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、環節熱島效應、提升環境品質。基於此，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、塗膜防水等。
關鍵詞：屋頂花園; 蓄排水; 關鍵技術; 案例分析
2002年10月頒發的《建設部關於釋出行業標準(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)是指在建築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，降低建築能耗等多方面的作用。
1 屋頂花園的功能和價值
屋頂花園對生態城市發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侷促。據統計，聯合國對城市規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於外圍郊區氣溫的現象。城市鋼筋混凝土高層建築和水泥地表，不利於散熱，使城市內溫度高於郊區。綠色屋頂因為植物的蒸騰作用和潮溼下墊面的蒸發作用所消耗的潛熱明顯比未綠化的屋面大，這樣使綠色屋頂的貯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，加強水資源迴圈利用。屋面雨水收集利用將是城市雨水收集的重要組成部分。屋面雨水由於受汙染較少，水質較好，稍加處理甚至不需處理即可用於沖洗廁所，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，而其餘的2/3蓄存在屋頂上，然後逐步透過蒸發和植物的蒸騰作用擴散到大氣中，從而調節城市氣候。
2 屋頂花園設計關鍵技術
2.1 結構荷載 結構荷載是保障建築安全的重要指標。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生的荷載;靜荷載包括屋頂植物、鋪裝、種植土、蓄排水等質量。荷載計算應考慮均布荷載和集中荷載，根據經驗均布荷載不宜超過350 kg/m2，集中荷載需根據框架結構承載力驗算。為減少荷載影響，屋頂花園以“輕質減量”為原則，首先，採用輕質改良土壤。改良土壤主要包括珍珠岩、聚苯乙烯珠粒等多孔材料，泥炭、腐葉土、醋渣等腐蝕質，多孔材料能夠增強種植土的透氣性，腐蝕質能夠提供有機養分。其次，採用淺根性灌木、草本花卉，減少屋頂覆土厚度。採用塑膠、合金等輕質材料構成過濾層、結構層和排水層。最後，將屋頂花園中集中荷載設定在樑柱節點周邊，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定在樑柱附近。
2.2 屋面防水 屋頂花園植物根系的穿透性，可能破壞傳統屋面防水層。因此，需要在傳統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、塗膜防水等。
柔性防水透過粘結劑將防水卷材和屋面結構層結合成緻密、連續的保護膜。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複雜，阻擋植物根刺穿透的能力有限。因此，常在柔性防水層上設定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，設定雙向鋼筋。剛性防水層能夠較好的防止植物根刺影響，但其自身質量較大，經溫差變化和不均勻沉降，較易產生開裂。塗膜防水是在屋面噴塗緻密、耐磨、延展性較好的薄膜材料，具有質量輕、密封性好、經濟環保等特點。但塗膜防水層較難抗擊植物根刺的影響，通常在塗膜防水層上設定一道改性瀝青卷材。
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，進行屋面排水系統的設計。首先，設計坡度排水。在屋頂花園的地面上，要設定2%左右的排水坡度，形成屋頂花園的有組織排水系，排水系統需與建築的雨水管、落水管、漏斗等形成良好銜接，將屋面積蓄的雨水儘快排出。其次，墊層排水。傳統墊層採用陶粒、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。但傳統的陶粒墊層，厚度較大，自重較大，影響建築屋面載荷。目前，推廣採用的是輕質塑膠拼裝墊層，透過正向和反向的凸臺，形成良好的支撐和排蓄水體系。在塑膠拼裝墊層的下冊，設定了無紡布透水層，防止雨水中的雜質進入墊層。最後，雨水管網口的設計。在屋面排水系統中，要防止雨水中的雜質進入排蓄水管道系統。因此，在口部要設定相應的陶粒、濾網等景觀設施，以增強濾過性和景觀性。
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