CN114753574A - 一种防水金属天沟的抗变形构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水金属天沟的抗变形构造，涉及建筑工程技术领域，包括承重骨架、基架板层、金属连接件和屋面板层，承重骨架的上端连接有压型板；基架板层铺设于承重骨架表面，基架板层包括与承重骨架上端连接的压型板和设置于压型板外侧的填充层；金属连接件连接在基架板层表面；屋面板层铺设于基架板层的表面，屋面板层与金属连接件焊接。具有抗变形和防风掀的功能，在保证天沟排水和防渗透的同时，适应热胀冷缩造成的变形，伸缩长度的上限更高，不设置伸缩缝的天沟可以实现整体封闭，使得天沟外部的环境与内部完全隔绝，应对暴雨和大风天气具有可靠的抗变形能力，耐久度高。

Description

一种防水金属天沟的抗变形构造

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种防水金属天沟的抗变形构造。

背景技术

天沟作为建筑屋面排水设计过程中很常用的一种结构，在绝大部分所有建筑物屋顶都有设置，由于天沟需要汇集雨水，且设置于屋顶，需要适应各种曝晒、暴雨等天气，因此对结构强度的要求较高，现有的金属屋面天沟主要通过将采用平钢板加工成槽型截面形状，沿着天沟方向逐段焊接而成。这种常用的金属屋面天沟存在如下问题：

1.天沟与两侧相邻的屋面系统通常采用构造搭接方式连接，无法实现严格的水密性及气密性。在天沟满水或者强风暴雨的极端情况下，水流容易从屋面与天沟交接位置的缝隙中溢出到室内，造成屋面的渗漏。

2、由于热胀冷缩以及外界环境的风力影响，钢板加工成的槽型天沟需间隔一定长度(一般不超过30m)设置伸缩缝，来满足天沟的变形需求，避免天沟在使用过程中产生变形破坏。通常采用不锈钢材质的断开式伸缩缝或橡胶材质的非断开式伸缩缝。水进入天沟后，会在断开式伸缩缝位置被截断，若排水不及时，会造成局部水满沟现象，产生渗漏和腐蚀问题。为保证排水效果，需要在每个断开式伸缩缝位置都需设置排水系统，增加后续维护的难度和损坏风险。而橡胶材质的非断开式伸缩缝，无法达到与金属天沟同等的耐久年限，容易在天沟周期性的变形过程中产生撕裂破坏，产生严重渗漏。

3、为了保证天沟在长度方向上伸缩变形需求，天沟一般不与支承骨架直接连接，而是通过压件或者扣件的形式与骨架关联。在强风的作用下，金属天沟表面的金属板与屋面结合度底，易产生大范围的变形，发生与压件或者扣件脱开现象，某些极端情况下甚至会出现整个屋面系统的风揭破坏的情况，对房屋和屋内的人员造成极大危险。

因为以上问题，金属屋面的天沟在保证排水和防渗漏的条件下，需要完善天沟在抗变形方面的技术构造与工艺，以实现屋面耐久、安全和稳定性的功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种连续焊接的不需要设置伸缩缝的水密性金属天沟结构，具有抗变形和防风掀的功能，在保证天沟排水和防渗透的同时，还可以适应热胀冷缩造成的变形，伸缩长度的上限更高，不设置伸缩缝的天沟可以实现整体封闭，使得天沟外部的环境与内部完全隔绝，应对暴雨和大风天气具有可靠的抗变形能力，耐久度高。

本发明通过下述技术方案实现：

一种防水金属天沟的抗变形构造，包括：

承重骨架，所述承重骨架的上端通过螺钉连接有压型板；伸缩承重骨架一般为中空的钢结构骨架，用于支撑和固定整个金属天沟，所述承重骨架组成了U型的外形，以便于天沟上其他结构部件的后续施工。

基架板层，所述基架板层铺设于所述承重骨架表面，所述基架板层包括与所述承重骨架上端连接的压型板和设置于所述压型板外侧的填充层；所述基架板层主要用于塑造天沟的外形，覆盖在所述承重骨架后，形成稳定的平面和连续的封闭结构，所述压型板重量轻，强度高，不会对所述承重骨架造成更多的承重负担，可以缓冲所述承重骨架和所述填充层之间的竖向压力，可以有效地防水抗震，缓解由于热胀冷缩或者风力影响造成的竖向变形，保证所述填充层的稳定性。

金属连接件，所述金属连接件通过螺钉连接在所述基架板层表面；所述金属连接件的下端穿过所述填充层，所述螺钉可以穿过所述金属连接件与所述压型板连接，在保证了天沟结构的稳定性和密封性的同时，也便于后续的屋面板层和焊接安装。

屋面板层，所述屋面板层铺设于所述基架板层的表面，所述屋面板层表面设有用于增加弹性的横向浅压纹，所述屋面板层的边缘连接处与所述金属连接件焊接在一起。所述屋面顶板一般为多个不锈钢板焊接形成的完整的U型结构，该屋面板层位于所述填充层上侧，所述屋面板层和金属连接件的焊接关系稳定，使得所述屋面顶板在各个段落和位置上所受到的变形力分散到多个所述金属连接件上，使得所述屋面板层在面对外界风力影响时，整个天沟结构成为一个整体，屋面板层和承重骨架共同承担变形力，天沟的抗风和防渗漏效果有效提升；且所述屋面板层上的横向浅压纹可以形成功能与横向弹簧类似的具有微弱弹性的结构，当所述天沟内铺设的屋面板层达到一定长度后，多道所述横向浅压纹的弹性力积累起来，使得所述屋面板层可以进行一定程度上的伸缩和偏转，以适应由于周围其他材料热胀冷缩产生的变形力，防止长时间使用后所述屋面板层产生撕裂和变形，可以在温度恢复后，还原到初始形态。

天沟采用的不锈钢板与金属连接件均通过连续焊缝固定在一起，连续焊接不锈钢屋面的檐口与天沟立边的交接处存在的缝隙，也用连续焊接的方式连接在一起，使屋面与天沟形成连续的、具有水密性及气密性的防水密封构造，保证天沟整体的完整性，形成连续的、安全的、具有水密性及气密性的防水密封构造。

进一步的，所述屋面板层包括：

顶板层，所述顶板层设置于天沟两侧；该顶板层位于天沟两岸的位置，其高度与屋面的高度一致，用于隔绝和引导落在该顶板层上的雨水；

内壁板层，所述内壁板层设置于天沟内部，所述内壁板层为U型结构，包括竖直设置在所述天沟侧壁上的不锈钢板和位于天沟底部用于汇聚雨水的底部不锈钢板，所述顶板层朝向所述天沟的方向倾斜设置，使得落在所述顶板层上的雨水会通过重力作用流动并汇聚到所述内壁板层上。

进一步的，所述顶板层和所述内壁板层连接的交界处都设有衔接件，该衔接件设置于各个所述顶板层和内壁板层之间，也设置于两个屋面板层结构之间，所述衔接件包括：

夹持板，所述夹持板设置于所述填充层的下端，通过螺钉与所述压型板连接，该夹持板一般为金属薄片，与所述屋面板层形成夹持结构，将所述基架板层隔绝并阻挡在所述屋面板层的下侧；

收纳盖帽，所述收纳盖帽夹持并固定住所述屋面板层和夹持板，该收纳盖帽内部夹持住的所述屋面板层和夹持板可以通过焊接的方向先连接在一起，形成密封结构，然后再通过该收纳盖帽进行加固。

进一步的，所述金属连接件包括：

一组大型连接件，所述大型连接件焊接于相邻顶板层的边缘连接处，所述大型连接件下端设置有至少8个螺钉用于加固，使得靠近所述天沟的顶板层与所述基架板层的连接更加稳定，形成抗变形能力更强的天沟结构，使得部分所述顶板层结构与内壁板层形成统一的整体，以保证天沟的形状不受风力造成的形变；

多组小型连接件，所述小型连接件焊接于相邻的内壁板层和顶板层相邻板块的边缘连接处，一般在所述内壁板层上的不锈钢底板上设有多个小型连接件，此处的多个小型连接件靠近于不锈钢底板的两端，所述内壁板层上的竖向不锈钢侧板上设有多个小型连接件；

在所述顶板层上远离所述天沟的位置也可以安装所述顶板层的铺设宽度加设不同数量的小型连接件，以防止所述顶板层的边缘被风掀起；

其中，所述大型连接件和小型连接件在天沟通道方向上交错布置，由于所述大型连接件和小型连接件沿顶板长度方向及天沟通道方向交错布置，不会在在所述屋面板层上形成连续的隔断结构，因此不会影响雨水在天沟里的汇流，且竖直凸出于所述屋面板层上，可以对所述屋面板层起到局部固定的效果，防止天沟由于形变的积累造成整个天沟的偏移和变形。

优选的，所述压型板和填充层之间还设有用于增加防水效果的柔性防水层，所述螺钉的螺帽位置低于所述填充层上表面，所述柔性防水层可以与所述支撑层形成第二层放渗漏结构，当所述屋面板层产生破损或形变导致雨水渗漏后，所述柔性防水层可以起到防渗漏的作用，且所述柔性防水层具有更强的弹性，可以在短时间内适应大幅度的形变和雨水冲刷，将雨水完全隔绝，减轻部分屋面板层在损坏后的形变压力，防止撕裂和变形的进一步扩大。

优选的，所述柔性防水层和所述压型板之间还设有支撑层，所述支撑层可以代替表面不平的压型板，形成平稳结构，为所述柔性防水层提供稳定安全的底座，减少所述柔性防水层受到的形变压力，增加了所述基架板层的使用寿命。

优选的，所述相邻屋面板层的连接处设有立于所述屋面板层表面的边缘分隔板，该边缘分隔板主要设置在所述顶板层和所述内壁板层的两侧，使得落在所述屋顶上的雨水可以通过所述边缘分隔板的引导均匀地流入天沟内。

优选的，所述边缘分隔板两端的位置设有缓冲面，该缓冲面为一端高度逐渐减少的具有一定弧度的边缘分隔板板面，附着在所述边缘分隔板上的雨水可以沿着该缓冲面汇聚到天沟内，防止水滴在边缘分隔板上滞留。

优选的，所述承重骨架包括天沟形状的主骨架和位于所述主骨架两侧独立设置的副骨架，所述主骨架包括用于提高承重力的横向主骨架和设置于所述横向主骨架上端对称设置的竖向主骨架，该主骨架为U型的骨架主体，所述副骨架为一对具有一定倾斜程度的中空骨架，位于所述主骨架的两侧。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

材料以不锈钢板为主的屋面板层与间隔布置的金属连接件通过连续的密封焊缝固定在一起，形成天沟的截面形状。利用所述屋面板层上的横向浅压纹构成类似弹簧的形变结构，保证系统对热胀冷缩的适应性，无需设置伸缩缝，且不影响排水系统的设置。

多种金属连接件和具有变形能力的屋面板层的组合，使得伸缩长度的上限更高，不设置伸缩缝的天沟就可以实现整体封闭，天沟外部的环境与内部完全隔绝，应对暴雨和大风天气具有可靠的抗变形能力，耐久度高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明整体结构的正视剖面图；

图2为本发明中所述基架板层的详细结构示意图；

图3为本发明中所述衔接件的详细结构示意图；

图4为本发明整体结构的侧视剖面图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-承重骨架；11-主骨架；12-副骨架；2-基架板层；21-压型板；22-填充层；23-柔性防水层；24-支撑层；3-金属连接件；31-大型连接件；32-小型连接件；4-屋面板层；41-顶板层；42-内壁板层；5-螺钉；6-衔接件；61-夹持板；62-收纳盖帽；7-边缘分隔板；71-缓冲面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

一种防水金属天沟的抗变形构造，包括承重骨架1、基架板层2、金属连接件3和屋面板层4，所述承重骨架1的上端通过螺钉5连接有压型板21；所述基架板层2铺设于所述承重骨架1表面，所述基架板层2包括与所述承重骨架1上端连接的压型板21和设置于所述压型板21外侧的填充层22；所述金属连接件3通过螺钉5连接在所述基架板层2表面；所述屋面板层4铺设于所述基架板层2的表面，所述屋面板层4表面设有用于增加弹性的横向浅压纹，所述屋面板层4与所述金属连接件3焊接。

该方案中，如图1和图2所示，承重骨架1一般设置于屋顶上，与屋顶具有稳定的连接关系，在承重骨架1的基础上，可以通过多个螺钉5将压型板21固定在承重骨架1的上端，同时在压型板21的上端铺设填充层22，以形成平整且稳定的基架板层2结构，该基架板层2主体为U型，包括位于最底部构成天沟底板的基架板层2和位于天沟两侧高于天沟底板的基架板层2；在对基架板层2的平整度和倾斜度进行测量校核后，即可进行金属连接件3的安装，金属连接件3下端通过螺钉5固定在基架板层2的上端，多种金属连接件3分离设置，并构成可以容纳不锈钢板块的结构，然后将屋面板层4的边缘通过密封焊接连接在一起，并夹持焊接在金属连接件3内部，形成完整的天沟形状的屋面板层4，使得屋面板层4和基架板层2以下的环境产生隔绝，以达到放渗漏的效果。

此时设置有横向浅压纹的屋面板层4可以承受一定程度的形变力，并在形变力失去作用后恢复至原本的形状，金属连接件3间隙地设置在屋面板层4之间，在不同段落和位置形成局部的抗变形力，使得屋面顶板在各个段落和位置上所受到的变形力分散到多个金属连接件3上，使得屋面板层4在面对外界风力影响时，形成一个整体结构，使得屋面板层4和承重骨架1共同承担变形力，使得天沟的抗风和防渗漏效果有效提升。

在一个或多个实施例中，屋面板层4包括顶板层41和内壁板层42，顶板层41设置于天沟两侧，内壁板层42设置于天沟内部，顶板层41朝向天沟的方向倾斜设置。

如图1所示，当雨水掉落在顶板层41上之后，由于顶板层41具有一定的倾斜度，使得雨水在重力作用下自然滑落到内部板层上，完成雨水的汇聚和排水，顶板层41的长度最多可以覆盖整个房屋顶面。

在一个或多个实施例中，为了保证不同屋面板层4之间连接时的密封性，一般通过密封焊接进行连接，而在天沟转角和一些不同屋面板层4之间的焊接效果不稳定，在外界的气流造成的形变力作用下，有可能出现断裂的情况，因此如图3所示，在顶板层41和内壁板层42连接的交界处都设有衔接件6，衔接件6包括夹持板61和收纳盖帽62，夹持板61设置于填充层22的下端，通过螺钉5与压型板21连接；收纳盖帽62夹持并固定住屋面板层4和夹持板61，该衔接件6可以有效地对焊接效果不稳定的转角、密封焊接处的屋面板层4进行加固，提高屋面板层4的抗变形能力。

在一个或多个实施例中，如图1所示，金属连接件3包括一组大型连接件31和多组小型连接件32，大型连接件31焊接于相邻顶板层41的边缘连接处；小型连接件32焊接于相邻的内壁板层42和顶板层41相邻板块的边缘连接处；

其中，大型连接件3下端设置有至少8个螺钉5用于加固，使得靠近天沟的顶板层41与基架板层2的连接更加稳定，形成抗变形能力更强的天沟结构，使得部分顶板层41结构与内壁板层42形成统一的整体，以保证天沟的形状不受风力造成的形变；

多组小型连接件32，小型连接件32焊接于相邻的内壁板层42和顶板层41相邻板块的边缘连接处，一般在内壁板层42上的不锈钢底板上设有一对小型连接件32，此处的两个小型连接件32靠近于不锈钢底板的两端，内壁板层42上的竖向不锈钢侧板上设有两组小型连接件32，

在顶板层41上远离天沟的位置也可以安装顶板层41的铺设宽度加设不同数量的小型连接件32，以防止顶板层41的边缘被风掀起；

其中，大型连接件31和小型连接件32沿顶板41长度方向及天沟通道方向交错布置，不会在在屋面板层4上形成连续的隔断结构，因此不会影响雨水在天沟里的汇流，且竖直凸出于屋面板层4上，可以对屋面板层4起到局部固定的效果，防止天沟由于形变的积累造成整个天沟的偏移和变形。

在一个或多个实施例中，发明人发现，由于屋面板层4是通过多个不锈钢板焊接形成，在面对一些暴风天气时，屋面顶板在撕裂后，由于填充层22和压型板21无法适应形变力，气流会通过屋面板层4的裂痕进入填充层22内部，使得屋面板层4与基架板层2分离，此时暴风带来的挤压力会集中作用于屋面板层4上，加剧撕裂，在长时间的暴风雨天气中，一旦屋面板层4产生撕裂口，屋面板层4的损坏和翻卷会不断加大，使得雨水通过螺钉5连接处渗透入屋顶，大部分的屋面板层4被破坏，后期维修费用较大。

为了解决上述问题，如图2所示，在压型板21和填充层22之间还设有用于增加防水效果的柔性防水层23，螺钉5的螺帽位置低于填充层22上表面，柔性防水层23在压型板21和填充层22之间产生挤压力，当屋面板层4在暴风中产生撕裂后，柔性防水层23会从裂缝处带动填充层22一起凸起，对屋面板层4的缺口处形成填补，露出来的填充层22和柔性防水层23会转移屋面板层4的裂缝处的受力，通过更强的弹性在短时间内承受形变力，以防止屋面板层4的进一步撕裂，并形成第二道防水结构，将雨水隔绝在外，同时在裂缝中汇聚在防水结构上的雨水也会对裂缝起到填充和保护的作用，防止屋面顶板的进一步翻卷和撕裂，当暴风雨停止后，即可对撕裂口进行维修。

同时，在柔性防水层23和压型板21之间还设有支撑层24，支撑层24可以代替表面不平的压型板21，形成平稳结构，为柔性防水层23提供稳定安全的底座，减少柔性防水层23受到的形变压力，增加了基架板层2的使用寿命。

在一个或多个实施例中，如图1所示，相邻屋面板层4的连接处设有立于屋面板层4表面的边缘分隔板7，该边缘分隔板7主要设置在顶板层41和内壁板层42的两侧，使得落在屋顶上的雨水可以通过边缘分隔板7的引导均匀地流入天沟内，防止由于铺设不平使得部分区域的雨水积累并溢出，内壁板层42上的不锈钢底板中段位置不设置伸缩边缘分隔板7，以便于雨水在天沟中的迅速流动。

在一个或多个实施例中，发明人发现在边缘分隔板7的两端容易附着部分雨水，并汇聚在两端的边角，长期滞留的雨水会增加屋面板层4被腐蚀的可能性，因此如图1所示，在边缘分隔板7两端的位置设有缓冲面71，该缓冲面71为一端高度逐渐减少的具有一定弧度的边缘分隔板7板面，流动到该缓冲上的雨水会被引导至屋面板层4表面，一起汇聚并经由天沟被排出。

在一个或多个实施例中，承重骨架1包括天沟形状的主骨架11和位于主骨架11两侧独立设置的副骨架12，主骨架11包括用于提高承重力的横向主骨架11和设置于横向主骨架11上端对称设置的竖向主骨架11，该主骨架11为U型的骨架主体，副骨架12为一对具有一定倾斜程度的中空骨架，位于主骨架11的两侧。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，包括：

承重骨架(1)，所述承重骨架(1)的上端连接有压型板(21)；

基架板层(2)，所述基架板层(2)铺设于所述承重骨架(1)表面，所述基架板层(2)包括与所述承重骨架(1)上端连接的压型板(21)和设置于所述压型板(21)外侧的填充层(22)；

金属连接件(3)，所述金属连接件(3)设置在所述基架板层(2)表面；

屋面板层(4)，所述屋面板层(4)铺设于所述基架板层(2)的表面，所述屋面板层(4)与所述金属连接件(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述屋面板层(4)包括：

顶板层(41)，所述顶板层(41)设置于天沟两侧；

内壁板层(42)，所述内壁板层(42)设置于天沟内部，所述顶板层(41)朝向所述天沟的方向倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述顶板层(41)和所述内壁板层(42)连接的交界处都设有衔接件(6)，所述衔接件(6)包括：

夹持板(61)，所述夹持板(61)设置于所述填充层(22)的下端，通过螺钉(5)与所述压型板(21)连接；

收纳盖帽(62)，所述收纳盖帽(62)夹持并固定住所述屋面板层(4)和夹持板(61)。

4.根据权利要求2所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述金属连接件(3)包括：

一组大型连接件(31)，所述大型连接件(31)焊接于相邻顶板层(41)的边缘连接处；

多组小型连接件(32)，所述小型连接件(32)焊接于所述内壁板层(42)和顶板层(41)相邻板块的边缘连接处；

其中，所述大型连接件(31)和小型连接件(32)沿顶板(41)长度方向及天沟通道方向交错布置。

5.根据权利要求1所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述压型板(21)和填充层(22)之间还设有用于增加防水效果的柔性防水层(23)，所述螺钉(5)的螺帽位置低于所述填充层(22)上表面。

6.根据权利要求5所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述柔性防水层(23)和所述压型板(21)之间还设有支撑层(24)。

7.根据权利要求1所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述相邻屋面板层(4)的连接处设有立于所述屋面板层(4)表面的边缘分隔板(7)。

8.根据权利要求7所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述边缘分隔板(7)两端的位置设有缓冲面(71)。

9.根据权利要求7所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述承重骨架(1)包括天沟形状的主骨架(11)和位于所述主骨架(11)两侧独立设置的副骨架(12)。

10.根据权利要求9所述的一种防水金属天沟的抗变形构造，其特征在于，所述主骨架(11)包括用于提高承重力的横向主骨架(11)和设置于所述横向主骨架(11)上端对称设置的竖向主骨架(11)。

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