屋面防水是房屋建筑的一项重要工程，其好坏直接影响了建筑物的寿命和人们的居住环境。青藏高原是全世界最高的高原。该地区地势高峻，地面海拔3500m~5000m，平均海拔4500m以上，构成了我国地势最高的一级阶梯。其具有昼夜温差大，部分地区日温差能达到30多度，太阳辐射强，冻融循环剧烈等特点。因此，在高原地区独特气候的影响下，温度应力对屋面防水的破坏作用不容忽视。
一、温度应力对高原地区屋面防水的破坏作用
在高原地区，温度应力引起的屋面结构层及防水层材料的变形，对屋面防水有着不可忽视的破坏作用。高原地区巨大的日温差，使得屋面板各部位温变不均匀，致使高温区与低温区变形不能同步或变形受柱子、圈梁、墙体等约束时，产生较大的温度应力。当温度应力超过结构层混凝土的抗拉强度时，混凝土便开裂产生温度裂缝，结构层首先出现渗漏区域。柔性防水层的抗拉强度远低于结构层，结构层的变形也势必导致附着在其上的柔性防水屋变形、开裂，最终导致整个防水系统的失效。
美国最大的建筑公司J·A·琼斯建筑工程公司首席运营官迈克尔·T·库巴尔结合实际经验提出了99%-1%原理，即近90%的渗漏水问题都出现在仅占整个建筑物或结构外表面面积1%的细节部位[1]。屋面工程的渗漏多数发生在阴阳角、烟囱根部、落水管节点等防水层搭接接头处，这些部位是防水材料的受力薄弱部位，又是受温度应力较大且受力比较复杂的部位。迈克尔·T·库巴尔还提出了99%原理：99%的渗漏水都不是由于防水材料或系统自身的失效而发生的[1]。这些主要是由结构层因环境温度变化较大产了较大的变形， 当变形值超过防水层极限应变值时或连接部位抗拉强度时，就会导致防水层断裂失效，同时温度变形也会导致结构层产生裂缝。当然嵌缝材料质量低劣，灌缝工艺控制不合理， 嵌缝不均匀饱满， 不能满足温度应力引起的变形产生裂缝。这些裂缝通常分布比较均匀、规则、较长，也是高原地区防水失效的重要因素之一。
二、影响屋面结构层温度裂缝宽度的因素分析
屋面防水材料如果仅仅依靠材料自身的抗裂能力是无法抵抗结构层因温度变化产生的拉应力的。因此，在高原地区的特殊气候条件下，温度变形很大的结构或者复杂的屋面，在屋面设计时不仅仅是选择标准方法，施工过程中应当针对限制基层裂缝的宽度和分布区间， 做出合理的方案， 避免因温度应力而导致防水层的渗漏。
关于配筋对混凝土裂缝控制的影响已被无数的工程实践证明。钢筋的合理配置能起到减小裂缝宽度，控制裂缝扩展的作用。王铁梦先生认为如进行适当配筋，钢筋将分担混凝土的内应力，从而约束混凝土的塑性变形，推迟混凝土裂缝的出现，提高了混凝土的弹性极限拉伸[2]。他提出“以适当的构造配筋控制温度收缩裂缝”的思想，并提供了齐斯克列里经验公式：
式中——配筋后，混凝土的弹性极限拉伸；
——混凝土轴心抗拉强度标准值，MPa；
——截面配筋率×100，例如配筋率=0.３%、0.６%，则=0.３、0.６；
——钢筋直径，cm，如钢筋直径d=1０mm，则d=1.０。
各参数无量纲代入该经验公式。
从公式可知，减小钢筋直径和提高屋面板配筋率都可以提高混凝土的抗裂能力。如对采用C20混凝土厚度为120mm的屋面板，其混凝土的抗裂强度设计值为Rf=1.54MPa，若钢筋配置为8@150，配筋后的混凝土弹性极限拉伸为=0.74×10-4，配筋后的混凝土抗裂设计强度应为[Rf]= 0.74×10-4×2.55×104=1.89MPa，抗裂设计强度提高了（1.89-1.54）/1.54×100%=23%。齐斯克列里经验公式充分体现了屋面板裂缝控制“抗”的思想，具有重要的工程实践意义。在实际工程中，配筋率不变的条件下，应尽可能用小直径钢筋，减小钢筋间距。但在施工过程中，过细的楼板钢筋容易被踩弯，钢筋的保护层厚度不能得到保证。按规范要求，楼板分布钢筋直径最小选用6mm，小跨度楼板受力筋直径选用8mm，大跨度屋面板受力钢筋筋直径一般选用10mm或12mm；非受力温度分布筋以及楼板简支端钢筋间距控制在200mm，受力钢筋间距控制在150mm较为理想。
王铁梦同时指出，当温差变化比较缓慢时，计算钢筋混凝土最终极限的拉伸变形，应考虑徐变对构件的影响，即钢筋混凝土的最终极限拉伸由弹性极限拉伸和徐变拉伸两部分组成。
式中
K1、K2、K3…Kn及Ｃ0，可依据文献[2]（第21~25页）提供的调整系数查得，设计中无法确定的条件取修正系数为1.0。
三、改善高原地区屋面防水性能可采取的措施
1.采用补偿收缩混凝土结构自防水和柔性防水相结合的防水方法
补偿收缩混凝土实质上是利用混凝土自身浇筑后的膨胀来张拉钢筋，由于钢筋的弹性回缩，使混凝土获得一定预压应力，降低裂缝的产生和发展。混凝土的膨胀主要是为了补偿干燥收缩，故通常也称之为补偿收缩混凝土。对于跨度较大、面积较大的屋面应设“后浇加强带”或采用“跳仓法”施工；补偿收缩混凝土结构自防水屋面通常结合柔性防水层一起使用，既克服了刚性防水抗变形能力差易遭受反复冻融破坏的特点又弥补了柔性防水材料在高原强紫外线环境下易老化失效耐久性不好的缺点。
2.采用倒置式屋面
倒置屋面是就是施工时先做屋面防水层，防水层施工完成后再做保温层的屋面。目前我国建筑中，屋盖绝大部分采用现浇钢筋混凝土板，倒置式屋面对降低屋面结构混凝土热应力将产生良好的效果。在受变化的室外气温、太阳辐射等影响时，由于混凝土板同时受柱子、墙壁等的约束作用，混凝土屋面板热胀冷缩，板的伸缩使得在以受约束部分为中心处产生热应力。当采用倒置式屋面时，由于受上层保温材料的作用，使得混凝土板及约束构件表面温度变化很小，将降低屋面结构的热应力，从而减小了防水层由于受屋面热应力的破坏而产生的渗漏。[3]
3.节点部位的处理
屋面的防水层的节点部位容易受温度应力而引起防水层双向变形从而出现皱折、断裂。因此， 泛水部位的防水构造，应依据泛水高度和墙体材料的不同，采用不同的收头密封形式；水落口、天沟、檐沟的防水构造要严格按照规范设计和施工。变形缝内宜填充沥青麻丝或聚胺脂泡沫填充剂，上部填衬垫材料，用卷材封严，顶部加盖金属盖板。
严格控制嵌缝的质量，选择柔韧性好、粘结力大且抗老化的品种， 确保将基层清理干净、保持干燥。做好屋面防水工程的灌缝等细节检查，发现问题及时处理，从根本上防止水分的渗漏。同时，对于穿过屋面的管道等易渗处， 应加铺一层卷材作为缓冲层， 提高敏感部位的防水能力。
四、结语
总之，高原地区屋面防水重在预防出现过大的结构裂缝，以及因结构层断裂而引起的柔性防水层的破坏；加强节点部位的设计和施工质量要求。提高高原地区的屋面防水工程设计、施工技术水平，在很大程度上可以避免房屋出现渗、漏水的问题。高原地区的屋面防水要更加重视屋面防水体系的设计和防水工程节点部位的处理等方面，把好每一个关键环节的施工质量关，减少温度应力对高原地区屋面防水的影响，结合多种有效的措施，从而有效减少屋面渗漏的发生。
（作者单位：解放军后勤工程学院）
参考文献
1.迈克尔·T·库巴尔.建筑防水手册(原著第2版).中国建筑工业出版社.2012.12~13
2.王铁梦.工程结构裂缝控制.北京：中国建筑工业出版社.1997.21~25，30~31
3.穆东.传统式屋面与倒置式屋面应用特性的分析.建筑应用.2002年第６期.52~53
