié)露的成因分析，鋼結(jié)構(gòu)建筑抗冷凝結(jié)露技術(shù)措施的根本在于從源頭隔斷產(chǎn)生冷凝結(jié)露的媒介導(dǎo)體，消除屋面內(nèi)外因屋面板、檁條、屋面連接件、自攻釘?shù)茸鳛閭鲗?dǎo)體的溫差區(qū)，使室內(nèi)外溫度差無法進(jìn)行有效傳遞，是抗冷凝結(jié)露技術(shù)措施的關(guān)鍵。

縱觀近年來各鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)對防冷橋防結(jié)露的解決方案，其中較多工程的處理辦法并未針對紡織廠房的特殊性對屋面節(jié)點(diǎn)設(shè)計作特殊處理，而僅僅在常規(guī)結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上靠增大保溫棉厚度或選用強(qiáng)度更好的進(jìn)口貼面起到隔離溫度區(qū)并阻擋水汽的作用。但因其在檁條處受壓所形成的冷橋而使其抗冷凝的效果均不盡人意。另外，建筑保溫行業(yè)也曾推出有高強(qiáng)度保溫檁條和保溫螺釘，一定程度上改善了檁條的冷橋現(xiàn)象，起到了防結(jié)露的作用，但其投資成本增加明顯，保溫檁條的施工安裝質(zhì)量要求高并且難度大。有些鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)也曾嘗試在屋頂增設(shè)通風(fēng)裝置，用以排出車間內(nèi)高溫高濕的空氣，此舉雖能有效排除屋面的空氣濕度，但使用過程的能耗消耗非常大。對企業(yè)生產(chǎn)成本控制不利。

我司針對我國北方寒冷地區(qū)的高溫高濕環(huán)境開發(fā)實(shí)施了防冷凝結(jié)露的屋面系統(tǒng)方案，此應(yīng)用技術(shù)獲得中國專利產(chǎn)品號為：CN202787715U & CN202202463U。

3.1 密封型鋪設(shè)的內(nèi)襯板是阻止?jié)駳鉂B透的有效手段

如圖2所示，常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)屋面系統(tǒng)的設(shè)計節(jié)點(diǎn)存在若干弊端，一是因屋面外板的固定連接件高度考慮受風(fēng)吸力計算的限制，其允許最大保溫棉厚度僅為100mm，少數(shù)直立縫浮動式屋面可以做到150mm。這對高溫高濕環(huán)境的項(xiàng)目來講保溫棉厚度顯然不足，保溫性能不夠；其二，在屋面板與檁條連接間距有限，造成保溫棉被壓扁，保溫能力大大降低；另外，若將保溫棉貼面用作防御濕空氣進(jìn)入屋面隔層區(qū)域，顯然也無法達(dá)到理想效果，尤其是與檁條和屋面板相接的連接件，其位置因無法密封和熱阻較小，潮濕空氣會從這些位置進(jìn)入屋面內(nèi)導(dǎo)致保溫棉吸濕失效。而受潮的玻璃棉因重量增大而致使玻璃棉貼面破裂而掉落，保溫性能降低并造成惡性循環(huán)產(chǎn)生更多結(jié)露現(xiàn)象。

滿鋪密封型內(nèi)襯板的做法是將屋面內(nèi)襯板的安裝位置由一般的檁條下安裝改為自檁條上安裝。在內(nèi)襯板上再鋪設(shè)一層防潮薄膜，這一措施具有如下幾大優(yōu)點(diǎn)：

有效阻隔了冷熱空氣的對流而引起的結(jié)露以及潮濕空氣滲入玻璃棉而造成侵蝕；為保溫棉鋪設(shè)施工提供了方便，并保持了玻璃棉的完整性；相比較與高強(qiáng)度貼面的使用，內(nèi)襯板更能起到承托高密度厚重保溫的能力；即使在屋面外板處因溫差較大偶爾有冷凝結(jié)露產(chǎn)生，內(nèi)襯板非常好地起到了阻隔效果，避免了對下方設(shè)備和產(chǎn)品造成的影響；內(nèi)襯板置于檁條上安裝，避免了內(nèi)襯板與梁交接無法密封的問題，也避免了隅撐穿過內(nèi)襯板無法密封的問題；內(nèi)襯板置于檁條上的施工，可以方便的在內(nèi)襯板橫縱交接處設(shè)置密封膠帶，使屋面內(nèi)襯板成為一個密閉的整體，并可在內(nèi)襯板上放置隔氣膜，徹底阻隔水汽進(jìn)入保溫棉；屋面內(nèi)襯板的反射光線令室內(nèi)更明亮，室內(nèi)環(huán)境更美觀。

在對新疆地區(qū)的項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用跟蹤結(jié)果得知，滿鋪型屋面內(nèi)襯板的使用非常有效地阻隔了熱濕空氣進(jìn)入屋面系統(tǒng)隔層區(qū)域，是抗冷凝結(jié)露的第一道防御層。此措施既可避免潮濕空氣向上到達(dá)屋面外板附近較冷空氣區(qū)域而結(jié)露，同時也避免了潮濕空氣進(jìn)入保溫棉后導(dǎo)致保溫棉喪失保溫能力。

3.2 有效阻隔屋面板與檁條之間直接連接而導(dǎo)致的熱傳導(dǎo)

如上所述，常規(guī)屋面系統(tǒng)因受屋面連接件高度的限制，保溫棉在施工中被壓縮以及在連接點(diǎn)部位處屋面鋼板與檁條之間的距離偏小，這是熱工性能和建筑保溫性能下降的重要因素之一，也是造成冷凝結(jié)露的關(guān)鍵點(diǎn)。

如圖3所示，具體措施是在主檁條上方增加鋼支架及次檁條，屋面外板與次檁條連接，雙層保溫棉分別鋪設(shè)在次檁條的上下兩邊，這樣，屋面實(shí)際檐高可比通常屋面系統(tǒng)（圖2）的實(shí)際檐高高出160mm或210mm。例如，支架高度至200mm高時，兩層保溫棉總厚度可達(dá)到250～300mm。這一措施的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是通過調(diào)整連接主次檁條的支架高度，增加了主檁與屋面板間距離，為使用雙層以及較厚的保溫棉創(chuàng)造了條件。既有效阻隔屋面板與檁條之間直接連接而導(dǎo)致的熱傳導(dǎo)，確保保溫棉不受擠壓而降效，同時次檁與檁條連接的支架數(shù)量較屋面連接件數(shù)量的大幅度減少而降低了冷凝結(jié)露的風(fēng)險。

3.3 保溫材料的合理選用

有效利用保溫層的熱工特性是提高建筑物傳熱阻的有效手段。在對整體造價進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，選擇保溫性能好，水蒸氣滲透阻大的保溫材料將對阻止冷凝起到事半功倍的效果。

20檁條與屋面板間距的增加，對采用厚型保溫棉提供了基礎(chǔ)，而保溫材料的厚度與保溫效果接近正比關(guān)系。保溫玻璃棉厚度增加，熱阻值明顯提高，而成本卻增加不大。而容重則不易選用過大，導(dǎo)熱系數(shù)不宜過高，以免增加屋頂荷載。而且成本增加較明顯。另外，屋面保溫層不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防止屋面保溫棉受潮后，降低保溫效果。所以需要針對每一工程實(shí)際進(jìn)行屋面保溫結(jié)構(gòu)最小厚度校核計算。保證必要的厚度和恰當(dāng)?shù)拿芏?。表中羅列了最為經(jīng)濟(jì)有效的保溫棉厚度選用搭配（表1）。

除了在內(nèi)襯板上增加聚乙烯塑料膜外，還宜選用帶有防潮貼面的保溫材料，以減少潮濕空氣進(jìn)入保溫棉，可采用進(jìn)口特強(qiáng)防潮防腐蝕貼面，此類貼面以白色金屬化聚丙烯膜，其水氣滲透率僅為1.15ng/（V×S），具有強(qiáng)度高，滲透率低，防火性能好的特點(diǎn)。

保溫玻璃棉的正確鋪設(shè)也是抗冷凝結(jié)露的關(guān)鍵點(diǎn)，正確有效的辦法是從檐口檁條到相應(yīng)的屋脊檁條間，將保溫棉沿垂直于建筑物檁條方向鋪開，一般在屋脊處檁條上先沾上雙面膠，將整卷保溫棉就位到屋脊處，把外端頭貼到檁條上，然后自然向下翻卷鋪設(shè)，整卷保溫棉完全鋪開后，在下端最后一根檁條上沾上雙面膠，適度拉緊后將保溫棉貼在該檁條上。保溫棉側(cè)向連接要將相鄰保溫棉靠攏緊貼，將相鄰保溫棉側(cè)面無保溫棉的貼面向上貼合一起卷360°以上，再用訂書釘釘牢；在鋪設(shè)完成的第1層保溫棉上，沿接縫處錯開一定距離交叉鋪設(shè)第2層保溫棉。錯縫搭接能確保最薄保溫有效厚度要求，同樣為了加強(qiáng)接縫處的密封防止水蒸氣進(jìn)入保溫層在屋面板結(jié)露。必須對保溫棉的接縫處需使用雙面膠密封帶予以180°對折后釘牢。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)屋面與外墻檐口處的密封

鋼結(jié)構(gòu)屋面與外墻檐口處的密封也很重要，否則冷空氣會通過檐口竄入吊頂內(nèi)，造成延檐口屋面內(nèi)側(cè)結(jié)露，嚴(yán)重時會使延墻敷設(shè)的風(fēng)管內(nèi)側(cè)凝水產(chǎn)生，沿風(fēng)管法蘭和風(fēng)口滴水，具體措施是將防潮貼面在屋面與邊墻相接處做高度不小于300mm的壓邊，并用專用膠紙將貼面與邊墻緊密粘貼，以防止水汽滲入，壓邊上方檐口處用松散玻璃棉填實(shí)。

典型項(xiàng)目實(shí)例：新疆石河子地區(qū)某紡織廠，規(guī)模32000m2，屋面結(jié)構(gòu)體系如上所述為MR24專利防漏型彩鋼屋面板+增高型主次檁結(jié)構(gòu)+150mm（16kg/m3）的玻璃棉+密封型滿鋪內(nèi)襯板=TMR24屋面系統(tǒng)。盡管廠房運(yùn)行環(huán)境溫度為28℃，濕度70%冬季室外溫度可達(dá)-20℃。但經(jīng)過一個冬季的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，未出現(xiàn)明顯的結(jié)露尤其是水滴等現(xiàn)象。

4 結(jié)語

經(jīng)過多個項(xiàng)目的實(shí)踐證明，實(shí)用新型屋面系統(tǒng)中的各平面的鋼架組合在一起，形成具有空間剛度和穩(wěn)定性的建筑，可靠性高，有效降低成本，可以很好地提高屋面的密閉性能及保濕性能，具備更好的隔離效果，極大地改善了建筑物的內(nèi)部環(huán)境，使保溫、隔熱、抗冷凝結(jié)露性能更加卓越。