种植屋面荷载设计

种植屋面的荷载设计
[解读]种植屋面结构要同时承受“静荷载”和“活荷载”，“静荷载”由所有的构造层共同组成，如种植层、过滤层、排水层、保温层、防水层等，要考虑这些结构层所有材料在饱和水状态下的密度。

“活荷载”主要考虑把植物本身生长产生的逐渐增加的荷载和灌溉产生的附加荷载。

1 屋顶花园活荷载的确定上人屋顶的活荷载为150 kg/m2，荷载规范规定的上述数值是指一般办公居住建筑屋顶仅为少量本楼居民工间休息和晒衣物等的活动场所。

如果在屋顶上建造花园，相对人流的数量和密度将会增加，特别是在屋顶花园中有可能进行某些小型演出或集会时，其荷载将超出150 kg/m2。

最少应与公众较多的教室、餐室食堂相近。

这时，屋顶花园的活荷载选用200~250 kg/m2为宜。

如果屋顶花园处于城市中心主要干道两侧，屋顶花园还可能成为密集人群观看节日游行或夜晚观赏节日烟火等大型活动的场所，其活荷载应参考国家荷载规范，按挑出阳台和可能密集人群的临街公共建筑挑出阳台的活荷载（250~350 kg/m2）具体确定。

屋顶花园的活荷载数值仅是屋顶设计荷载中的一部分。

它与屋顶结构自重、防水层、找平层、保温隔热层和屋面铺装等静荷载相加，才是屋顶的全部荷载。

值得指出的是，在屋顶花园设计中，屋顶花园的活荷载往往不是控制值，而屋顶花园中的种植区、水体等园林小品的平均荷载经常超过屋顶活荷载。

屋顶楼板结构设计时，因为无法按曲曲折折的园路和不规则种植池等分别配筋或选用不同荷载型号的预制楼板，一般采用较大的平均荷载，也就是说，屋顶活荷载只是一项基本值，房屋结构梁板构件的计算荷载值要根据屋顶花园上各项园林工程的荷重大小最后确定。

2 土壤结构的荷载和绿化的集中荷载2.1 土壤结构的荷载要求
土壤结构荷载要求因土壤的结构而各有不同，如挖槽原土基本为自然土质（湿容重约为1 600~ 1 800 kg/m3），可回填实施绿化。

回填厚度3 m，最低不小于1.5 m。

在中国，地下停车场顶板的绿化需要至少3 m 覆土才被承认为绿地。

但是通常情况下，没有任何一种绿化形式需要3 m的覆土。

原土的比重约为1 800 kg/m3，也就是说如果覆土厚度达到3 m，土荷载将达到5 400 kg/m3。

这样一来，主体结构就需要大量的钢筋和混凝土，这样不仅成本加高，开发商还失去了整整一层楼的开发空间。

由上面可以看出，3 m覆土显然是对资金和自然资源的浪费。

根据不同植物对基质厚度的要求，可以通过适当的微地形处理或种植池栽植进行绿化。

屋顶绿化植物基质厚度要求见表1。

在实际操作中，还应该把防水层、排水层等考虑进去，正常土层厚度应该比上述数据增加10~20 cm。

除了考虑正常的生长条件，还应该考虑到自然条件对土层的影响（如光照、温度、水分等），所以在有条件的前提下，尽量把土层做得厚一些是有必要的。

屋顶种植对植物生长的影响是多方面的。

屋顶绿化与大地隔离，因此供屋顶绿化的土壤，不能与地下毛管水连接。

没有地下水的上升作用，屋顶种植生长所需水分必须完全依靠自然降水和浇灌。

同时由于建筑荷重的限制，屋顶种植的土层厚度较薄，有效土壤水的容量小，土壤易干燥。

为了保证植物对水量的要求，需要频繁浇灌，这样会加剧养分的流失和土壤的盐碱化，同时土壤的盐碱化和植物根系的生长对屋面防水也带来了一定的压力。

由于屋顶种植土层薄、热容量小、土壤温度变化幅度大，植物根部冬季易受冻害，夏季易受灼伤。

2.2 绿化的集中荷载要求
不同的树木，由于其规格和木质密度的不同，重量也各有不同。

在实际操作过程中，必须严格计算，从而保证安全和建造成本。

植物材料平均荷重和种植荷载参考见表2。

2.2.1 地上部分的重量
树叶重量为：树干重量乘增重率，即W=kπ（d /2）2Hw （1+ p）
W—树木地上部分的重量；d—目测直径，m；H—树高，m；k—树干形状系数（因树种树龄而不同，约为0. 5）；w—树干单位体积的重量；p—依树叶多少的增重率（0.2~0.3）。

2.2.2 地下部分的重量
W=kπA2w
W—树木地下部分的重量；A—根坨直径（通常A=4D+0.12，D为根部直径，m），m；d—目测直径，D=1.5d （d>0.2 m )D=2- 2.5d（d<0.2 m）；k—根坨形状系数（浅根乔木=7/48，落叶乔木=1/8，深根乔木=1/6）；w—每单位体积根坨的重量。

通过了解屋顶花园的荷载等技术问题，使屋顶花园不仅可以在新建房屋上建造，也可以在部分满足承载力要求的已建楼房上改造，使城市环境有所改善，提高绿化覆盖率。