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屋頂花園設計關鍵技術與實證分析研究論文
摘 要：屋頂花園能夠增加城市綠地面積、環(huán)節(jié)熱島效應、提升環(huán)境品質(zhì)�；诖�，研究了屋頂花園設計中的若干關鍵技術，包括屋面荷載、屋面排水、屋面防水、植物選擇、防風設計等內(nèi)容;結構荷載包括活荷載和靜荷載;屋面防水常見的做法包括柔性防水、剛性防水、涂膜防水等。
關鍵詞：屋頂花園; 蓄排水; 關鍵技術; 案例分析
2002年10月頒發(fā)的《建設部關于發(fā)布行業(yè)標準(園林基本術語標準)的公告》中對園林基本術語的定義：屋頂花園(roof garden)是指在建筑物屋頂上建造的花園。屋頂綠化具有增加綠化面積，增加活動場地，降低建筑能耗等多方面的作用。
1 屋頂花園的功能和價值
屋頂花園對生態(tài)城市發(fā)展和建設具有重要意義。首先，屋頂花園能夠增加城市綠地面積。我國城市建設中用地空間較為局促。據(jù)統(tǒng)計，聯(lián)合國對城市規(guī)劃要求的人均綠化面積為30.00～40.00 m2，但我國人均擁有公共綠地面積僅6.49 m2。
其次，“熱島效應”是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象。城市鋼筋混凝土高層建筑和水泥地表，不利于散熱，使城市內(nèi)溫度高于郊區(qū)。綠色屋頂因為植物的蒸騰作用和潮濕下墊面的蒸發(fā)作用所消耗的潛熱明顯比未綠化的屋面大，這樣使綠色屋頂?shù)馁A熱量以及地氣的熱交換量大大減少，使綠化屋頂空氣獲得的熱量少，熱效應降低。
第三，加強水資源循環(huán)利用。屋面雨水收集利用將是城市雨水收集的重要組成部分。屋面雨水由于受污染較少，水質(zhì)較好，稍加處理甚至不需處理即可用于沖洗廁所，澆灌綠地或用作水景。屋頂綠化可以使屋頂雨水的流失量減少到原來的1/3，而其余的2/3蓄存在屋頂上，然后逐步通過蒸發(fā)和植物的蒸騰作用擴散到大氣中，從而調(diào)節(jié)城市氣候。
2 屋頂花園設計關鍵技術
2.1 結構荷載 結構荷載是保障建筑安全的重要指標。屋頂花園結構荷載包括活荷載和靜荷載，活荷載即是風、雨、雪、植物生長及人類活動等產(chǎn)生的荷載;靜荷載包括屋頂植物、鋪裝、種植土、蓄排水等質(zhì)量。荷載計算應考慮均布荷載和集中荷載，根據(jù)經(jīng)驗均布荷載不宜超過350 kg/m2，集中荷載需根據(jù)框架結構承載力驗算。為減少荷載影響，屋頂花園以“輕質(zhì)減量”為原則，首先，采用輕質(zhì)改良土壤。改良土壤主要包括珍珠巖、聚苯乙烯珠粒等多孔材料，泥炭、腐葉土、醋渣等腐蝕質(zhì)，多孔材料能夠增強種植土的透氣性，腐蝕質(zhì)能夠提供有機養(yǎng)分。其次，采用淺根性灌木、草本花卉，減少屋頂覆土厚度。采用塑料、合金等輕質(zhì)材料構成過濾層、結構層和排水層。最后，將屋頂花園中集中荷載設置在梁柱節(jié)點周邊，有效傳達集中荷載。同時，控制好風荷載對屋頂面板的彎矩影響，枝葉茂盛的喬木要設置在梁柱附近。
2.2 屋面防水 屋頂花園植物根系的穿透性，可能破壞傳統(tǒng)屋面防水層。因此，需要在傳統(tǒng)防水層的基礎上增設耐穿刺防水層。常見的做法包括：柔性防水、剛性防水、涂膜防水等。
柔性防水通過粘結劑將防水卷材和屋面結構層結合成致密、連續(xù)的保護膜。柔性防水具有較好的整體性，能夠防止溫度劇變、結構變形、不均勻沉降等導致防水屋面破壞。但柔性屋面的施工工藝較為復雜，阻擋植物根刺穿透的能力有限。因此，常在柔性防水層上設置較薄的鋼筋混凝土結構，增強屋面防水層的抗根刺能力。剛性防水層是在屋面敷設50 mm厚的細石混凝土，設置雙向鋼筋。剛性防水層能夠較好的防止植物根刺影響，但其自身質(zhì)量較大，經(jīng)溫差變化和不均勻沉降，較易產(chǎn)生開裂。涂膜防水是在屋面噴涂致密、耐磨、延展性較好的薄膜材料，具有質(zhì)量輕、密封性好、經(jīng)濟環(huán)保等特點。但涂膜防水層較難抗擊植物根刺的影響，通常在涂膜防水層上設置一道改性瀝青卷材。
2.3 屋面排水 當自然降水較多時，要降低屋面積水，減少承載壓力，進行屋面排水系統(tǒng)的設計。首先，設計坡度排水。在屋頂花園的地面上，要設置2%左右的排水坡度，形成屋頂花園的有組織排水系，排水系統(tǒng)需與建筑的雨水管、落水管、漏斗等形成良好銜接，將屋面積蓄的雨水盡快排出。其次，墊層排水。傳統(tǒng)墊層采用陶粒、石子等形成雨水的自然流通路徑。同時，抗擊植物根刺對屋面的影響，增強土層的透氣性。但傳統(tǒng)的陶粒墊層，厚度較大，自重較大，影響建筑屋面載荷。目前，推廣采用的是輕質(zhì)塑料拼裝墊層，通過正向和反向的凸臺，形成良好的支撐和排蓄水體系。在塑料拼裝墊層的下冊，設置了無紡布透水層，防止雨水中的雜質(zhì)進入墊層。最后，雨水管網(wǎng)口的設計。在屋面排水系統(tǒng)中，要防止雨水中的雜質(zhì)進入排蓄水管道系統(tǒng)。因此，在口部要設置相應的陶粒、濾網(wǎng)等景觀設施，以增強濾過性和景觀性。
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