浅谈严寒地区建筑屋面雨水外排水的利弊

文/贺喜艳 沈阳万宸建筑规划设计有限公司 辽宁沈阳 110005

在我国严寒地区，建筑屋面排水组织方式包括无组织排水，即屋面雨水直接从檐口滴落至地面的排水方式；有组织内排水，即通过在室内设置雨水管进行排水的方式；有组织外排水，即通过在室外设施雨水管进行排水的方式。每种方法都有其优势和缺陷，本文主要针对有组织外排水方式的利与弊进行分析。

1、建筑屋面雨水外排水方式及其优势

1.1 外排水方式

檐沟外排水系统是外排水系统中常见的一种方式，是由檐沟和水落管组成，其管径一般为75mm和100mm，间距为8-12m，一般适用于严寒地区的普通住宅、一般公共建筑、小型单跨厂房；如图1所示，屋面的雨水汇入到檐沟中，然后流入雨水斗中，经过连接管流至承雨斗和外立管，排至室外散水坡。天沟外排水系统是外排水系统中另外一种重要组织形式，一般将天沟长度控制在40-50m；所谓的天沟就是在屋面构造上形成排水沟，接受屋面的雨雪水，雨雪水沿着天沟流向建筑物的联动管，经过墙外的立管排到地面或雨水道中；天沟设置在两跨中间并坡向端墙（山墙、女儿墙），外立管连接雨水斗沿外墙布置。

图1 檐沟外排水系统示意图

1.2 外排水方式的优势

设置在建筑屋面外立面上的雨水排水系统一般会设计更大的排水口，对于严寒地区屋面雨水排水而言，可以在更短的时间内将屋面积水进行排出，避免对屋面造成冻害。采用外排水系统设计，还具有造型随意的优势，不会像内排水系统设计那种，考虑很多建筑内部美观、配合等问题，基本上只需要结合外部造型做一些装饰性的改变就可以了，与内排水相比设计更为简单、建造成本较低。采用外排水系统设计在施工时更为简单，在一定程度上节约了很大一笔人力、物力和财力，使得建筑成本得以降低。

2、建筑屋面雨水外排水弊端及解决措施

2.1 外排水弊端

在严寒地区采用外排水组织形式，由于受到寒冷气候条件的影响，此种方式会存在很多弊端，笔者将其总结为以下几点：

第一、严寒地区初冬早春气候变化异常，屋面导热系统不能满足要求时，屋面积雪就会呈现零星融化的趋势，雪水源源不断的流向排水口，而由于气候有着白天热夜间冷的特点，就会导致白天融化的雪水在晚上重新冻上了，像这样反复循环就会在排水口形成一道道冰冻，反复几次就会将排水口冻结堵死，以后再融化的雪水会无法从排水口顺利排出去，屋面水沟中的积水浸泡着女儿墙，长时间的冻融交替活动就会造成屋面渗漏，对建筑造成严重破坏，从而影响建筑正常使用，缩短建筑屋面构造层的使用周期。

第二、用于排出屋面雨水的管道通常都是采用薄皮卷制焊接管或采用PVC管，这些材质的管道在严寒地区使用时，会受到冻融循环的严重影响，一旦被冰堵塞就会出现膨胀破裂，当冰雪融化雨水来临时就会从缝隙中向外飞溅，轻则污染墙面、腐蚀墙体，重则对人们的人身安全构成威胁。在严寒地区采用组织外排水形式的排水系统，会因为排水管材质好坏受到气候影响，而造成严重后果，这是外排水最大的弊端。

第三、在严寒地区采用有组织外排水形式，由于悬挑排水槽处的排水量比无组织排水相应单位长度的排水量增加几十倍，因此冬季排水口处形成的冰棱悬吊比无组织排水情况下形成的冰棱悬吊要严重的多，一旦遇到刮风振动、融化情况，悬吊的冰棱少则几公斤、多则几十公斤，如此重量的冰棱悬挂在排水口处，会因为悬臂形成的负弯矩作用导致排水管道根部产生裂缝甚至形成渗漏，不仅给正常排水系统造成破坏，而且悬挂的冰棱也将对人们的正常生活构成威胁，使得人们在出行时的压力增加不少。

第四、建筑屋面排水口一般由现浇混凝土、砂浆钢铁制件防水材料组成，由于几种材料酶胀系数不同，再加上严寒地区气候变化的影响，建筑发生裂缝变形后，相互粘结脱离极易造成排水口处渗漏，这是严寒地区屋面渗漏的主要原因之一，渗漏之后会对建筑本身和人们的使用产生严重影响。

2.2 解决措施

针对上述分析提到的在严寒地区有组织外排水存在的弊端，笔者给出的第一点建议是采用无组织外排水方式，无组织排水也称为自由落水，是建筑屋面雨水直接从建筑檐口落到室外地面的一种排水形式，采用无组织排水系统，具有构造简单、造价低廉、施工方便等优势，相对于有组织外排水的形式更为便利；但这种做法也存在一定弊端，屋面自由扩落下的水会溅湿墙面，所以有条件的可以在底层墙面涂上防水材料，就可以避免落下的雨水对墙体造成侵蚀；这种做法一般适用于严寒地区的低层建筑，积灰多的屋面应当优先考虑无组织排水形式，可以有效防止排水管被堵塞，有腐蚀介质的工业建筑应考虑采用无组织排水形式，可以有效避免排水管道被腐蚀。

无组织排水方式只能适合解决低层建筑，那么对于严寒地区的高层建筑，又该如何避免外排水系统存在的弊端，笔者给出的第二点建议就是在有组织外排水系统设计时考虑加上防冻技术，比如对天沟、雨水斗及雨水管道进行供热，使其保持在一定温度范围内不会发生冻结现象，如此一来建筑屋面的雨水外排水系统就能够发挥正常工作作用；另外为了防止排水口形成冰棱，可以在将檐口出封檐板设计为直立面，减小积雪量，都可以有效阻止冰柱的形成；为了阻止大片冰雪沿着屋顶坡度方向下坠到天沟中，可以在檐口内侧上方设置一定高度的拦雪栅栏。

现阶段，住宅建筑中设置独立水暖井基本被大众认可，在很大程度上为雨水管检修及隐蔽工程提供了方便条件，因此，在严寒地区的高层住宅设计中屋面雨水采用内排水还是具备很大的可行性的。

结语：

本文针对严寒地区建筑屋面雨水外排的优势和弊端进行分析，明确了外排水系统的形式包括檐沟外排水系统和天沟外排水系统，其优势在于排水更为通畅、造型随意以及施工方便等，其弊端在于寒冷天气造成屋面排水困难、悬挂的冰棱对建筑和居民造成安全威胁等，基于此，笔者提出几点解决措施，包括在低层建筑排水设计中采用无组织排水系统、在高层建筑排水系统设计时考虑在有组织排水系统中加入防冻技术，尽可能考虑有组织内排水的方式。希望对解决严寒地区建筑屋面雨水排水问题有所帮助。

参考文献：

[1]邵宏炎.高层建筑屋面雨水排水设计与施工[A].《同行》2015年9月（上）[C].2015：1.

[2]赵世磊,王文辉.寒冷地区大型屋面排水系统防冻技术研究[J].建设科技,2014(23)：94-95.

[3]沈春红,朱啸寅,郑聪.屋面外排水系统与建筑立面造型融合的探究[J].山西建筑 ,2010,36(22)：199-200.