CN103953148B - 一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，包括带网格型反梁肋的马鞍形钢筋混凝土薄壳结构面板、屋顶绿化种植构造，所述带网格型反梁肋的马鞍形钢筋混凝土薄壳结构面板包括马鞍形壳板和凸出地设置在壳板上表面的网格型反梁肋，所述壳板为标准的单块双倾的双曲抛物面扭壳，其边缘设置有边梁，所述壳板与网格型反梁肋统一进行配筋并同步整体式浇筑而成，所述屋顶绿化种植构造由下而上依次覆盖在壳板和网格型反梁肋上的防水层、耐根穿刺层、保护层、排水层、保水层、过滤层、土壤层、植被层，所述保护层上沿种植槽边缘设置有渗水管。本发明有效地克服了大跨度空间结构与屋顶绿化荷载之间的矛盾，为大空间建筑营造一种最为生态节能的屋盖体系。

Description

一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系

技术领域

本发明涉及建筑屋盖领域，尤其涉及一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系。

背景技术

屋顶绿化作为一个近年来逐渐被国内所公知与实践的节能设计手法，对于降低城市热岛效应、保持冬暖夏凉的空间环境都具有重要的意义；大空间建筑是一个空间尺度大、结构复杂、人员使用密集的建筑类型，屋盖体系是其围护结构的关键组成部分，在传统意义上，大跨度空间对屋面荷载的要求是越轻越好，屋面覆土虽然可有效地实现节能，但也增加了屋面结构的荷载负担，因此，如何处理好大跨度空间结构与覆土屋面荷载之间的矛盾是本发明考虑的主要问题；而整体绿化屋盖体系就是一个针对了部分大空间建筑屋盖结构刚度的整体性特征，从根本上去改善大空间节能效果的技术方法。在多种大跨度空间结构体系中，选择受力性能最为优越的马鞍形双曲抛物面壳体屋盖体系，该屋盖体系可以有效地承受整体绿化的巨大荷载，使大跨度空间的整体式屋顶绿化成为可能。对于大跨度空间的顶界面节能、创造宜人的空间环境具有积极的意义。

CN201310564950.2 公布了一种大跨度多曲率薄壳钢筋混凝土结构施工方法，提供了包括从图纸绘制到混凝土浇筑与拆除模版等一系列施工步骤，解决由于壳体面积大、坡度陡带来的施工困难；并未涉及薄壳结构与覆土绿化之间的关系。

CN200920096301.3 发明了一种带肋双曲线筒壁的模版设计与改进的方法，保证了带肋双曲线薄壳结构的混凝土表面均匀、对称、过渡自然的整体效果。

CN201210529806.0 公布了一种低养护生态型斜坡屋面绿化方法，解决了斜坡屋面绿化土壤易流失、绿化养护成本高等难题，防滑构件采用了金属挡板与水泥墩组合的方式，需要较为复杂的构造施工工艺，未涉及从结构角度如何解决种植结构的防滑问题。

CN201310583412.8 发明了一种屋顶绿化种植结构，通过锚固件与屋顶连接，同时与上下两层防护网状结构连接，避免层间和整体种植结构的滑动，以克服坡顶种植问题；防滑设计集中在构造设计上，未涉及结构角度的考虑。

综上所述，现有技术研究包含了较为成熟的薄壳结构与带肋薄壳结构的施工工艺、斜坡屋顶绿化的构造工艺等，但未能有较为系统的针对大空间建筑的屋顶绿化设计方式，本发明提供一种将薄壳结构与屋顶绿化构造有机整合的方式，并通过结构设计的创新手段，很好地解决屋顶绿化的防滑构件复杂、维护管理难等问题。

发明内容

针对上述技术问题， 本发明提供一种整合了马鞍形钢筋混凝土薄壳结构与整体式屋顶绿化构造的大空间屋盖体系，该体系结构性能优越、荷载承受力强、易于施工、并能从构造的角度去根本解决斜坡屋顶绿化的防滑与管理等问题。

本发明的技术方案如下：

一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，包括带网格型反梁肋的马鞍形薄壳结构面板、屋顶绿化种植构造，所述带网格型反梁肋的马鞍形薄壳结构面板包括马鞍形壳板和凸出地设置在壳板上表面的网格型反梁肋，所述壳板为标准的单块双倾的双曲抛物面扭壳，其边缘设置有边梁，所述壳板与网格型反梁肋统一进行配筋并同步整体式浇筑而成，所述屋顶绿化种植构造由下而上依次覆盖在壳板和网格型反梁肋上的防水层、耐根穿刺层、保护层、过滤层、土壤层、植被层，所述网格型反梁肋的各个种植槽底面还由上而下依次设置有位于保护层及过滤层之间的保水层和排水层，所述保护层上沿种植槽边缘设置有渗水管。

进一步地，所述壳板表面和网格型反梁肋顶面还设置有找平层。

进一步地，所述找平层采用20mm聚合物水泥砂浆经抹平而成。

进一步地，所述壳板中间的厚度为壳板曲率半径的1 / 600，其厚度朝边梁方向逐渐加厚，范围为壳体边长的1/10，所述壳板与边梁连接处的厚度为壳板中间的厚度的2~3倍。

进一步地，所述的网格型反梁肋是架设在壳面上沿直纹方向纵横相交的混凝土网格梁，梁高300mm-600mm、梁宽100mm~200mm，梁间距为4m~6m。

进一步地，所述壳板采用C40~C60混凝土强度，双层双向普通钢筋铺设，Φ15预应力钢绞丝沿壳面直纹方向设置；所述防水层包括防水涂料基层处理剂层以及紧密铺贴在防水涂料基层处理剂层上的双层3mm聚酯胎改性沥青防水卷材；所述耐根穿刺层采用单层4mm铜复合胎基改性沥青防水卷材；所述保护层采用30mm~40mm的C20细石混凝土，内配Φ6 @200x200点焊钢网，机械原浆磨平整；所述排水层采用厚度为12mm~20mm的卷材式高密度聚乙烯排水板；所述保水层采用单层20mm~40mm聚氯乙烯泡沫塑料；所述过滤层采用单层聚酯无纺布；所述土壤层采用厚度为50mm~450mm轻质土壤；所述植被层采用大叶油草、马尼拉草、百慕达、假俭草 、蔓花生、铺地木蓝、吊竹草、紫锦草、紫杯苋、细叶美女樱、长春花、大波斯菊、翠芦莉 、佛甲草、万年青、垂盘草、松叶牡丹、海马齿。

进一步地，所述渗水管采用弹簧钢丝软式渗水管，管径≥50mm，每个种植槽内至少设有双向的2根弹簧钢丝软式渗水管，管外包土工布一层。

进一步地，所述边梁上还设置有边缘排水沟，所述边缘排水沟通过预埋在边梁中的排水管与弹簧钢丝软式渗水管相连通。

进一步地，所述轻质土壤按重量百分比包括50%田园粘质土和50%轻质骨料；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括50%田园粘质土、37.5%草炭、7.5%蛭石与5%有机肥；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括25%田园粘质土、25%草炭、25%松针土、25%珍珠岩；

所述轻质土壤按重量百分比包括30%田园粘质土、40%草炭、30%松针土；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括25%轻沙壤土、50%腐殖土、20%珍珠岩、5%蛭石。

与现有技术相比，本发明有机地整合了马鞍形薄壳结构与屋顶绿化构造，并通过网格型反梁肋、防滑、排水系统等技术方案，解决了大空间马鞍形薄壳整体屋面绿化的设计难题，为大空间建筑营造一种最为生态节能的屋盖体系，施工方便成本低，节能环保。

附图说明

图1为本发明实施例的屋盖中部截面示意图。

图2为图1中钢筋分布示意图。

图3为本发明实施例的屋盖边缘截面示意图。

图4为图3中A处放大示意图。

图5为本发明实施例的屋盖展开平面俯视示意图。

图6为本发明实施例的屋盖主视示意图。

图7为本发明实施例的侧视示意图。

图中：1-壳板、101-网格型反梁肋、102-种植槽、 2-找平层、3-防水层、4-耐根穿刺层、5-保护层、6-排水层、7-保水层、8-过滤层、9-土壤层、10-植被层、61-渗水管、62-排水管、63-边缘排水沟，64-边梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例

参见图1~图7所示，一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，包括带网格型反梁肋的马鞍形薄壳结构面板、屋顶绿化种植构造，所述带网格型反梁肋的马鞍形薄壳结构面板包括马鞍形壳板1和凸出地设置在壳板上表面的网格型反梁肋101，所述壳板1为标准的单块双倾的双曲抛物面扭壳，其边缘设置有边梁64，所述壳板1与网格型反梁肋101统一进行配筋并同步整体式浇筑而成，所述屋顶绿化种植构造由下而上依次覆盖在壳板1和网格型反梁肋101上的防水层3、耐根穿刺层4、保护层5、过滤层8、土壤层9、植被层10，所述网格型反梁肋101的各个种植槽102底面还由上而下依次设置有位于保护层5及过滤层8之间的保水层7和排水层6，所述保护层5上沿种植槽102边缘设置有渗水管61。

其中，所述壳板1与网格型反梁肋101的施工过程入下：

1）确定壳板1中心厚度：施工前需根据屋盖尺寸条件对结构厚度进行计算验证，结构条件采用C40~C60混凝土强度；荷载条件采用1.0恒荷载+1.0活荷载+1.0覆土构造荷载，其中恒荷载取壳板自重、活荷载按照不上人屋面标准取均布1.5KN/㎡、覆土构造荷载则按照覆土类型与厚度进行换算得出；保证壳板1核心部分剪应力应满足以下条件，当剪应力水平未能达到要求时，需调整壳板1的厚度尺寸，并重新进行计算验证，直到合理为止：

τ^m max≤（0.07~0.1）f_c

式中：τ^m max——最大剪应力值，f_c——混凝土轴心抗压强度设计值（N/mm²），本实施例所述壳板1中间的厚度为壳板1曲率半径的1 / 600。

2）确定边缘加厚：在确定壳板1中心厚度值之后，在与边缘构件连接部位应逐渐加厚，范围为壳体边长的1/10以上，根部厚度为壳板1中心厚度的2-3倍，厚度变化为均匀过渡，本实施例其厚度朝边梁64方向逐渐加厚，范围为壳体边长的1/10，所述壳板1与边梁64连接处的厚度为壳板1中间的厚度的2~3倍。

3）确定壳板配筋：壳板1采用双层双向普通钢筋（HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500）Φ（6~50）@（150~300），距离边缘构件（壳板1边长的1/10）范围内弯矩和拉应力较大，故辅以局部加强配筋；于壳板1中面位置沿直母线施加无粘结预应力钢筋Φ（9~15）钢绞丝，钢筋间距根据反梁肋的间距而定；反梁肋中所配钢筋与预应力钢筋利用箍筋捆扎，使之与壳板1成为整体。

4）混凝土浇筑成型：将壳板与网格型反梁肋统一搭筋支模，进行混凝土浇筑一次成型，完成带网格型反梁肋的马鞍形薄壳结构面板，为接下来的屋顶绿化构造铺设做好准备，本实施例所述壳板1采用C40~C60混凝土强度，双层双向普通钢筋铺设，Φ15预应力钢绞丝沿壳面直纹方向设置，所述的网格型反梁肋101是架设在壳面上沿直纹方向纵横相交的混凝土网格梁，梁高300mm-600mm、梁宽100~200mm，梁间距为4m~6m。

所述壳板1表面和网格型反梁肋101顶面还设置有找平层2，所述找平层2采用20mm聚合物水泥砂浆经抹平而成，找平层设置分格缝，间隔不大于6M，缝宽5-20mm，内嵌填密封材料，上面覆盖100mm宽防水卷材，单边粘贴固定；在与突出结构的反梁肋连接处以及转角处均应做成圆弧，圆弧半径为50mm，内部排水口的落水口周围应做成略低的凹坑。

所述防水层3包括防水涂料基层处理剂层以及紧密铺贴在防水涂料基层处理剂层上的双层3mm聚酯胎改性沥青防水卷材。待基层已验收合格，清理基层，保持基层干燥、干净；将1㎡的卷材平坦地干铺在找平层上，静置3~4h，掀起检查，找平层2覆盖部位与卷材上未见水印则视为合格后，即可进行防水层3施工。首先在找平层2上满刷防水涂料基层处理剂一层，涂刷要均匀、不露底；待基层处理剂干燥后，在细部构造部位（如边梁连接处、反梁肋相交处、管道基部、落水口等部位）粘贴一层附加层卷材，宽度应不小于30cm，粘贴牢固，表面应平整无皱褶；双层3mm聚酯胎改性沥青防水卷材，卷材分为自黏型与热熔型，自黏型卷材可采用冷自黏法铺贴，热熔型卷材可采用热熔法铺贴；大面铺贴卷材时，将卷材定位，撕掉卷材底面的隔离膜，将卷材黏贴于基层，黏贴时应注意排尽卷材底部的空气，并用压棍滚压，黏贴牢固。防水层施工完成之后，进行24小时蓄水试验，以无渗漏作为合格标准；

所述耐根穿刺层4采用单层4mm铜复合胎基改性沥青防水卷材，整个屋面全部铺设，在与边梁64相接处，耐根穿刺层4应上翻至边梁64顶面外边线；在反梁肋处，耐根穿刺层4应将反梁肋全部包裹住。卷材采用热熔法进行铺贴，将防水卷材弹线定位，用汽油喷灯或火焰喷枪来回加热卷材底部，保证温度均匀，使卷材与基层满粘牢固；大面卷材在热熔法施工完毕后，搭接处需热熔封边，使之粘接牢固，无张口、翘边等现象出现，并用10cm宽的专用封边胶带将卷材接缝处粘牢；

所述保护层5采用30mm~40mm的C20细石混凝土，内配Φ6 @200x200点焊钢网，机械原浆磨平整，保护层5设置分格缝，缝间距不应大于6m，缝宽为5~20mm，缝内嵌填密封膏。保护层施工完毕之后，需要进行湿养护15天，再进行下一步的施工；

所述排水层6采用厚度为12mm~20mm的卷材式高密度聚乙烯排水板，在边长的1/10的壳体1边缘区域，聚乙烯排水板应采用专用胶水粘接方式；其他区域可以采用空铺方式。排水板的主要性能指标应满足以下要求：①重量＞6kg/㎡、②板下排水量≥10㎡/h·㎡、③单位面积承重＞159KN/㎡。渗水管采用弹簧钢丝软式透水管，管径应大于50mm，每个反梁肋网格槽内应至少保证设置有双向的2根透水管，管外包土工布一层；

所述保水层7采用单层20mm~40mm聚氯乙烯泡沫塑料，沿整个屋面进行铺设；

所述过滤层8采用单层聚酯无纺布，采用单位面积质量不小于250g/㎡的聚酯无纺布作一道隔离层，过滤层空铺于保水层之上，铺设平整无褶皱，搭接宽度不小于100mm；无纺布的搭接应采用粘合或缝合的方式，在与边梁相交处，上翻高度不小于400mm；在反梁肋相交处，应将反梁全部包裹住；

采用当地生长良好，多年生长，能满足全日照条件，耐旱、耐湿、耐瘠、耐风等多种特性的植物类型，以生长特性与观赏价值相对稳定、自播繁衍能力较强的本地植物和部分引进植物为主。可供选择的植物类型包括：①草坪：大叶油草、马尼拉草、百慕达、假俭草 ②地被植物：蔓花生、铺地木蓝、吊竹草、紫锦草、紫杯苋、细叶美女樱、长春花、大波斯菊、翠芦莉 ③多肉植物：佛甲草、万年青、垂盘草、松叶牡丹、海马齿。

所述渗水管61采用弹簧钢丝软式渗水管，管径≥50mm，每个种植槽102内至少设有双向的2根弹簧钢丝软式渗水管，管外包土工布一层。

所述边梁64上还设置有边缘排水沟63，所述边缘排水沟63通过预埋在边梁64中的排水管62与弹簧钢丝软式渗水管61相连通，遇下雨天，多余雨水经弹簧钢丝软式渗水管收集后通过排水管62流入边梁64上的边缘排水沟63内排出。

所述土壤层9采用厚度为50mm~450mm轻质土壤，其特点是质轻，保水性强，稳定性高，适用于斜坡屋面绿化的培养基质，作为选择，

所述轻质土壤按重量百分比包括50%田园粘质土和50%轻质骨料；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括50%田园粘质土、37.5%草炭、7.5%蛭石与5%有机肥；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括25%田园粘质土、25%草炭、25%松针土、25%珍珠岩；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括30%田园粘质土、40%草炭、30%松针土；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括25%轻沙壤土、50%腐殖土、20%珍珠岩、5%蛭石。

本实施例有效地整合了马鞍形钢筋混凝土薄壳结构与整体式屋顶绿化构造，并通过形成带网格型反梁肋的壳面来创造更为良好的曲面屋面绿化防滑固定条件，解决了马鞍形屋盖的整体绿化目的，施工方便，环保节能，牢固可靠，能够很好的固定绿化部分，防滑防穿刺，极好的满足了低碳低能耗的市场需求，缓解城市热岛效应。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，包括带网格型反梁肋的马鞍形钢筋混凝土薄壳结构面板、屋顶绿化种植构造，其特征在于：所述带网格型反梁肋的马鞍形薄壳结构面板包括马鞍形壳板(1)和凸出地设置在壳板上表面的网格型反梁肋(101)，所述壳板(1)为标准的单块双倾的双曲抛物面扭壳，其边缘设置有边梁(64)，所述壳板(1)与网格型反梁肋(101)统一进行配筋并同步整体式浇筑而成，所述屋顶绿化种植构造由下而上依次覆盖在壳板(1)和网格型反梁肋(101)上的防水层(3)、耐根穿刺层(4)、保护层(5)、过滤层(8)、轻质土壤层(9)、植被层(10)，所述网格型反梁肋(101)的各个种植槽(102)底面还由上而下依次设置有位于保护层(5)及过滤层(8)之间的保水层(7)和排水层(6)，所述保护层(5)上沿种植槽(102)边缘设置有渗水管(61) ；

所述壳板(1)表面和网格型反梁肋(101)顶面还设置有找平层(2) ；

所述壳板(1)采用C40~C60混凝土强度，双层双向普通钢筋铺设，Φ15预应力钢绞丝沿壳面直纹方向设置；

所述防水层(3)包括防水涂料基层处理剂层以及紧密铺贴在防水涂料基层处理剂层上的双层3mm聚酯胎改性沥青防水卷材；

所述耐根穿刺层(4)采用单层4mm铜复合胎基改性沥青防水卷材；

所述保护层(5)采用30mm~40mm的C20细石混凝土，内配Φ6 @200x200点焊钢网，机械原浆磨平整；

所述排水层(6)采用厚度为12mm~20mm的卷材式高密度聚乙烯排水板；

所述保水层(7)采用单层20mm~40mm聚氯乙烯泡沫塑料；

所述过滤层(8)采用单层聚酯无纺布；

所述土壤层(9)采用厚度为50mm~450mm轻质土壤；

所述植被层(10)采用大叶油草、马尼拉草、百慕达、假俭草 、蔓花生、铺地木蓝、吊竹草、紫锦草、紫杯苋、细叶美女樱、长春花、大波斯菊、翠芦莉 、佛甲草、万年青、垂盘草、松叶牡丹、海马齿。

2.根据权利要求1所述的一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，其特征在于：所述找平层采用20mm聚合物水泥砂浆经抹平而成。

3.根据权利要求1所述的一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，其特征在于：所述壳板(1)中间的厚度为壳板(1)曲率半径的1 / 600，其厚度朝边梁(64)方向逐渐加厚，范围为壳体边长的1/10，所述壳板(1)与边梁(64)连接处的厚度为壳板(1)中间的厚度的2~3倍。

4.根据权利要求1所述的一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，其特征在于：所述的网格型反梁肋(101)是架设在壳面上沿直纹方向纵横相交的混凝土网格梁，梁高300mm-600mm、梁宽100mm~200mm，梁间距为4m~6m。

5.根据权利要求1所述的一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，其特征在于：所述渗水管(61)采用弹簧钢丝软式渗水管，管径≥50mm，每个种植槽(102)内至少设有双向的2根弹簧钢丝软式渗水管，管外包土工布一层。

6.根据权利要求1所述的一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，其特征在于：所述边梁(64)上还设置有边缘排水沟(63)，所述边缘排水沟(63)通过预埋在边梁(64)中的排水管(62)与渗水管(61)相连通。

7.根据权利要求1所述的一种大空间马鞍形整体绿化屋盖体系，其特征在于：

所述轻质土壤按重量百分比包括50%田园粘质土和50%轻质骨料；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括50%田园粘质土、37.5%草炭、7.5%蛭石与5%有机肥；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括25%田园粘质土、25%草炭、25%松针土、25%珍珠岩；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括30%田园粘质土、40%草炭、30%松针土；

或者，

所述轻质土壤按重量百分比包括25%轻沙壤土、50%腐殖土、20%珍珠岩、5%蛭石。