以柳州某个厂房金属屋面作为例子，介绍了TPO防水卷材那种无穿孔机械固定系统的防水设计情况，施工工艺状况，还有细部节点处理办法。该工程项目实际践行表明，那一没有穿孔的机械固定工艺能够切实保证卷材的完整程度，减少对于钢板结构的损坏，提升防水保温工程的一体化程度，降低渗漏方面的风险，适合用于金属结构单层屋面系统。

作者简介：王鑫，男，1992年生，应用技术工程师。

原文刊载于《中国建筑防水》2023年第4期。

金属屋面跨度较大，对构造荷载有一定要求，工业厂房对渗漏较为敏感，为保证工业厂房金属屋面围护结构防水保温一体化系统的可靠性，耐久性，近年来该类项目多设计选用单层防水卷材屋面系统。比起传统卷材屋面，单层屋面系统较多采用新型高分子防水材料，依据JGJ/T316—2013《单层防水卷材屋面工程技术规程》，选用1.5毫米厚合成高分子防水卷材（主要是PVC、TPO、EPDM等三类）外露使用能够达到一级防水设防要求，这种单层屋面系统能够有效地减轻结构荷载，提高结构安全性 。

热塑性聚烯烃也就是TPO防水卷材，它的主要成分TPO合成树脂，把橡胶以及树脂各自的优点给结合到一块儿，还不含有增塑剂，材料自身有着高耐候的特性，具备高环保的特质，能反射节能，耐低温性能也是极其优异的，有着诸多优点，理论寿命能够达到50年以上，是目前单层屋面系统的首选产品。系统里所有TPO防水卷材的自身接缝搭接，都是通过热风焊接方式来完成的，进而形成一个连续整体的防水屋面。TPO单层屋面系统卷材固定安装之中，存在有传统机械固定工艺以及无穿孔机械固定工艺这两种，后面的这种工艺能够有效地确保卷材的完整性，在减少对于钢板结构破坏的同时，还能提高屋面系统的整体性，进而降低渗漏风险，并且提升防水工程的耐久性与可靠性。

1 项目防水系统设计

1.1 项目概况

柳州市鱼峰区有一处厂房，其屋面是钢结构打造的厂房金属屋面，它的总建筑面积可达16530平方米那么大的面积，并且被划分成了3个屋面，其中最大的那个屋面面积大约要8500平方米，而屋面的高度最高能达到12米。这个屋面在设计的时候采用了TPO单层屋面系统，其构造层次是从上面到下面依次排列为：

1）有这样一种防水卷材，它是1.5mm厚的TPO聚酯纤维内增强型高分子防水卷材，属于P类，采用机械固定方式 。

其二，岩棉板厚度为100毫米，采用双层铺设形式，即50毫米加50毫米的结构，其密度不可以小于每立方米180千克 ,为了防潮，在岩棉保温板的上下端还应锚固玻璃丝布；。

3）0.3mm厚PE隔汽膜；

4）那具有0.8毫米厚度的双层表面镀锌的压型钢板，（其型号为YX35 - 125 - 750）。

1.2 屋面系统安装固定工艺选择

项目施工以前，项目实施的单位和参与项目建设的各方，针对金属屋面TPO防水卷材机械固定系统展开深化设计方面的沟通，依据规范并结合项目实际情形，进行了工程量清单的计算。

以该项目当中最大的屋面作为例子，屋面的高度是12m，长度为176.5m，宽度是48.2m，属于双坡矩形屋面，其坡度为3%，处在柳州市的郊区，被归为B类，压型钢板的峰峰距是125mm，固定件的承载能力设计值为600N/个，所选用的TPO防水卷材标称宽幅是2m。

就传统的那种有着穿孔机械固定工艺来展开核算，其加密区域的固定件间距核算得出的结果是0.125米，中心区域的固定间距是0.250米，而该屋面卷材以及保温层大面所需的固定件预计大约有44000套。

之后经过进一步地沟通探讨，参照国内国外类似项目的先进经验，改用无穿孔机械固定工艺来进行工程量核算，按行距0.6m核算得出，加密区固定件间距0.625m，中心区固定件间距1.0m，为了不减少保温层固定件数量，间距也选取0.625m，因为无穿孔系统卷材和保温层可共用固定件，所需数量大幅减少，仅仅需要23000套，详细计算数据如表1是这样的。

表1 柳州某厂房金属屋面固定件计算

计算依据：

1）《建筑结构荷载规范》里的GB 50009 - 2012 ，《单层防水卷材屋面工程技术规程》中的JGJ/T 316 - 2013 。

2）柳州地区，依据50年重现期，通过查询规范得出，基本风压W0为0.30kN/m2 。

3）围护结构风荷载公式Wk=βgz*μsl*μz*W0

4）边角区的宽度是，E除以10，这里的E取高度2H与迎风宽度B两者之中较小的那个数值 。

5）风荷载设计值系数Wd=1.4Wk

6）单位长度固定件数量：n=L*Wd/Wg

编号为7的固定件，其间距的表示算式是：S等于1除以n，而这个n的取值，仅能够是峰峰距处于压型钢板状态下的倍数，并且是朝着下方进行取值的情况 。

仅仅在卷材边缘，传统的有穿孔机械固定才能够进行固定，而且固定件要穿透卷材。要是按照卷材常见宽度来固定并且达不到设计要求，那么通常还要在风荷载最大的屋面边角区，裁切半幅卷材用来进行额外加固，这样就需要更多的接缝，进而会带来一定的渗漏隐患。当处在风荷载受力状况下，因为有穿孔固定件只能顺着卷材搭接分布，所以在抗风揭过程中卷材容易受力不均，再加上其本身已经对卷材造成了穿透破坏，因此所能承受的极限风荷载，相较于无穿孔工艺来说是比较低的。两者风荷载试验受力对比如图1所示。

图1 有穿孔（左）与无穿孔（右）风荷载受力试验对比

无穿孔机械固定系统具有以下几方面优势：

这个工艺，没有穿透破坏卷材而言行其事，切实有效地确保了卷材的完整性，进而降低了渗漏方面的隐患,。

2）无穿孔固定件的分布呈现出更为均匀的状态，这种均匀分布使得单层屋面卷材在受力方面更加趋于合理，进而能够承受的风荷载极限变得更高 ， 。

三个，因为，固定件，均匀分布，所以，卷材，更加紧密地，贴伏于，基层之上，能够，有效地，减少，卷材，摆动，以及，由此，产生的，磨损，甚至，破坏 ；。

屋面边角加密区，无需再裁切卷材来加密固定，能减少搭接，进而相应降低渗漏风险。

它跟保温层一块儿统一固定，能够把紧固件的数量减少百分之二十到百分之五十，与此同时，还能降低对钢板结构所造成的破坏，进而可以更好地确保系统的安全性 。

1.3 无穿孔焊接工艺原理

专用无穿孔固定垫片被应用于无穿孔机械固定工艺，螺钉、金属压条等配套材料与之搭配，保温层、TPO防水卷材以及其他层次被直接固定在金属屋面基层或结构檩条上，图2为其屋面系统构造。工艺原理是这样的，首先， 在加热器中，电流通过电磁感应会产生热量，这个热量在加热卷材之际，会透过卷材达成一个作用，即把下部金属垫片上涂抹的特殊涂层与卷材进行焊合。并且，要在加热部位放置带有磁性的散热工具，此工具能把金属垫片吸附在其底部，在对垫片进行冷却的同时，还能加固焊接强度，最终这样一来就可以达成无穿孔固定的效果。另外，固定件需要和保温层一同设置固定 。

图2 TPO单层屋面无穿孔机械固定系统构造

2 TPO防水卷材无穿孔机械固定工艺

2.1 机具准备

1）铺设TPO呀：有用于固定以及收口的压条，还有焊绳，耐候相关的密封胶，自动进行焊接的机器，手持的焊枪等等 。

2）不存在穿孔情况的焊接方式：不存在穿孔的焊接机器，不存在穿孔的垫片物品，用于放置垫片的套管，起到固定作用的螺钉（该螺钉通过了能够抵抗盐雾侵蚀达1000小时时长的试验）。在图3之中，位于左边部位的为TPO这种不存在穿孔的焊接机器，位于右边部位的是起到固定作用的零部件 。

图3 TPO无穿孔固定件及焊接机

2.2 施工工艺流程

2.3 无穿孔施工具体操作及注意事项

2.3.1 基层处理

在施工之前，核对屋面基层状况，以此来保证屋面安装稳固、持久、不存在锈迹、没有裂缝，清理掉疏松颗粒、孔洞以及尖锐凸物，还要去除其他可能会妨害整个系统的杂物。

2.3.2 隔汽层铺设

作为隔汽层，该项目选用的是具有一定强度的、隔强功能的PE膜类材料，以此来防止水汽渗透进去。对于PE膜搭接边以及节点周边部位，运用了丁基防水密封胶粘带进行密封和固定。在过往的项目当中，有选用轻质无纺布当作隔汽层的情况，不过因强度不够容易破损，并且也不容易隔绝水汽，进而容易让保温层受潮，最终效果不太好，所以不建议去采用。

2.3.3 保温层铺设及固定件设置

此采用尺寸为1.2m×0.6m的岩棉板作为保温层的项目，参照JGJ/T 316—2013，每块板至少要设置2个固定件，岩棉板与其他保温板固定件数量要求对比见表2，并且要沿长向中线来布置，安装之前要保证基层是干燥的，分层铺设的保温板，其接缝要彼此错开钢结构女儿墙做法，防通缝，接缝拼装要严密，必要时要用同类材料嵌填空缺部位，以此来避免冷箱现象。

保温层跟卷材一同固定，全都采用专用无穿孔固定件，位置以及数量依照深化设计来布置，钻孔之前在保温层上开展网格化弹线定位。固定之前进行预钻孔以及抗拔测试，保证螺钉在金属基面上的抗拔力符合规范要求。固定件都在压型钢板的波峰上固定，并且垂直于屋面板。无穿孔垫片固定之后应平行于保温板表面，不可以将垫片过度地固定进保温层，而且不得过度倾斜，方便后续垫片焊接操作。

表2 板状绝热材料固定件数量和位置

JGJ/T 316—2013 表 6.3.4

2.3.4 防水卷材预铺

进行卷材预铺之时，首先要将卷筒状的卷材，以自然状态展开于已布置妥当的保温层之上，使其呈现出平整且顺直的状态，进而释放卷材内部所蕴含的应力，以此减少卷材表面出现的褶皱现象，并且要依据施工现场的实际状况，对卷材实施适当的剪裁操作，最终要确保卷材的搭接宽度以及错缝方面的要求得以达成。

2.3.5 TPO防水卷材无穿孔焊接工艺

首先，要确认稳压器已经和电源接通，并且没有其他机器连接在这个设备上面，然后，在电源稳定运行之后，再把无穿孔焊机的电源线接到设备上，最后，开机去进行试焊 。

试焊之际，裁切一块卷材，将其与垫片空铺于平面之上 ，按照仪器操作规范，把卷材焊接至垫片上面，之后把磁性散热器放置在焊合后的垫片上方予以冷却 ，与此同时强化焊接强度 ，在那焊接后的垫片上放置至少45秒 。当焊接面彻底冷却后 ，取下卷材开展剥离测试 ，查看焊接是否足够充分 。当施工环境温度变化超过5℃时 ，再次进行试焊 。

试焊结束以后，从角边区这类加密区着手固定件开展无穿孔焊接，然后再去进行非加密区焊接，整体而言依照卷材的铺设方向逐个焊接卷材。冷却器的磁铁会吸附铁渣等杂质，所以每次施工之前要对冷却器底面予以检查，要是杂质较多马上清理。

2.3.6 防水卷材大面接缝焊接

将卷材长边搭接边，运用自动焊机来进行施焊，而短边搭接以及细部处理选择手持焊枪予以焊接。无穿孔系统的搭接宽度通常是80 mm。

卷材长边大面积焊接时所用的焊接机焊接，其程序是，把卷材搭接宽度予以调整，将焊接参数来设好，把焊机进行预热，开展焊接操作，对焊缝做检查 。

手持焊枪来进行焊接，其主要是应用在卷材短边焊接以及细部处理方面，程序是这样的，先调整卷材搭接宽度，接着设置焊接参数，然后预热焊枪，之后进行点焊，再进行预焊，随后是终焊，最后还要进行焊缝检查。

焊接时处于T型搭接处，要针对焊接机实施加压处理，让焊接达到密实状态，而且要运用均质圆形片来做修补加强工作，防止出现虚焊情况以及通缝现象，进而避免产生渗漏隐患。

当日铺设的卷材，还有保温层，要在当日达成焊接，况且对于每日施工之后所留存的未完工部分，运用胶带以及有效的遮蔽防雨举措加以保护，防止淋雨以及受潮 。

2.4 无穿孔施工具体操作及注意事项

2.4.1 防水卷材细部处理

屋面防水大面积采用的是织物内增强（P类）TPO卷材，P类卷材是在TPO片材里加入织物网格，没有进行特殊处理时，织物网格不具有防水效果，我们模拟了一个立管模型，中间是P类TPO防水卷材，这个立管模型宽度大约8 cm，积水厚度大概10 cm，在没有施加任何压力的情况下，经过10 min左右出现了明显渗水现象（图4） 。关于P类TPO防水卷材的这种特性，鉴于TPO防水卷材在应用当中没办法避免裁切这一情况，在本项目里，对于细部节点部位，还有卷材裁切短边搭接使用之际，均采用均质H类材料来做处理，或者用覆盖条进行覆盖，以此来降低渗漏方面的隐患。

图4 P类TPO渗漏隐患测试

2.4.2 女儿墙收口处理

在女儿墙收口的那个部位，要把TPO防水卷材呢，铺设到立面那儿去，选一个合适的能上翻收口的位置，对于立面而言，是要用H类TPO卷材的，通过胶粘剂来粘贴，收口的上端呢钢结构女儿墙做法，采用压条进行固定，并且还要用密封胶去密封，就是像那个图5显示的那样 。

图5 女儿墙收口上翻推荐做法

倘若女儿墙的高度比较低，为了能够提升收口的可靠性，进而减少渗漏的风险，也能够把H类卷材向上翻折至女儿墙的外侧，然后再实施收口压条固定这个操作，接着使用专用的铝塑板进行完全的覆盖，这种方法防水的效果会更加好，可供同行进行参考。

2.4.3 内天沟拉杆特殊加强处理

在过往的诸多项目里，于拉杆相关部位进行焊接操作之时，仅仅是借助均质TPO卷材的边缘，在经过加热之后，才将其焊接于大面之上，并且，为了能够降低出现渗漏的风险，焊接缝常常需要预先留置，使其朝下，如此一来，焊接施工所面临的难度较大，焊缝的质量也很难得到保障 。

目的是解决上述难题，于是在现场额外增设了一道环形均质的TPO加强层来过渡，它通过点焊的方式固定在了天沟立面卷材的上面；在这个时候，拉杆杆身处的卷材焊接缝能够留置于正上方以此方便焊接操作得以进行，等到杆身焊接完成之后，再把拉杆卷材边缘拉扯延长的部位与环形加强层进行密封以焊实；当拉杆处卷材焊接完毕后，要先扯开环形加强层的点焊部位，然后与拉杆卷材一道把焊缝旋转到拉杆的底部，最后再将环形加强层与天沟立面卷材进行焊实（图6）。此方法在现场应用时，效果表现良好，能够降低焊接施工所存在的难度，进而保证焊缝质量，并且逐步减少渗漏出现的风险。 。

图6 檐沟拉杆增设环形加强层操作示例

2.4.4 U型压条保护

想要防止U型压条裁切之后的边缘太过尖锐从而将卷材刺破，于是在现场裁切出一小块卷材，通过焊接的方式来包裹住压条边缘的尖锐部位，以此进行保护（图7）。

图7 U型压条焊接保护操作示例

结语

本项目屋面系统的施工，其质量具备较高水准，在完工验收结束之后，历经了多次暴雨天气的考验，还经历了极端高温天气的检验，从使用直至目前，并未发现存在渗漏的情况。

对照传统的金属板屋面来看，采用机械固定这一种方式的单层屋面系统，极大地把防水保温工程的一体化给提升了，结合TPO防水卷材具备可焊性良好、拥有环保性、能够外露使用、使用寿命长久等优势，使得屋面工程的渗漏风险降低了，还延长了耐久的年限。而相较于传统的机械固定工艺而言，无穿孔系统能够提供程度更高的抗风揭能力以及相对而言的性价比方面的优势，对防水效果的长期维持有利，能够大面积应用在有着类似需求以及构造的建筑屋面当中。

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