摘  要：本文介绍了当前国内外钢结构建筑围护系统在应用中存在的大量缺陷与不足，并全面地对国家标准图集以及国内外著名厂商的钢结构围护系统中存在的不足与缺陷进行了剖析，同时，做出了创新与改进，创建了新型钢结构建筑围护系统即OHC-围护体系。该系统实现了建筑上的美观要求，体现了应用标准化与实用性的统一；而防水刚性化的实现，更是全面、彻底地体现和恢复了钢结构及轻钢彩板建筑原来的极大的生命力。该系统将改变人们对钢结构及轻钢彩板建筑防水性能差的认知，该系统还提高了钢结构及轻钢彩板建筑的保温、隔热性能，节约了能源，使钢结构建筑的绿色、环保特性得到了充分体现。

关键词：钢结构；围护系统；防水刚性化；创新

1. 钢结构建筑围护系统的现状

上世纪80年代，彩色金属压型板由日本引进到我国后，历经30年的发展，已经取得了很大进步。近几年钢结构在我国的发展，更是得到了突飞猛进的发展！由于钢结构及轻钢建筑的应用与发展，金属压型板的板型及各种复合保温金属板亦是多种多样，发展势头迅猛。与之相应，金属压型钢板建筑围护结构系统各节点的细部构造，其配套的设计、产品工艺、施工方法，也取得了一定进步。为此，我国还相应制定了《压型金属板设计施工规程》、《建筑用压型钢板标准》等技术文件，建设部又委托中国建筑标准设计研究院编写了《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》（01J925-1）、《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（二）》（06J925-2）、《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集以供设计、施工人员使用。

但是，在使用过程中暴露了很多问题。尤其严重的是大型金属屋面、墙面等系统的防水问题，一直没有得到很好的解决。金属屋面的防水设计使用年限一般在10年至25年以上。根据其表面涂层的种类不同而有所不同。例如涂层使用聚酯时，防水设计使用年限为10年以上；涂层使用硅改性聚酯或高耐候聚酯时，防水设计使用年限为15年以上；涂层使用聚偏氟乙烯（氟碳PVDF）时，防水设计使用年限为25年以上。

当前，无论是国内还是国外，轻钢彩板金属结构围护系统发展至今，就其建筑维护结构节点体系的设计来讲，基本处于停滞发展的状态。原因在于，人们未能找到更好的解决方法，使彩色金属结构围护系统能够在防水问题上取得更好效果。相反绝大部分轻钢彩板建筑的围护系统都会出现不同程度的漏水现象。

2. 钢结构建筑围护系统的防水刚性化设计

本文所述钢结构建筑围护系统（以下简称OHC系统）主要针对建筑屋脊、山墙顶、女儿墙底部、女儿墙顶部、门窗洞口等五大部分，进行防水刚性化设计。

下面分别阐述上述五大部分的刚性化防水设计与创新。

2.1   钢结构建筑屋脊的防水刚性化设计

为解决屋脊节点的防水问题，必须选择合适的压型金属屋面板。根据多年的发展以及人们对屋面板美观、排水性能的要求，国内各个厂家相继开发了各种板型。下面以OHC-470板型为例，对建筑围护系统的屋面部分进行防水刚性化设计。

该板型其特点是外形美观、排水截面大（成品的波高为70mm）、360°直立咬合锁缝；同时咬合缝内嵌通长永不固化的密封胶，使各板型间具有整体防水的特点，其形状尺寸（见下图1～3）。

图1 OHC-470压型板示意（新型钢结构建筑围护系统）

图2内嵌咬合密封胶示意

 图3 OHC-470压型板尺寸

在OHC系统中，采用了与板型相配套的各种滑动支架、转换件等一系列标准配件。采用标准化的滑动支架后，切实保证了金属屋面板间、金属屋面板与周边泛水板件的整体连动性。充分保证了大型金属屋面系统所需配件与金属屋面板的连接可靠性，又保证了在温差变化的条件下，其系统变形的适应性；确保了该系统刚性防水的完整性；使该系统不至于因温差变化造成连接撕裂而漏水。金属屋面屋脊节点的创新设计，确保了屋脊节点的刚性防水的最大化和金属屋面板的耐久性。

OHC系统采用与OHC-470屋面板型相配套的屋脊挡水板（OHC-WOO2A）。该挡水板与金属屋面板具有良好的配合适应性。在与金属屋面板的连接上，OHC系统将挡水板固定在金属屋面咬合后的直立板面上，而不直接在屋面板的排水面上开孔。即最大限度的排除了以往屋脊处屋面板漏水的可能性。改进后的做法（如图4）。

图4 改进后做法（新型钢结构建筑围护系统）

目前，在《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集中，均把屋脊挡水板下面用拉铆钉或缝合钉固定在屋面板上（并在其间铺设胶泥），而此连接在胶泥未老化前（3-5年），其拉铆钉孔（或缝合钉孔）是不会漏水的。但是，在胶泥老化后，上述连接孔就成了致命漏水点，其原图集设计节点做法如下（见下图5）。

图5 原图集设计节点

通过图4与图5的比较可知，OHC系统的连接方案已经很好的解决了这一问题。

此外，通过转换连接，使屋脊板泛水件与屋脊挡水板侧面用拉铆钉连接，从而确保了屋脊板泛水件不直接与屋面板连接。而且，即使其间的拉铆钉孔漏水，其漏水也直接落在屋面板上，不会进入屋脊板内部下面，不会存水于挡水板内侧。

与此相应，目前在《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集中的做法是：屋脊板与屋脊挡水板间的连接用缝合钉或拉铆钉，位置设在屋脊挡水板上部（见图5）。

  图5的做法看似简单，不影响金属屋面刚性防水，实则埋下了隐患。万一缝合钉或拉铆钉孔漏水，则漏水在风吸力的作用下会爬至屋脊挡水板内侧。浸泡胶泥，加速胶泥老化，直至屋面板处的钉孔漏水。

2.钢结构建筑山墙顶的防水刚性化设计

首先，OHC系统通过配套标准的专用滑动支架（OHC-002），确保了金属屋面系统在此处既保证了屋面板与泛水包边件的整体性，又保证了其相对于墙面的滑动性。

其次，OHC系统通过设置隐藏式滑动屋面天沟，确保屋面内泛水板在产品长度受限制的情况下，出现纵向搭接处漏水情况。而且隐藏式滑动屋面天沟取材简单，与屋面板板型相同。

再次，该处的屋面内泛水件通过转换设计，实现了泛水件间纵向搭接的刚性防水连接，其泛水件间不铺设胶泥，连接仅需拉铆钉即可，降低了连接成本。

最后，此处内、外泛水件采用拆分设计，分成两件，保证了产品标准化及通用性，不同工程间可以通用，避免了浪费。

而山墙顶部外泛水件与山墙间同样设有专用滑动支架（OHC-004B），可确保山墙外泛水件与山墙墙体的连接既牢固又可相对滑动。改进后的节点设计如图6。

图6 改进后节点

图中，1-山墙外泛水件；2-山墙内泛水件；3-隐藏式屋面天沟；4-镀锌折边角钢；5-专用滑动支架1；6-专用滑动支架2；7-泛水板转换件

与此相应，目前在《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集中的山墙节点做法是：

山墙内外泛水件多为一件。其连接多采用山墙泛水件与屋面板内敷设胶泥后直接连接或采用镀锌转换角钢，在其上下铺设胶泥后，与屋面板、泛水件缝合钉连接。

这种做法，当外泛水件上部尺寸较宽时，泛水板会因自重作用向下凹陷，形成积水，造成泛水件搭接处漏水。同时在屋面板上设置了很多缝合钉孔，当胶泥老化后会因大量的缝合钉孔而留下了漏水隐患。其图集做法详见下图7。

图7 图集做法示意（新型钢结构建筑围护系统）

3. 钢结构建筑女儿墙底部的防水刚性化设计

针对此处屋面系统节点的复杂性，OHC系统除设置了专用封边角钢外，还设计了与之配套的滑动支架、隐藏式滑动天沟等标准件。封边角钢的设置，一方面解决了女儿墙（或高低跨山墙）内墙板下端与墙檩条连接缺少结构件的先天不足问题。另一方面，此封边角钢也可用于固定屋面泛水板隐藏式滑动屋面天沟及滑动支架。此外，配套的滑动支架将泛水板、隐藏式滑动天沟与金属屋面板连接为一体，又能保证与山墙、女儿墙板分开、相对滑动。

通过设计改进，彻底解决了女儿墙底部泛水板因纵向多次搭接而带来的漏水隐患。原因在于若因搭接而造成局部漏水，其漏水将落在隐藏式滑动天沟内，并由其汇集到室内天沟处。其改进后的设计如下图8。

图8 改进后做法

1、1’-专用滑动支架；2-女儿墙下内泛水件；3-山墙封边角钢；4-隐藏式屋面天沟；5-屋面压型板；6-女儿墙内墙板；7-泛水转换件。

而目前在《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集中的该节点的做法是：女儿墙内泛水板下部直接与金属屋面板连接，其间敷设密封胶带，然后再由缝合钉连接在一起。这样内泛水板纵向搭接的漏水将直接落在屋面板或保温棉上；而此处的金属屋面板纵向又设置了很多纵向缝合钉孔，也即埋下了众多漏水隐患。该节点图集中具体做法如下图9：

图9 节点做法（新型钢结构建筑围护系统）

通过图8和图9的对比可知，OHC系统在此节点上基本解决了此处的刚性防水问题，使钢结构围护系统的屋面系统具有更好的刚性防水性、简易性，且美观而耐久性更突出。

4. 钢结构建筑女儿墙顶的防水刚性化设计

当女儿墙压顶较宽时，OHC系统通过设置专用的转换支架（OHC-QOO2A），将墙顶的内、外泛水包边件进行可靠地刚性防水连接。省去了其间铺设的胶泥，避免了胶泥老化后带来的墙顶漏水现象发生。通过将墙压顶包边件一分为二的做法，可以最大限度的做到配件标准化，减少了材料损耗，避免浪费，具有良好的经济实用性，改进后的节点设计如下图10。

图10 改进后做法

1-女儿墙顶外泛水件；2-女儿墙顶内泛水件；3-泛水转换件；4-泡沫堵头；5-女儿墙外墙板；6-女儿墙内墙板。

而一般常规做法是，当女儿墙压顶泛水板纵向需要搭接时，多采用在泛水件间压设通长胶泥，再用拉铆钉或缝合钉予以连接固定。缺点是：胶泥老化后很容易漏水，其节点部分常规做法如下图11：

图11

图中，1-女儿墙顶外泛水件；2-女儿墙顶内泛水件；3-通长胶泥；4-拉铆钉或缝合钉；5-女儿墙外墙板；6-女儿墙内墙板；7-C型钢檩条；8-拉铆钉和密封堵头。

5.钢结构建筑门窗洞口的防水刚性化设计

无论是聚氨酯夹芯板墙面还是岩棉夹芯板墙面抑或是压型板墙面，皆存在门窗洞口。而门窗洞口的防水既重要且很难做到一步到位。例如，《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集中的门窗洞口上端做法如下图12。

图12

图中，1-外墙压型板；2-内墙压型板；3-窗口外泛水件；4-窗口内泛水件；5-外泛水件与窗体间密封胶；

该节点主要缺陷是，窗口外泛水件3在施工时若做成水平或外侧高内侧低时，就存在漏水的可能。泛水件外侧雨水造成的漏水是因为窗体上侧密封胶5老化后，造成室外雨水倒灌进入窗体上部形成漏水；泛水件内侧雨水造成的漏水是因为外泛水件长度方向搭接，因搭接处的密封胶老化或密封不到位，造成室外雨水经搭接处的缝隙进入外泛水件内侧，雨水直接进入窗体上部形成漏水；OHC系统通过几年来的探索分析，对此进行了改进与创新。解决了困扰本行业多年的门窗洞口上端防水难题，其改进后的节点做法如下图13。

 图13

图中，1-外墙压型板；2-内墙压型板；3-窗口外泛水件；4-窗口内泛水件；5-外泛水件与窗体间密封胶；6-外泛水件上凸起的止水槽；7-装饰条；8-密封堵头

通过对比图12和图13可知，两者做法基本一致，不同的是图13中外泛水件3上设有两条通长凸起的止水槽和滴水孔。两条止水槽波峰高5mm，通过调整其左右位置，可以将外泛水件的内、外雨水均阻于止水槽的左侧而自然滴下，不会向右移至窗体上的密封胶处。外泛水件的内部积水也会经滴水孔流到外边。这就解决了门窗洞口上部的刚性防水问题。

而《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（08J925-3）等标准图集中的窗体洞口下端节点做法如下图14。

图14

图中，1-外墙压型板；2-内墙压型板；3-窗口外泛水件；4-窗口内泛水件；5-外泛水件与窗体间密封胶；6-密封堵头；7-窗体；

通过大量的工程实例和分析可知，当窗体下的密封胶老化后，雨水会经由此处的缝隙而流进窗体内侧，形成窗台下面漏水。OHC 系统对此进行改进如下图15所示。

图15 节点常规做法

图中，1-外墙压型板；2-内墙压型板；3-窗口外泛水件；4-窗口内泛水件；5-外泛水件与窗体间密封胶；6-密封堵头；7-窗体；8-凸起的止水槽

从图15可知，凸起5mm的止水槽的设置，将从根本上解决窗体下的密封胶老化后，雨水会经由此处的缝隙而流进窗体内侧的现象。

3. 建筑围护系统防水刚性化的展望

钢结构建筑围护系统的防水刚性化设计，仍有很长的路要走，目前主要有以下几个方面的问题尚没有得到较好解决。

1）各种泛水件、包边件的加工长度仍受加工设备条件的限制，实际工程中仍需纵向连接。而连接仍需采用拉铆钉或缝合钉、密封胶或自粘胶泥，其防水性能较差。其防水年限受密封胶或自粘胶泥抗老化性能的影响很大，应着重解决其间的刚性防水连接。

2）各种屋面洞口的设置，严重影响了金属屋面系统的刚性防水问题。对此，应配套解决洞口与金属屋面板之间的具有刚性防水的连接技术。

3）金属屋面上各种采光带或采光窗的设置，也影响了金属屋面系统的刚性防水问题。由于采光件与金属屋面板材质差异，造成其间的连接难以实现刚性化防水。甚至温差变化也影响了其间的刚性化防水的连接。等等。

随着科学的进步与发展，人们一定会在钢结构建筑围护系统的防水刚性化技术上取得更大进步!

参考文献

1.    06J925-2，《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（二）》北京: 中国计划出版社, 2006年12月

2.    08J925-3，《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造（三）》（含压型铝合金板）北京: 中国计划出版社, 2008年9月

（北京东方诚国际钢结构工程有限公司）