当今的修建造型现已呈现多元化的发展方向，一些新派修建师不满意于规划中规中矩的修建方法，许多大型和超大型的极富视觉冲击力的修建越来越多的呈现在咱们面前。 修建的房顶、屋面部分也都运用外饰层作为修建规划思维的载体，展现着修建艺术的魅力。异形金属屋面体系以往也仅仅作为修建造型中的单个单体，现在现已大范围的得到运用。超大型的曲面修建金属屋面，特别是双曲面造型的修建金属屋面体系，越来越多的运用在国内外大型修建中。(图1~4)

　　近年来，因为修建幕墙和金属屋面的规划方法和技能手法有了不断进步，bim和核算机三维规划软件的运用，现已完全能够满意异形金属屋面的造型规划需求。那么，如 何更好的完成修建构思，如安在将修建的语言表达的愈加透彻的一起，还能确保屋面的各项物理目标和运用功用，这现已是许多幕墙公司和幕墙规划师们有必要面对的问题。

　　本文所提及的金属屋面是指由铝镁锰薄板或铝板、钢板等金属板材约束成型的金属屋面体系。屋面体系中首要包含：主体支撑钢结构;衔接安排;檩条;底层硬防水镀锌钢板;防潮隔气层;隔声层;保温层;金属屋面板;外装修板。

　　这儿的金属屋面体系，首要是指修建物金属屋面的全体体系，其间包含：屋面体系、排水体系、屋脊、山墙、檐口、屋面板接口、封头、防雷接闪器、清洗水接头、不锈钢衔接环、融雪融冰设备、落水及虹吸设备还包含屋面面层的装修板，附着物等。

　　天沟指修建物屋面两胯间的下凹部分，在修建屋面聚集屋面雨水的沟槽。天沟排水是指运用天沟将雨水排至屋面以外。屋面排水分有安排排水和无安排排水(自在排水)，有安排排水一般是把雨水集到天沟内再由雨水管排下，集聚雨水的沟就被称为天沟，天沟本分天沟和外天沟，内天沟是指在外墙以内的天沟，一般有女儿墙;外天沟是挑出外墙的天沟，一般没女儿墙。

　　金属屋面不锈钢天沟是指，在修建物顶部选用金属板作为防水屋面时，在金属屋面的下凹部位，起到搜集雨水作用并能经过排水管体系有安排的将雨水排出的凹型沟槽，一般选用不锈钢板制作成“U”形或矩形的排水体系，叫不锈钢排水天沟。不锈钢天沟槽设备现场、金属屋面天沟和山墙处天沟见图5(a)(b) (c)。

　　天沟槽的规划时，在充沛考虑到其本身的排水、引水的功用外，还要考虑到排水天沟是整个屋面体系的一个组成部分。其功用要完好。特别是在保温、隔热、隔声及装修功用上要依据不同的项目进行专门的规划。一般要求在天沟金属槽的室内则设置填充保温棉，在可视部分包饰装修面层。在天沟金属槽的室外则涂防水油膏加防水卷材，这样有利于削减噪声，进步沟槽的防腐才能，进步运用寿命。

　　在相关的国家标准和标准中对金属屋面排水天沟的规划已明确规则，排水天沟槽的规划应该考虑以下各方面的内容：

　　2) 防水体系选用两道以上的防水结构。防水体系应具有吸收温度改动等所发生的位移的才能。(图6(a) (b))

　　3) 排水天沟的截面尺度应依据排水核算确认，并在长度方向上应考虑设置伸缩缝，天沟接连长度不宜大于30m。

　　4)在关于汇水面积大于5000平方米屋面，应设置不少于2组独立的屋面排水体系，并应选用虹吸式屋面雨水排水体系。

　　5)天沟底板的排水斜度应大于1%。在天沟内侧设置柔性防水层，最好不低于在两边立板的一半方位(1/2)处和底板的悉数加一道柔性防水层。(图6(b) )

　　溢流体系(overflow system)扫除超越规划重现期雨量的雨水体系。溢流体系可所以重力体系或虹吸体系，溢流体系不得与其他体系合用。

　　在排水天沟内,假如呈现十分状况,如排水口不畅，水量过大等特殊状况，为确保天沟能够将水排出，比较好的方法是在天沟内设置溢流口。当天沟的水位抵达必定的高度时，水在过溢流口溢出，并能将水有安排的排入落水管内。或直接将水排到屋外。

　　咱们在生活中最常见的溢流口便是家庭中运用的洗手水池。根本上在每个水池上沿边部都留有一个小口，这便是水池的溢流口。当水在水池内高度抵达口边际时，水将经过此溢流口流入下水管道，不使过多的水发生外溢的现象。进步了用水的安全性。

　　屋面排水天沟在作业状况时其环境更为杂乱，很有或许因为异物将落水口的排水量削减或失掉排水的功用。或因为十分状况，呈现水量过大无法及时排出而构成水从天沟的边际溢出，进入屋面的保温层而呈现屋面漏水现象，更严峻的时分或许因为水的分量引起房顶支撑结构的安全问题。

　　溢流口的方法能够依据工程项意图特色而定，可选用在天沟旁边面立板或端部立板面上开口的作法;也能够选用台式溢流口的规划。(图7a、b)

　　在规划溢流口时也应进行溢流口的安置剖析，用核算和剖析方法确认溢流口的尺度巨细和方位，数量是否满意在极限状况下的需求。溢流口的尺度核算在《虹吸式屋面雨水排水体系技能规程》中已给出了核算公式和核算方法。

　　因为项意图不同特别是异形曲项目，每一段天沟的设置都会有所不同，所以应在深化规划时对每一段天沟的安置、每一个落水口和溢流口的设置都应有剖析核算来确认。

　　在不锈钢天沟施工时，不得将不锈钢天沟的板边际直接锚固(焊)在天沟的支撑结构上(如图2.2.2)。因为天沟与天沟的支撑结构一般在作业状况时不是在一个温度场内，在温度改动时会呈现较大的温度差。会在天沟槽的纵向方向天沟与支撑结构之间呈现较大的相对变形。如使其固定约束其变形将在此部位呈现很大的温度应力，使之呈现损坏。

　　一起，因为不锈钢天沟的原料为不锈钢板，奥氏体型不锈钢在20℃至300℃时线;而支撑结构为碳钢资料，其在20℃至300℃时线。奥氏体型不锈钢与碳钢比较，最大的线%，并跟着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地进步。所以呈现温度改动时即便天沟与其支撑结构的温度一至，也会因为原料的不同呈现很大的应力而发生温度变形。所以在天沟和支撑结构规划时应充沛考虑到其有相对位移的特色，使其在作业时能坚持杰出的作业状况。

　　屋面安置大斜度天沟时，应考虑到排水天沟在运用时的有用和可靠性。应设置好不锈钢天沟的支承体系，使其安全安定。在大斜度的天沟内设置雨水斗时，应充沛考虑到雨水的流速。应依据其斜度来确认是否要增设阻水板(图9a)。

　　在斜度大于15%时，在不锈钢排水天沟内宜考虑设置阻水板设备，来下降雨水在斜形天沟内的水流速，斜度越大阻水板的数量应越多。阻水板除了能有用的操控水的流速外，还能有用的阻挠异物进入排水口。

　　阻水板的方法能够为筛孔式、桥式、板式等。阻水板的高度一般可在天沟侧立板高度的1/2至1/3(图10b)。

　　斜型天沟内的雨水斗应设置集水槽，将雨水会集在集水槽中排出，集水槽的底部应水平设置，不得将雨水斗歪斜设备在斜型天沟的底部。纵向歪斜的天沟集水槽应设置在斜型天沟的下半部位，并在集水槽的下短边边际设置阻水板(图9a)。

　　在曲面修建屋面设置天沟时，应充沛考虑到排水天沟在运用时的有用性，不得使不锈钢天沟断面的下底板歪斜设置(图10a)，这会严峻影响天沟规划容量的有用性，使天沟的排水功用大打折扣，一起还能因为积水构成天沟内浑浊。

　　在实践工程中，天沟断面底板歪斜设置大部分是呈现在结构面与屋面的间隔太小，没有考虑到设置天沟的方位。应从头确认结构与屋面板的联系。在规划时有必要将不锈钢天沟断面的下底板水平设置，这样才能使天沟起到有用的排水作用(图10b)。

　　排水天沟的截面尺度应依据排水核算确认，并在长度方向上应考虑设置伸缩缝。因为天沟纵向长度方向有着温度变形的影响，所以长度不宜过长。依照国家标准的规则，天沟接连长度不宜大于30m。这是一个参阅尺度，可依据实践状况对特定的项目提出要求。接连长度尺度的确认首要是考虑天沟在作业状况时，因为环境温度的改动引起的天沟纵向长度尺度变形是否在可控范围内。在核算时温度改动值(温差)应考虑在100℃以上的改动。天沟端头和接头方法也应依据每个实践工程状况和要求进行规划。

　　大部分屋面的天沟和檐沟都是暴露在外的，关于室外的粉尘、风沙和风中的夹杂物跟着雨水或自重会进入到天沟内。特别是在风沙大的区域这个问题就显得十分严峻，就连有盖板的天沟都会被积沙、积尘侵入，如不能及时整理积沙会将悉数排水口封住，特别是对虹式排水口的功用损坏十分严峻。(图11a、b、c)

　　处理这个问题的最好方法便是要对积沙、积尘及时的整理。在实践中,整理积沙的方法许多，除了惯例的人工清扫整理外，还能够用设置高压水枪冲刷铲除积沙的方法等。

　　在这儿所要要点介绍的是一种十分有用的整理积沙的方法：在天沟底部，落水口的边部设置集沙池(图11d)。

　　集沙池的作用是能够将积在天沟内的沙子和异物经过雨水流带入到集沙池内，在便于整理天沟内的积沙的一起能够阻挠积沙快速侵入落水体系，给整理挣得时刻。在积沙池内可设置一个活动槽，在整理积沙时将活动槽移出就可将积沙铲除。

　　在金属屋面排水天沟的规划中，汇水区域和汇水量的确认直接影响到不锈钢天沟体系和落水体系的安置与结构规划，是确保屋面功用规划中的要害参数。汇水量的剖析，首要内容是将指定天沟在单位时刻内所能搜集到的最大雨水总量的剖析。这就需求对这段天沟所对应的，能承受雨水的悉数金属屋面面积进行剖析核算。一般的平面和斜面屋面的核算剖析比较简略，按以下方法就能够得出成果。但对应杂乱的异型金属屋面要依据其屋面板排地图对所对应的区域进行汇水量剖析。下面是落水口分管雨水量的核算、排水量的核算以及落水管管径核算，这是在天沟规划中最重要的剖析核算。

　　在CECS183：2005 《虹吸式屋面雨水排水体系技能规程》术语中规则，虹吸式屋面雨水排水体系：按虹吸满管压力流原理规划，管道内雨水的流速压力等可有用操控和平衡的屋面雨水排水体系。一般由虹吸式雨水斗(如图2.4.1~2.)、管材(衔接收、悬吊管、立管、排出管)、管件、固定件组成。

　　当雨水、雪水依照咱们的要求汇入天沟内就进入了有安排的排水的进程 ，一般状况下从天沟内向外排水的计划有两种：一是经过水的重力和天沟的排水斜度使雨水会聚到落水斗处，经过排水管道有安排的排出。这种方法简略易保护，很多运用在修建上。二是虹吸排水体系技能。

　　虹吸(syphonage)是运用液面高度差的作用力现象，将液体充溢一根倒U形的管状结构内后，将开口高的一端置于装满液体的容器中，容器内的液领会持续经过虹吸管从开口于更低的方位流出。(图15.)

　　虹吸的本质是因为重力和分子间粘聚力而发生。设备中管内最高点液体在重力作用下往低位管口处移动，在U型管内部发生负压，导致高位管口的液体被吸进最高点，然后使液体源源不断地流入低方位容器。

　　虹吸式排水体系的根本原理是，当天沟积水深度到达规划深度时，掺气比值敏捷下降为零，雨斗内水流构成负压或压力流(满管压力流)，泻流量敏捷增大，然后构成饱满排水状况。其技能特色在于虹吸式雨水斗规划，水进入立管的流态被雨水斗调整，消除了因为过水断面缩小而构成的旋涡，然后避免了空气进入排水体系，使体系内管道呈满流状况。

　　运用了修建物高度赋予的势能，在雨水的接连流通进程中构成虹吸作用(如图16~17.)，导致水流速度敏捷增大，完成大流量排水进程。

　　在这儿想特别强调，在天沟虹吸式排水体系规划时必定要考虑到固定在天沟上的虹吸式雨水斗会在不锈钢天沟有温差变形时跟着天沟槽移动，如衔接在吸式雨水斗上的落水管不能习惯其位移，将会呈现开裂的现象，构成排水功用失效。

　　金属屋面在冰冷区域的冬天，常会呈现积雪的现象，严峻影响了金属屋面的运用安全。为处理这个问题可在不锈钢排水天沟内布设天沟融雪体系。

　　在天沟内的融雪体系一般选用稳定功率电伴热带作为融雪的手法。根本方法是将规划核算后选定的伴热带铺设在不锈钢天沟内。.

　　天沟融雪计划在确认时，应依据工程所在地的冬天气候条件和环境经过核算选用伴热带，确认伴热带在天沟内的铺规划划;以某个实践工程为例，为确保除冰和融雪的速度和作用，选用了伴热带标称功率为35瓦/米，天沟内铺设方法选用1:6呈“S”型铺设(图18)，天沟槽除冰融雪功率为210瓦/米。落水斗邻近加密铺设。

　　该项意图融雪散热量核算如下： 融雪体系规划依据为《地上辐射供暖技能规程》JGJ142--2004。 散热量核算如下：

　　式中Tpj-----------地表面温度(℃)，地表面温度依照融雪要求在1℃左 右，即Tpj=1℃

　　式中Tn-----------环境核算温度。在融冰项目中为最低室外环境温度， 即Tn=-31℃ (鄂尔多斯室外最低气温-31℃)

　　依据核算成果，每延米平均功率348*0.6=209W,运用35W/m发热电缆，实践按每延米6.5米发热电缆(含折弯曲线)铺设。考虑实践运用和操控体系操作便利以及现场电源等状况，该修建屋面天沟设多个操控点，每个操控点设1个操控箱进行分区操控。

　　天沟内伴热带的铺设方法依据实践工程的要求，可选用呈“S”型的铺规划划，也能够选用平行铺设的方法(如图2.5.3)。要加大融雪速度也可选用大功率伴热带或在天沟的立板及屋面板檐口增设融雪设备。

　　雨滴碰击屋面和天沟的不锈钢板引起振荡，将有两种声响传向室内，一是振荡辐射出的空气声，一是经过结构传递的固体声。假如屋面的结构具有杰出的空气声阻隔才能及杰出的碰击声阻隔才能，可下降雨噪声。

　　添加屋面质量是处理雨噪声最为有用的途径，可是关于金属屋面等轻质屋面的可行性不大，因而只能经过改动屋面的结构做法来下降雨噪声对室内的影响。一般来说分层越多，层与层之间的界面越多作用越好。雨噪声归于在结构中传递的弹性波，声波经过界面时会因反射而下降持续跋涉的声能，因而界面有利于下降声能。

　　选用岩棉、离心玻璃棉等吸声资料作层间填充，可进步隔声层的空气声隔声功用。一起，这些吸声资料还具有进步保温功用的作用。有些资料，如聚苯、聚氨酯等，虽具有保温特性，但不具有不吸声功用，关于雨噪声的阻隔作用甚微。

　　依据以往实验室测试数据及工程经历，在某项目中所选用的金属幕墙归纳隔声量约为30dB左右。为了添加屋面隔声量，在轻质屋面板内，选用纸面石膏板、GRC板做隔声层，可起到较好的隔声作用。隔声层一方面起到分层的作用，一方面也添加了部分分量，从两方面进步了隔声量。经过添加GRC板材后保护幕墙归纳隔声量能够添加10dB左右，到达40dB。

　　屋盖上基层板材由龙骨(或其他刚性支撑件)固守不时，受声一侧板的振荡会经过龙骨传到另一侧板，这种象桥相同传递声能的现象被称为声桥。声桥越多、触摸面积越大、刚性衔接越强，声桥现象越严峻，隔声作用越差。在板材和龙骨之间加弹性垫，如弹性金属条或弹性资料垫对轻质屋盖隔声有必定的改进量，最多能够进步5dB以上。上述这些方法都能够有用的处理屋面和不锈钢天沟的雨噪声隔声问题。

　　近年来，超大型的曲面修建金属屋面，特别是双曲面造型的金属屋面体系，越来越多的运用在国内外大型修建中。咱们应该看到，这些异型屋面在给修建增彩的一起也咱们带来许多的烦恼。其间反响最激烈，呈现问题最多的是渗水、漏水现象。这能够说是大型金属屋面质量上的顽症，究其原因应该是多方面的。但排水体系规划不到位，特别是对排水天沟的规划没有充沛剖析在作业状况时的习惯、和谐状况，构成不锈钢排水天沟的运用功用失效，而构成屋面漏水的严峻后果。

　　本文中有些内容和介绍的规划计划如：溢流口的方法、阻水挡板和落水斗的设置、集沙池的结构等，是我在多年参加屋面、天沟规划和实践中的一点经历总结，假如能给金属屋面体系规划师们供给一些有利的启示就深感欣喜了。

　　[3] 王德勤、王琦， 临沂大剧院螺旋状异形金属屋面规划领会，《中国修建金属结构》，2015年，.第2期