屋面结构与防水的关系

屋面结构与防水的关系

随着社会发展和进步以及人们环保意识的增强、屋顶绿化已越来越引起社会的关注。屋顶绿化的作用主要体现在：1）改变建筑环境景观；2）降低城市热岛效应；3）有利于建筑节能；4）降低噪音和净化空气。实现屋顶绿化的技术条件，包括合理的景观绿化方案和可靠的结构支撑、持久有效的防水设计。绿化屋面的形式较多，主要有种植屋面、盆栽绿化屋面、休闲花园式屋面等．这些形式可以在平屋面上实现，也可在斜屋面或地下室顶板上实现。

本文主要以平屋面种植绿化为例．介绍种植屋面各层次与防水层的关系以及常用种植屋面防水构造设计和防水材料的选用。

1 种植屋面相关层次与屋面防水的关系

种植屋面防水层与屋面其它各层次有着密不可分的关系，只有将各相关层次对防水层的作用与关系分析清楚，才能设计出合理的防水构造。

1．l 屋面结构与防水的关系

首先，种植屋面的“静荷载”和“活荷载”都会比非种植屋面增加很多，因此结构屋面板应有足够的强度和刚度，以防止结构变形过大而破坏防水层：同时，种植屋面楼板混凝土必须设计为抗渗混凝土，这样有利于整体防水效果和保温隔汽。

其次，屋面排水坡度大小对防水也有一定影响：

1）0～2％（0°～l°）的屋面坡度适合缺雨地区种植屋面。由于排水坡度小，防水层可能长期积水或处于潮湿状态，在防水层设计时，应相应提高防水等级，可采用增加一道防水层或增加防水层厚度的方法。

2）2％～36％（1°～20°）的屋面坡度可作常规防水设计。

3）36％（20°）以上的屋面由于斜度较大，防水材料要考虑在上部荷载作用下滑移的倾向。满粘法铺贴的卷材和防水涂料由于与基层粘结牢固，滑移的可能性不大；空铺法的树脂类卷材要采取增加固定点和其它防滑移的措施。改性沥青类卷材、自粘性改性沥青卷材都具有一定的蠕变性，特别在气温较高的南方地区，在重力和摩擦力作用下，滑移的可能性比其它防水卷材都大，因此使用时必须有防滑移措施，坡度过大不宜使用。

1．2 植物与屋面防水的关系

植物与屋面防水的关系主要有两个方面：1）植物根系对防水层的影响；2）植物外力对防水层的影响。植物根系对防水层的影响取决于植物根茎能否到达防水层和根茎对防水层破坏程度的大小。园林植物主要根系分布深度见表1。当种植土的厚度超过相应植被主要根系能达到的深度时，可不考虑植物根系对防水层的作用；当防水层的保护（如塑料排水板等》有足够的抗根系穿钻能力时，也可不考虑根系作用。

表1 园林植物主要根系分布深度  cm

虽然植物根系对防水层没有很强的、像尖锐物一样的穿刺性，但它会“钻”、会“撬”，有可能由于防水层的搭接缝不严密，使根系“钻”入防水层，并在防水层下发展更多的根系而破坏防水层。因此，选择防水材料时，应重视其搭接缝的严密可靠，这一条件对长期处于潮湿土中的防水材料来说也是应具备的。

植物较粗大时，为了生长和抗风力的需要，种植土必须很厚，但过重的荷载和风吹树摇的晃动力，特别是南方台风季节，会对屋面结构产生很大的变形影响。而屋面结构楼板的变形，会直接对防水层产生拉伸破坏作用，因此绿化种植品种应选择适应性强、耐旱耐贫瘠喜光、抗风、不易侧伏的园林植物，高大的乔木不宜种植。

1．3 土体与屋面防水的关系

种植土土体与屋面防水的关系主要有以下几方面：1）土体荷载对防水层的影响；2）土体干湿度对防水层的影响；3）土体酸碱度对防水层的影响；4）土体的保温性能。

种植土堆的荷载越大，对结构屋面板的变形影响就越大；土体越厚，雨后土体的保水量就越大，干湿土质量差也越大，对结构变形就越不利。结构过量变形既有可能使结构板产生开裂，也有可能造成防水层的破坏。因此，屋面结构板既要保持足够的刚度，同时也要减少屋面结构的总质量，这对防水层是有利的。

种植屋面一方面要强调排水、另一方面也要强调蓄水保水，因为植物没水是不能生长的。因此，底部土体就可能永久性处于潮湿状态，也就意味着种植屋面防水层会长期处于潮湿或浸水状态，防水层的耐水性和耐霉变性、接缝可靠性也就成了选材的重要因素。

在寒冷地区的冬季，土体还会发生冻胀情况。土体冻胀对种植土围护结构产生的推力，有可能造成围护结构立面防水层破坏和围护结构与平面之间防水层的破坏现象。因此，有可能发生冻土的地区，种植屋面围护结构设计要有足够的强度和刚度，不得发生推移、冻裂和严重变形等情况。

种植土的pH值一般为6．0～8．5，为弱酸碱性，这样的酸碱度不会对防水材料造成很大的破坏作用。某些乔木的根系会分泌出一种有腐蚀性的液体，这种腐蚀性液体对防水材料的影响程度尚不明确，但只要不让根系直接接触防水层，影响也不会太大。

土体具有很好的保温效果，种植土的体积质量一般不高于1．3 g／cm³，导热系数λ＝0.47 W／（m²·Κ），修正系数α＝1．5，计算值λc＝0．71 W／（m²·Κ），可见堆土越厚，保温效果越好。

1．4 滤水层、排（蓄）水层与防水层的关系

为了防止种植土被水带入排水层流失，在种植土下设置一层隔离过滤层。滤水层采用50～80 mm厚的中粗砂或200～400 g／m²无纺布，既可透水又可阻止泥土流失。

排（蓄）水层设置在过滤层之下，其作用是排除土中的积水，但又储存部分水份供植物生长之用。排水层采用卵石、陶粒、碎石等，粒径不大于30 mm，总厚度50～200 mm。塑料排水板是一种新型的排水系统，它比传统的卵石排水更节约空间，减轻屋面荷载；同时还能有效地防止根系的穿透，对防水层起到保护作用。而卵石或其它集料排水层铺设时，防水层上必须做保护层，否则很容易破坏防水层。

排（蓄）水层中的蓄水功能可通过提高溢水口的方法实现。塑料排水板中的双面板是具有蓄水功能的排水板，蓄水可通过提高板厚（即提高凹凸状穴洞高度）来调节排（蓄）水量。

2 种植屋面主要构造层次

2．1 保温层

种植屋面是否需要做保温层，这与种植屋面的总热阻和当地气候条件下节能要求有关，需要通过计算才能确定。下面以浙江省为例作一介绍。

浙江省属夏热冬冷地区，根据国家节能法要求，制定了浙江省《居住建筑节能设计标准》，规定了建筑屋顶传热系数Κ和热惰性指标D，见表2。

表2 屋顶的传热系数Κ和热惰性指标D

典型非保温种植防水屋面的热工计算见表3。通过对典型非保温种植屋面的热工计算，得出传热系数为Κ＝1．00 W／（m²·K），热惰性指标D＝7．81＞3．0，符合浙江省建筑节能要求的指标。在上述构造上增加20mm厚聚苯板时，K＝0．75 W／（m²·Κ），D＝7·98；增加30mm厚聚苯板时，Κ＝0．66 W/（m²·Κ），D＝8·07。

表3 典型非保温种植屋面的热工计算

严寒地区和寒冷地区需根据当地的节能标准要求，设置保温层的厚度；夏热冬冷和夏热冬暖地区的种植屋面，当种植土与各层次整体导热系数计算达到标准要求时，可不设置保温层，但要注意上人过道、天沟等无保温部位的节能构造处理。

当保温层设置在防水层之下时，保温层与结构板之间要否设置隔汽层，需根据《屋面工程技术规范》GB 50345—2004的要求进行。

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