采用结构防水理念解决工业厂房的防水问题

姚文章

0 引言

宁夏中卫市中国大脑绿色数据中心项目，竣工使用后建设3 024 个高电机柜，提供1 008 个20A 机柜的高等级服务能力，建成多个数据中心并投入运营。亚马逊AWS、美团、百度、腾讯、360 等国内外云计算、互联网领先企业及三大电信运营商，在中卫数据中心部署服务，很好地承载了大数据、云计算、存储类业务，综合性价比优势明显，有效地降低了企业IT 基础设施开支。

本数据中心项目室内存放价格昂贵且先进的大数据运算服务器，对屋面及外墙系统的防水性要求非常高，且屋面是典型的鸡舍通风结构形式，对防水性提出更高的要求。综合上述，本项目不允许有任何漏水或渗水现象。

1 项目当地水文地理气候研究

本项目宁夏中卫市沙坡头区深居内陆，靠近沙漠，属半干旱气候，典型的大陆性季风气候和沙漠气候蒸发强烈、冷热温差大、光照充足、风大沙多，干旱少雨。年平均太阳辐射总量6.2×10J/m，日照时数2 776.72h。一月份最低气温为-25.1℃。7 月份最高气温为38℃左右，年较差达63.2℃。年均降水量179.6～367.4mm，降水量主要集中在6～8 月，占全年降水量的60% 。年蒸发量在3 000mm，是年平均降水量的16 倍，干燥度2.4，年起风沙时数达900h 以上，年平均风速2.8m/s，最大风力可达八级。大风常伴有沙暴，风向多为西北风。主要灾害性天气有干旱、霜冻、大风、暴雨、冰雹、热干风、低温冷害等。

根据常年总结气候：风力大，雨季短时间雨量大、风力强，温差大等特点。遂外墙及屋面选择的材料及其参数应满足高耐候，保温性、气密性能良好，在常年温差大的情况下，保证墙体材料的稳定性，确保密封及防水性。

2 建筑外墙及屋面系统方案的选型

选择先进的版型是提高建筑防水性能的前提，是建筑结构防水的基础硬件。

通过对项目性质及特点分析，项目设计应考虑外墙系统选择防水性能优秀保温性能优越的材料，传统简易的单层彩钢板系统无法满足本项目的需求。

外墙岩棉夹芯板有常规明钉型（易漏水）、隐藏式暗钉型（密封性、防水性优）、板表面花纹、颜色选型均与建筑整体风格相关，本项目墙板高度仅5.73m，宜选择100mm 隐藏式外墙岩棉夹芯板，竖向安装美观大方（如图1 所示），连续性强，大量减少搭接与收边，根据建筑风格选择深灰及白灰间隔安装、屋顶采用海蓝彩钢板，顶部外挂天沟采用绿色压型板装饰覆盖。

图1 100mm 隐藏式外墙岩棉夹芯板

屋面系统层次（由上而下）：0.6mm 470 型360°直立锁边屋面彩钢单板（如图2 所示）+0.5mm 防水透气膜（白色面朝内，颜色面向外）+100mm-35kg/m玻璃丝绵带无纺布 +0.3mm PE 隔气膜（毛糙面朝保温棉）+0.5mm 米白彩钢900型压型钢板底板。

图2 470 型360°直立锁边屋面彩钢单板

3 钢板涂层参数配置

钢板选择考虑耐候性高、抗腐蚀、防紫外线、适应温差较大的环境使用。本项目紧邻西北部腾格里沙漠，在刮西北风季节，风沙含量非常高，易导致彩钢表面油漆涂层的冲刷，且中卫市附近有数量较多的发电厂及化工企业，雨水含有一定的腐蚀性，遂涂层应选择耐腐蚀，强度高性质的PVDF 或 HDP 涂层，选择镀铝锌含量较高，用于抵御外部雨水及风沙恶劣环境对钢板本身的腐蚀，由此可以保证材料本身防水效果。

经过建设方、主设计院方、总承包方、专业承包方的统一意见，结合本建筑使用性质，需要耐火、保温、节能、防冷峭、防水，防水汽，板材气密性高，最终选定100mm 隐藏式外墙岩棉夹芯板（带聚氨酯封边，企口位置杜绝冷峭，如图3 所示），导热系数 λ ≤0.046W/（m·K），岩棉干密度=100kg/m，燃烧性能A 级，双面热镀锌，镀锌量不小于275g/m，暴露于室外的表面，聚偏氟乙烯涂层（PVDF 正反各二层聚偏氟乙烯涂层），涂层厚度大于等于45um（两层），耐久年限20 年，正面≥20um。

图3 100mm 隐藏式外墙岩棉夹芯板企口

屋面直立锁边屋面彩钢单板（HDP 高耐久性聚酯涂层，正面二层，反面一层），涂层厚度大于等于45um（两层），正面≥20um。

聚偏氟乙烯（PVDF）具有良好的成型性和颜色保持性、优秀的室外耐久性和粉化性、抗腐蚀性。高耐候聚酯（HDP）抗紫外线性能优，具有很高的耐久性。

4 项目结构防水设计及施工

彩钢建筑易出现常年修、常年漏主要问题在于，施工图深化设计不到位，深化深度不够，完全靠现场施工班组及现场施工技术人员应对，缺少统一整体的防水理念。施工班组施工技术乘次不齐，在当下成本压缩，竞争激烈的环境下，施工一味追求速度，对细节防水的把控更马虎。

如常见问题点：墙板拼接不到位，缝隙较大；不考虑风向雨水的方向；门洞窗洞收边仅考虑简单粗浅的彩钢装饰，不考虑排水路径不考虑搭接，完全靠密封胶起防水的错误思想；施工一味强调速度，不考虑按图施工；女儿墙盖帽加工尺寸误差大，缝隙大，不考虑风向及坡度，无对应的加强密封措施，屋顶搭接不合理无层次观念等。

下面就结构防水的设计理念，通过设计节点及施工工艺结合，从具体项目深入讲解重点细节处理方法。

（1）墙板排版安装：100mm 外墙夹芯板竖向对接拼装方向应顺着迎风面（如图4 所示），外墙板安装前应提前放样提前规划，保证板材数量的准确，对板材的垂直度每装3 块就需做垂直度校正，且安装后及时矫正板材充分对接，对接恰当，不过紧但也不可以有缝隙，保证内部密封胶充分膨胀紧贴。

图4 墙板企口实际图[1]

（2）墙面檩条结构施工：墙面檩条的平整度是保证墙板防水性能的关键，在施工前熟悉图纸、熟悉设计节点、按设计要求采购及施工，及时调整檩条的上下平整度与整个墙面的平整度，保证墙板安装的拼接性能。

（3）岩棉夹芯板墙板底部设计：岩棉夹芯板底部设置矮墙保证基础稳定，防碰撞及在大雨情况下不淹没建筑，岩棉夹芯板底部设计泛水件将墙板表面水引流出，安装完成外侧设置装饰线条提高美感及防水性能，使水沿着外墙板顺着底部泛水件排到地面（装饰线条根据实际现场情况设计制作）。建筑结构剖面图如图5 所示。

图5 建筑结构剖面图

（4）墙板顶部设计：顶部设计盖帽，盖帽前、后向下延伸覆盖足够距离，设置防水堵头保障水气不受风压影响，同一立面盖帽自身安装设置坡度3%，搭接缝隙留在背风面，搭接时采用双道密封胶泥连续，彩钢盖帽在设计阶段与加工前均需要复核现场实际尺寸，精确尺寸，要求加工精度，确保盖帽现场安装密合，精度控制在一个板厚，无多余缝隙。

（5）屋面层次设计：0.5mm 白彩钢900 型压型钢板底板应具备高波纹，承载力高，强度高，搭接保障一个波，并延伸超过天沟100～150mm（如图6 所示）。南北底板交界处，顶部设置人字形折件固定（如图7 所示），保障防水效果及气密性，采用防水性好的防水型铆钉。

图6 天沟处节点

图7 屋脊处节点

底部0.3mm PE 隔气膜（毛糙面朝保温棉），铺贴时应符合层层搭接，上部覆盖搭接100mm 并用硅胶长条密封粘贴 延伸至天沟与底板同长度。底部设置专用堵头密封（如图8 所示），防止水汽长时间渗透或防止成为鼠鸟虫的筑窝点。

图8 顶板底部封堵套件

本项目所有屋面泛水件的固定，均采用封闭型防水铆钉拉结，保证固定质量及防水效果。铆钉拉铆完成后，采用密封胶涂抹，避免手枪转引孔引起钢板涂层受伤，涂胶形成耐候封闭环境。

顶板0.6mm470 型360°直立锁边屋面彩钢单板，搭接缝隙应背风面，两侧板应延伸至女儿墙背板足够深度，保证所有屋面雨水沿着背板向屋面板波底排出。每一块均采用咬合机自动缝合，缝合应仔细，并反复检查，确保咬合稳妥。

屋脊端头部位彩钢板采用带保护套老虎钳手工翻起，确保水汽及极端天气雨水不影响室内环境，起到阻断水汽及挡风作用。屋顶上端板材上翻图如图9 所示。

图9 屋顶上端板材上翻图

屋面彩钢顶板与建筑顶部突出通风外墙板交界处，外侧防水泛水件（如图10 所示），保证外部的绝大部分雨水在此防水装饰件的作用下沿屋面板排水，即使多年后密封胶老化，少量雨水也会沿着竖向墙板落到底部屋面板的板面，再次排出，体现结构防水的优异性能。

图10 屋顶上端顶部泛水件图

女儿墙背板与屋面板之间设置连接泛水件，保证水沿着背板走向泛水件引导至屋面板的排水槽内（如图11 所示）。

图11 山墙泛水件设计节点

女儿墙背板应延伸至水沟表面搭接50～ 100mm，排水天沟需要根据屋面结构尺寸定做，女儿墙背板固定在天沟上部翻遍（上部翻边采用角钢焊接固定，角钢用于固定女儿墙背板）。女儿墙背板材质与屋面顶板采用同材质钢板制作HDP 涂层。

屋脊盖帽应设置单向的3%坡度，搭接缝隙留在背风面（如图12 所示），两板搭接并采用不锈钢实芯铆钉拉结，形成结构性防水。同时拉铆前采用双道密封胶连续打暗道康宁耐候胶或连续胶泥，形成第二道防水及密封，最大限度保证耐久性。

图12 屋脊盖帽示意图

（6）屋面排水天沟：工程项目所在地经常容易短时间聚集大量的雨水量大，或在冬天有大量冰雪聚集容易堵塞排水口，影响排水效率，所以需要提高应考虑足够大的屋面排水天沟尺寸，提升保障排水速率，从而从侧面变相保障屋面防水性能。本项目决定设置为外挂天沟系统，更是为考虑在极端天气，此外挂天沟可以在蓄水量雨水达到极限时，自动溢出作用。

屋面天沟采购3mm 镀锌钢板折弯而成，6m 每段，由专业焊接师傅精心焊接，吊装后对接焊接，并端部设置挡水内外焊接，焊接处涂刷3 防锈漆。在下部材料封闭前，对排水沟做48h 蓄水试验，保证无任何漏水。

屋顶通风结构，设计是突出的典型鸡舍样式，项目屋面排风鸡舍外墙彩钢泛水件（如图13所示），均应满足结构防水原理，层层搭接，即使有水渗入也是通过彩钢泛水件设计好的排水路线排出到大屋面上。

图13 彩钢折件加工安装图

以上收边均应手工划线后采用专用剪刀剪切，不可用切割机作业，防止高温引起钢板锈蚀或破坏涂层（如图14 所示）。

图14 防水件手工制作图

排风左侧鸡舍外墙底部位置，形成三层结构防水汽体系：第一层是屋面彩钢顶板上端头部位手工向上翻起，阻断水汽使其无法向上，第二层道是屋面板上侧面端头侧面增加C 型彩钢折件包裹（如图15 指引线白色部位）折件，第三层是外侧的深蓝色泛返水装饰件。

图15 通风鸡舍外墙层次结构阻断方水汽无法向上图

5 结论

以上外墙及屋面整体防水系统形成，所有雨水均沿着由高到低依次沿着既定设计好的排水路线，不靠密封胶防水，密封胶仅起到固定，隔绝水汽，形成加强密封作用。加强彩钢设计，利用泛水件及彩钢装饰件科学搭接，对施工人员进行严格细节培训，加强施工质量控制，形成结构防水的思想，达到结构防水目的。

通过设计方案研究，选择优秀先进的材料，坚持结构防水设计思想与采用精细化的结构防水施工理念，本项目竣工验收使用近3.5 年无渗漏，建筑环境良好，运营良好，受到各方的一致好评。

通过负责本项目得知，工业厂房彩钢板系统可以通过设计深入研究，管控重要细节处质量，施工可以达到设计要求，实现优异的防水性能，满足建筑使用要求，纠正了少数人认为的彩钢板建筑易漏水的错误思想。