专利名称：金属平台屋顶结构的隔热方法
本申请是1996年5月14日提交的未结案申请08/645993的部分继续申请。
本发明涉及一种商品建筑房屋和工业建筑房屋用的隔热式金属屋顶结构的建造方法。
金属屋顶结构通常具有一个由许多根结构梁如桁架、轻型托梁、檩条构成的构架。屋顶通常是隔热的。现在已经采用了各种建造隔热式屋顶结构的方法。
第一现有技术的屋顶包括许多根沿一个方向横贯房屋的椽梁和许多根彼此平行地安装在椽木顶部上的且沿垂直于椽木的方向延伸的檩条。屋顶结构采用了位于檩条间区域内的长条柔性隔热材料。由于柔性隔热材料可被放置在位于檩条间的区域内，所以可以在这种隔热式屋顶结构中采用较厚的隔热层，由此产生了一种具有较好的隔热性能或R值的屋顶结构。可以沿檩条的长度方向铺设隔热材料或沿垂直于檩条的方向横向铺设隔热材料。采用了各种支撑隔热材料的方法，其中采用了固定在或覆盖在形成格构的整个檩条上的安装夹板或钢丝网。这被称为夹层。接着，将一块通常由乙烯树脂构成的且作为隔汽层的薄板铺盖在格构上并将隔热材料铺放到相邻檩条之间和整块薄板上。
某些系统没采用格构，而是用薄板本身支撑隔热材料。支承板从相邻檩条上悬垂下来，而隔热材料放置在支承板上面。已利用小车来帮助发送支承板。小车定位于檩条的顶部上并且在屋顶的建造过程中沿檩条的长度方向运动。将一卷支承板材安装在小车上且使支承板是从所述薄板卷中放出来的，它们被安置在檩条的顶部上。当小车沿檩条长度移动时，将支承板覆盖在整个檩条上。采用小车通常极大地缩短了施工时间并降低了隔热材料的安装成本。
接着，将金属板固定在位于隔热材料上方的檩条上。由于金属板呈长条形且屋顶通常具有两个斜坡段，所以习惯地沿屋顶结构的长度从一侧到另一侧地建造屋顶。工人站在先前铺好的屋顶段上以便建造下一段屋顶。由于金属板易于受室外天气环境的影响，所以将金属板紧固在一起从而形成防水密封结构，由此形成了防水屋顶结构。金属板由较贵重的材料如镀锌钢、镀锌铝或铜构成。金属板通常具有互锁的结构和预先施加的密封剂。由于板材的成本和与板材的安装有关的人工成本的缘故，这些防水密封方法的成本较高。
第二现有技术的屋顶结构具有许多安装在支撑主梁上的平行桁架或轻型托梁。屋顶结构具有固定在桁架上的廉价金属上承板。通常，金属上承板不固连在一起地形成防水密封结构且它们是由廉价金属构成的。接着，将刚性隔热板如苯乙烯泡沫板或高密度玻璃绒铺盖在金属上承板的顶部上。在某些环境中，如在寒冷的气候中，由于刚性隔热板的厚度增加，在此隔热式屋顶结构中再设置附加的刚性隔热板层具有降低的成本效果。因此，很难在这种隔热式屋顶结构中经济地获得较好的隔热性能。防水膜如柔软的橡胶膜或组合屋面系统(BUR)被铺盖在整个刚性隔热板上。如果在这些覆膜中形成漏缝，则刚性隔热板被水浸泡，从而降低了屋顶结构的隔热性能。
尽管上述屋顶结构可以满足人们的要求，但人们通常希望设计出一种具有较高隔热性能的即具有高R值的低成本屋顶结构。另外，人们也希望设想出一种用于建造一种可以经济高效地施工的屋顶结构的方法，此方法用于建造一种具有较高隔热性能的屋顶结构且它可保护屋顶结构中的隔热材料不受水的侵袭。
现在已经设想出了一种建造屋顶结构的改进方法，它既经济又高效并且可具有较高的隔热值。通过将柔性隔热材料安装在桁架之间并将金属上承板铺设在桁架上然后给金属薄板平屋顶涂覆暂时性防水密封剂来建造屋顶结构。随后，将永久性防水膜覆盖在金属薄板平屋顶的顶面上。此方法允许柔性隔热材料免于在建造屋顶结构的过程中在施加永久性防水膜之前受到水的侵袭。永久性防水屋顶结构具有较强的隔热性能。
本发明涉及一种用于建造一种具有许多平行地间隔布置的桁架的屋顶结构的方法。放出一块支承板，从而支承板从相邻桁架的顶部悬垂下来。所述支承板最好是从一辆小车中放出的，所述小车在建造屋顶结构的过程中沿桁架的长度移动。将柔性隔热材料放置在支承板上，从而所述支承板支撑所述柔性隔热材料。将金属上承板重叠地固定到桁架的顶部上，由此构成了一个具有接缝的金属薄板平屋顶。将暂时性防水密封剂涂覆到金属薄板平屋顶上以使柔性隔热材料免于在施加永久性防水膜之前受到水的侵袭，由此形成了部分完工的屋顶结构。所述的暂时性防水密封剂可在金属上承板的重叠区涂覆在金属上承板之间或可以涂覆在金属薄板平屋顶的接缝上。随后将刚性隔热板和防水膜覆盖在金属薄板平屋顶上，从而形成彻底地永久性防水的屋顶结构。
图1是现有技术的屋顶结构的示意剖视图，其中在檩条之间安放了柔性隔热材料。
图2是另一个现有技术的屋顶结构的示意剖视图，其中在桁架上方安装了刚性隔热材料。
图3是用于放出隔热材料和支承板的本发明小车的示意侧视图。
图4是示出了用于两块相邻金属上承板的暂时性防水密封结构的示意放大剖视图。
图5是根据本发明建造完工的屋顶结构的示意剖视图。
在图1中示出了一种整体由10表示的现有技术的屋顶结构。此屋顶结构具有许多根沿一个方向横贯房屋的平行椽梁12和许多根彼此平行地安装在椽梁顶部上且其走向垂直于所述椽梁的檩条14。一块支承板16横铺在相邻的檩条之间，并将柔性隔热材料18铺设在支承板的顶面上。接着，将金属板20固定到在隔热材料上方的檩条14上，从而使支承板的边缘夹固在檩条和金属板之间，由此支撑所述的支承板和柔性隔热材料。由于金属板暴露在外界气候环境中，所以将金属板连接起来从而形成防水密封结构，由此形成了防水屋顶结构。例如，金属板通常具有内联锁结构，所述内联锁结构具有事先涂覆在联锁区内的密封剂。金属板是由比较昂贵的材料如镀锌钢、镀锌铝或铜制成的。
图2示出了另外一种整体由30表示的现有技术的屋顶结构。该屋顶结构包括许多根安装在支承主梁(未示出)上的平行轻型托梁或桁架31。一块金属上承板32被固定在桁架上。刚性隔热板34被安放在金属上承板的顶部上。接着，将一块防水膜36铺设在刚性隔热板的顶部上，由此形成了防水屋顶结构。
在图3中示出了一种整体由40表示的且利用本发明的方法而部分建造完工的屋顶结构。此屋顶结构是由主梁(未示出)支撑的。桁架31彼此平行地间隔开。桁架的中心间距通常为4英尺(1.46m)。如图5所示，桁架包括一个顶部42和一个垂直部44。屋顶结构也可能是用轻型托梁或其它类似构架建成的。在本说明书和权利要求书中采用的“桁架”一词不仅包括了传统的桁架，而且也包括了轻型托梁和其它类似结构件。
笼统地讲，部分完工的屋顶结构40是利用一辆跨在桁架顶部上且在如箭头48所示的下游方向上沿着桁架的长度方向行驶的小车46而建成的。当小车移动时，从板卷52中放出一片支承板50。支承板覆盖在相邻桁架的顶部上，从而支承板从桁架的顶部悬垂下来。支承板支撑着一层放置在位于相邻桁架间的支承板顶部上的柔性隔热材料54。柔性隔热材料是从隔热材料卷56中放出的。
小车46的长度可最大长到屋顶本身的宽度。小车最好由许多可连接在一起的小车节构成，从而这些小车节可跨越屋顶斜坡段的整个宽度。接着，通过牵引机构如绞车(未示出)使小车沿下游方向48经过整个桁架，从而所有的小车节一致地移动。
由于支承板覆盖在相邻桁架的顶部上，所以支承板的整个宽度大于桁架间的距离。因此，相邻支承板卷不在同一直线上且它们必须是略微错开的。通常，一个小车节占据两个桁架跨度，即，长度约为10英尺(3.7m)。最好，各小车节具有一个前置的隔热支承板卷52和一个后置的隔热支承板卷61，每一卷用于两个相邻桁架跨度中的每一个跨度。当小车沿下游方向移动时，来自后置卷61的支承板边缘将覆盖在来自前置卷52的支承板边缘的上面。因此，许多段分别具有一个前置卷和一个后置卷的相同小车节可以被连在一起，其中的各卷与一个相邻卷是错开的。
小车可以是任何适于沿桁架的顶部移动并且发送支承板的设备。如图3所示，小车46具有安全扶手62和便于工人在工作中或驱动小车时站立的行走板64。小车最好具有支撑在桁架31的顶部42上以便于运动并使小车与桁架保持对齐的沙漏型车轮66。小车还具有一个用于安装卷材52、61的框架68。尽管在图3中示出了两个支承板卷，但其中一卷是背景中示出的前置卷52，另一卷是靠前所示的后置卷61。转动杆70安装在框架上，它们横向经过整个支承板延伸且其位置略高于桁架31的顶部42，以便将支承板引向一个大致水平的位置。
如图5所示，相邻桁架31的垂直部44间的距离构成了一个隔热腔72。此隔热腔具有大致成矩形的横截面形状。均匀地用柔性隔热材料不留有较大缝隙地填充此隔热腔是有利的，由此最大限度地获得了屋顶结构的隔热效果。支承板50的目的是支撑隔热腔中的柔性隔热材料，但是支承板也可以被用作隔汽层并被设计得美观大方。可以采用一种减小卷材52和61的宽度的褶皱支承板。当将褶皱支承板铺放在隔热腔中时，它是展开的。支承板也可以具有透孔以允许隔热腔内的水逸出，由此有助于防止柔性隔热材料的隔热性能降低。支承板可以是由适用于上述目的的任何材料制成的，如它们可由乙烯基树脂或覆箔纸构成。
一块沿与下游方向48相反的上游方向从小车46起延伸的板74固定在小车上。柔性隔热材料54的料卷56可以不安装在小车上，而是安装在上述板上。此板支撑送出的支承板，从而支承板不下垂，由此将支承板的纵向边缘拉离桁架的顶部42。所述板通常位于一条位于小车46和部分完工的屋顶结构40之间的缝隙75中。此板防止了风垂直地吹过缝隙75，而这种吹动可能弄乱柔性隔热材料54和支持板50。如果足够坚固地制成上述板，则此板可用于保护工人以防止他们从已完工的屋顶段上掉下去。在本说明书和权利要求书中，术语“防掉落”是指板将承受25lbs/ft2(1200N/m2)的有效负荷。这应该足以支撑不小心踏足于此板上的工人。但是，可以以任何适当的方式构成所述板。此板可通过任何适当的机构如许多从此板垂直地延伸的钩子76固定在小车上。这些钩子简单地悬挂在小车上，由此支撑着板的一端，而板的另一端由沿桁架的顶部移动的车轮78支撑。
在柔性隔热材料被安放到支撑板上之后，将长条硬质屋面材料如金属上承板58固定到越过支撑板和隔热材料的桁架顶部上。许多金属上承板构成了一个金属薄板平屋顶59。金属上承板的连接部下压在支承板的边缘上，由此将所述边缘夹在桁架的顶部42和金属上承板之间，从而支承板支撑着桁架间的隔热材料。
金属上承板58通常具有纵向延伸的波纹以提供足够的结构强度。金属上承板最好是由其表面区未接受日晒雨淋处理的廉价材料制成的。本发明的金属上承板58被重叠地固定在桁架31的顶部上，由此形成一条如在放大的图4中更清楚地示出的接缝60。金属上承板可通过任何适当的方式如通过螺纹固定件被固定在桁架上。金属上承板由长条形的、通常是30-35英尺(10.9-12.8m)的板材构成，并且屋顶通常只有一个斜坡段。先沿斜坡段的宽度建成屋顶结构的局部，随后从一端到另一端地形成整个屋顶结构。工人站在先建成的屋顶结构的第一段上安装屋顶的下一段。小车沿桁架的长度移动并在安装每个新屋顶段时由工人驱动小车。
如前所述，图3示出了部分完工的屋顶结构40。通常，由一组屋面板隔热施工人员用上述小车系统建成部分完工的屋顶结构40地实施本发明。随后，一组盖顶施工人员将刚性隔热板82和防水膜84覆盖在屋顶结构40上以形成如图5中的86所示的彻底永久性防水的屋顶结构。由于从部分完工的屋顶结构40到全部完工的屋顶结构86之间施工的时间间隔可能长达数周，所以部分完工的屋顶结构40应该可免受中级气候条件的影响，如下雨、下雪、刮风和直接的日照。特别是要注意使柔性隔热材料不受湿气的影响。由于部分完工的屋顶结构40最终将被永久性防水装置覆盖以免受天气因素的影响，所以暂时保护的成本应该尽可能地维持在最低水平上并还能够承受有害的气候环境。本发明的方法通过在完成部分完工的屋顶结构40后将暂时性防水密封剂涂覆在廉价的金属薄板平屋顶59上而解决了这一问题。
在建造部分完工的屋顶结构40的过程中，第一金属上承板58位于送出的柔性隔热材料54和支承板58上且该金属上承板被固定在桁架31的顶部42上。如图4所示，沿第一金属上承板58的纵向边缘部分90涂覆第一层暂时性防水密封剂88。此密封剂可以是任何适于提供暂时密封效果的密封材料如通过敛缝装置施加的沥青基密封压条或玛脂胶带。当所述密封剂暴露在高温下(金属平台屋顶板处于炎炎夏日下)时，密封剂最好始终比较粘稠，从而密封剂将不会在这种情况下流出密封接触区。因此，密封剂的熔点最好高于大约165°F。更好的是，密封剂是经过氧化而具有大约165°F-200°F熔点的沥青。最佳的是，密封剂是其熔点约为165°F-185°F的沥青。这样的沥青最好在77°F具有大约为15dmm-60dmm且更好是大约18dmm-30dmm的ASTMD5透过率。
边缘部分90位于第一金属上承板的下游侧。其纵向边缘部分94位于第二金属上承板上游侧的第二金属上承板92位于第一金属上承板的顶部，从而第一、第二金属上承板58、92的边缘部分90、94相应地重叠。因此，第一层暂时性防水密封剂88将在第一和第二金属上承板58和92之间提供暂时性防水密封。在将每一块新的金属上承板固定下来后，重复上述的重叠和密封工序。相邻金属上承板的端部也是重叠的且涂覆有可提供暂时性防水密封效果的密封剂。
说明书中所用的术语“暂时性密封剂”是指任何适于提供只想给屋顶结构40提供暂时性防水系统而不是永久性防水系统的防水密封的密封材料。人们希望暂时性防水系统能够排除例如大部分雨水，但这样的防水系统不被认为是长期使用的如用于数月之久的永久性防水系统。可能无法希望这样的暂时性防水系统可防范暴雨或雪暴。
或者，可以在接缝60处涂覆第二层暂时性防水密封剂96，它位于第二金属上承板92的上游边缘95处。第二层暂时性防水密封剂96最好是通过将粘结剂喷涂到接缝60的顶部上而被涂覆。当然，第一层暂时性防水密封剂88或第二层暂时性防水密封剂96可作为用于屋顶结构40的独一无二的暂时防水密封剂被涂覆上，或者可同时涂覆这两层密封剂。
在必须在屋顶结构40中开设大孔或大开口以便容纳如管道或供热、通风和空调系统时，暂时性防水系统可包括暂时密封开口的边部以保护在金属薄板平屋顶下的柔性隔热材料。最好用一块封闭板或上承板(未示出)暂时封住隔热腔72的外露侧。封闭板可简单地是一件由防水材料制成的部件，它的形状与外露的屋顶结构86的轮廓相似。封闭板最好具有一个密封条如沥青基密封压条或双面玛
脂带，它被粘结到与屋顶接触的封闭板的边缘上。尽管封闭板不能防止水经大开口流入下面的建筑物内，但封闭板确实防止了或阻碍了水进入隔热腔并防止了损坏柔性隔热材料。
通常，一组盖顶施工人员安装刚性隔热板82和防水膜84。刚性隔热板82可以是任何适用的刚性隔热板如高密度玻璃绒(约10lbs/ft3，或约160kg/m3)、石棉、苯乙烯类泡沫，且其厚度通常约为1-2英寸(约2.5-10cm)。刚性隔热板尤其是隔离了在桁架上方的屋顶结构区域，这是因为在那里没有柔性隔热材料。防水膜可以是由任何适当的材料制成的，如它是由BUR(组合屋面)、EPDM(乙烯丙烯双胺单体)、PVC(聚氯乙烯)、改性的沥青如添加了SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)或APP(无规立构聚丙烯)的沥青。防水膜的施加形成了比较持久耐用的防水屋顶结构86。
如果防水膜产生裂缝，则刚性隔热板通常将浸泡在水中，从而降低了刚性隔热板的隔热效果。但是，漏水不易于穿过涂覆有暂时性防水密封剂的金属上承板并进而不易于损坏柔性隔热材料54。因此，由于本发明结构的大部分隔热性能是通过柔性隔热材料获得的，所以本发明屋顶结构86的隔热性能在防水膜失效的情况下很可能不会象图2所示现有技术的屋顶结构30那样受到极大的威胁。
还应该注意的是，本发明的方法提供了具有较低的成本和较高的隔热值的屋顶结构。特别是，本发明的方法允许采用较厚的隔热层并以较低安装成本的方式如通过小车进行铺设，而同时利用了较便宜的金属上承板。
显然可以从上述描述中了解到，可以对本发明作出各种修改。但是，这样的修改被认为是在本发明的范围内。
本发明可以有效地用于商品建筑房的屋顶结构的建造中。
权利要求
1．一种建造一种具有许多根平行地彼此间隔布置的桁架(31)的屋顶结构(86)的方法，所述桁架分别具有顶部(42)，该方法包括a．放出一块支承板(50)，从而所述支承板从相邻桁架的顶部垂下；b．将柔性隔热材料(54)放在支承板上，从而所述支承板支撑着所述的柔性隔热材料；c．将金属上承板(58,92)固定到桁架的顶部上，从而构成了一个金属薄板平屋顶(59)；以及d．将暂时性防水密封剂(88)涂覆到金属薄板平屋顶上以保护所述的柔性隔热材料。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，此方法还包括随后将一层防水膜(84)覆盖在金属薄板平屋顶(59)上，以提供永久性防水的屋顶结构(86)。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，此方法还包括将刚性隔热板(82)覆盖在金属上承板(58)的顶部上。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，此方法还包括随后将刚性隔热板(82)覆盖在金属上承板(58)的顶部上并接着将一层防水膜(84)覆盖在刚性隔热板上，以提供永久性防水的屋顶结构(86)。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封剂(88)是沥青，此方法还包括在涂覆沥青前使沥青的熔点约为165°F-200°F地氧化沥青的步骤。
6．一种建造一种具有许多根平行地彼此间隔布置的桁架(31)的屋顶结构(86)的方法，所述桁架分别具有顶部(42)，此方法包括a．放出一块支承板(50)，从而所述支承板从相邻桁架的顶部垂下；b．将柔性隔热材料(54)放在支承板上，从而所述支承板支撑所述的柔性隔热材料；c．将金属上承板(58,92)固定到桁架顶部上，从而构成了金属薄板平屋顶(59)；d．将暂时性防水密封剂(88,96)涂覆到所述金属薄板平屋顶上以便保护所述的柔性隔热材料；以及e．随后将一层防水膜(84)覆盖在所述的金属薄板平屋顶上，以提供永久性防水的屋顶结构(86)。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于，防水膜(84)是组合式屋面。
8．如权利要求6所述的方法，其特征在于，防水膜(84)是乙烯丙烯双胺单体。
9．如权利要求6所述的方法，其特征在于，此方法包括将刚性隔热板(82)覆盖在屋顶结构(40)上，其中刚性隔热板位于金属薄板平屋顶(59)和防水膜(84)之间。
10．如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的刚性隔热板(82)包括苯乙烯类泡沫。
11．如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的刚性隔热板(82)包括玻璃绒。
12．如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的支承板(50)具有透孔。
13．如权利要求6所述的方法，其特征在于，支承板(50)是从一个安装在一辆小车(46)上的支承板卷(52)中放出的，所述小车沿桁架(31)的长度移动。
14．如权利要求6所述的方法，其特征在于，金属上承板(58,92)具有重叠地固定在桁架(31)的顶部(42)上的边缘部分(90,94)，由此形成了一条接缝(60)。
15．如权利要求14所述的方法，其特征在于，暂时性防水密封剂(96)被涂覆在重叠的金属上承板(58)的接缝(60)上。
16．如权利要求14所述的方法，其特征在于，暂时性防水密封剂(88)被涂覆在相邻金属上承板(58,92)的重叠边缘部分(90,94)之间。
17．如权利要求14所述的方法，其特征在于，第一层暂时性防水密封剂(88)被涂覆在相邻金属上承板(58,92)的重叠部分之间，第二层暂时性防水密封剂(96)被涂覆在重叠金属上承板的接缝(60)上面。
18．如权利要求6所述的方法，其特征在于，密封剂(88,96)的熔点约在165°F以上。
19．一种建造一种具有许多根平行地彼此间隔布置的桁架(31)的屋顶结构(86)的方法，所述桁架分别具有顶部(42)，此方法包括a．放出一块支承板(50)，从而所述支承板从相邻桁架的顶部垂下；b．将柔性隔热材料(54)放在支承板上，从而所述支承板支撑所述的柔性隔热材料；c．将金属上承板(58,92)固定到桁架的顶部上以形成一金属薄板平屋顶，其中金属上承板具有重叠地固定在桁架顶部上从而构成一条接缝(60)的边缘部分(90,94)；d．将暂时性防水密封剂(88,96)涂覆到金属薄板平屋顶上以便保护所述的柔性隔热材料；e．随后将刚性隔热板(82)覆盖在金属薄板平屋顶的顶部上；以及f．将一层防水膜(84)覆盖在金属上承板上，以提供永久性防水的屋顶结构(86)。
20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，暂时性防水密封剂(96)被涂覆在接缝(60)的顶部上。
21．如权利要求19所述的方法，其特征在于，暂时性防水密封剂(88)被涂覆在相邻金属上承板(58,92)的边缘部分(90,94)之间。
22．如权利要求19所述的方法，其特征在于，第一层暂时性防水密封剂(88)被涂覆在金属上承板(58,92)的边缘部分(90,94)之间，而第二层暂时性防水密封剂(96)被涂覆在接缝(60)上。
23．如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述密封剂(88)是沥青，此方法还包括在涂覆沥青前氧化沥青，从而使沥青的熔点约为165°F-200°F。
全文摘要
本文披露了建造一种具有许多根平行地彼此间隔的桁架(31)的屋顶结构(86)的方法。各桁架具有一个顶部(42)。放出一块支承板(50),从而所述支承板从相邻桁架的顶部垂下。将柔性隔热材料(54)放在支承板上,从而支承板支撑所述柔性隔热材料。金属上承板(58,92)固定在桁架顶部上,由此形成金属薄板平屋顶。暂时性防水密封剂(88,96)被涂覆在金属薄板平屋顶上以便保护柔性隔热材料,由此形成了部分完工的屋顶结构(40)。刚性隔热板(82)和防水膜(84)随后被覆盖在金属薄板平屋顶上,由此形成了全部完工的永久性防水密封的屋顶结构(86)。
文档编号E04D15/00GK1218528SQ97194652
公开日1999年6月2日 申请日期1997年3月19日 优先权日1996年5月14日
发明者丹尼斯·K·温利克, 唐·A·奈弗尔, 理查德·T·贾尼基 申请人:欧文斯－科尔宁格公司