屋顶绿化用网格状软体屋面覆盖系统及固定方法与流程

本发明属于屋顶绿化技术领域。

本发明涉及引用在先优先权，中国实用新型在先申请:专利名称《既有坡屋顶建筑的屋顶绿化固定装置》，专利申请号201620646981 1，申请日2016年6月27日。

背景技术：

随着城市建设的步伐日益加快，城市土地也日趋减少，城市地面的绿化面积也日趋紧张，加之城市环境的日益恶化，人们对好的空气环境质量需求日趋迫切。原有的绿化环境已经很难满足人们的需求，这就需要我们尽可能在既有状态下进行二次绿化，在既有建筑屋顶上进行种植绿化植物就是一种较好的城市更新模式。

在屋顶绿化领域中，屋顶绿化的建设需要解决屋顶承重、防水、绿化施工和维护等一系列问题。因此目前国内推行的主要是结合新建或改建建筑、进行建筑屋顶和绿化一体化设计的屋顶绿化，大量的技术研发都是针对这一建设要求开展的。然而，对于城市中数量巨大的既有建筑而言，囿于苛刻的屋顶承重条件、原有防水层的保全要求以及绿化施工和维护的各种制约，只能采用轻质、低维护的简单式种植屋面、尤其是施工便利的模块化种植槽。

既有建筑若是楼层较低的平屋顶，目前可以直接在屋顶铺设模块化种植槽而不做加固。但若是楼层较高、尤其是坡屋顶，则需要对种植槽进行必要的固定，其主要的技术瓶颈在于种植槽的安装加固如何能灵活匹配不同的屋顶形态、尤其是不同坡度的坡屋顶，并且确保不破坏原有的屋面防水层。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明目的之一给出了在先优先权技术方案，该技术方案表征为：

一种既有坡屋顶建筑的屋顶绿化固定装置，其特征在于，设计成一种网格状屋面覆盖，以固定屋顶绿化种植槽；具体包括拉索、与屋脊粘结的垫块和若干端处固定构件；在屋檐位置处安装各个固定构件；所述拉索包括若干主拉索、若干次拉索和若干斜拉绳索，各个主拉索沿屋面坡度方向布线，两端拉紧系在屋檐固定构件上；在主拉索上等距固定次拉索，形成与种植槽大小一致的网格；将种植槽放置于网格内，种植槽与屋面接触；在主拉索和次拉索的连接处再交叉安装斜拉绳索。

固定构件为屋檐卡扣或者带圈膨胀螺栓。对象为双坡屋顶时，可在两侧屋檐均使用屋檐卡扣固定拉索；对象为单坡屋顶或不适于安装屋檐卡扣时，可用带圈膨胀螺栓代替屋檐卡扣固定拉索。

进一步优化，在坡屋顶屋脊处放置预先浇筑的混凝土砌块，为主拉索的屋脊垫块，屋脊垫块表面沿屋面坡度方向留有凹槽，主拉索沿屋面坡度方向，中间段嵌入混凝土砌块凹槽，两端拉紧系在屋檐的固定构件上。

本发明目的之二在于克服现有技术的不足，首次提出一种屋顶绿化用网格状软体屋面覆盖系统及固定方法，可在既有建筑屋顶上进行绿化，大大提高城市的绿化面积，为城市发展提供了一种方便快捷的空气净化和雨水吸收方式。本发明技术方案表征为：

一种屋顶绿化用网格状软体屋面覆盖系统，其特征在于，通过设计一种“被子式”的屋顶绿化用网格状软体屋面覆盖系统，可灵活匹配不同的屋顶形态；在覆盖系统内部设置垫高支持构件，可同时提供系统内多个着力支点；在覆盖系统边缘设置端处固定构件用于提供系统边缘处的附着支点；所述覆盖系统内部设有网格结构，以固定屋顶绿化种植槽(图中6)，并且不破坏既有的屋面防水层等构造层。

所述覆盖系统包括拉索系统、垫高支持构件和端处固定构件(图中5)；所述垫高支持构件可采用预制垫件实现(图中4)，其中：

所述拉索系统包括架空的若干主拉索(图中1)、若干次拉索(图中2)和若干斜拉索(图中3)，其材料可为刚性或受拉变形不显著的塑性材料或其混合；各个主拉索沿屋面坡度方向布线，间距按照种植槽尺寸需要，两端拉紧固定在端处(如屋檐)固定构件上；在主拉索上固定次拉索(优选设计：在主拉索上等距固定次拉索)，形成与种植槽大小一致的网格；将种植槽放置于网格内，种植槽与屋面接触；在主拉索和次拉索的连接处再交叉安装斜拉索，将种植槽压紧于屋面上。

端处固定构件(图中5)可为屋檐卡扣或者带圈膨胀螺栓等，用于架空、固定拉索：对象为双坡屋顶或出檐的单坡顶时，可在屋檐处均使用屋檐卡扣固定拉索，为美观起见，卡扣可与檐口的雨水槽进行一体化设计；对象为单侧连接竖向墙面的坡屋顶或其他不适于安装屋檐卡扣时，可在竖向墙面置入带圈膨胀螺栓代替屋檐卡扣固定拉索。

垫高支持构件(优选设计：可为预制件)用于架空、固定拉索并分散系统对于屋面的压力。

进一步优化，在坡屋顶屋脊处放置垫高支持构件(图中4，是预先浇筑的、沿屋面坡度方向留有凹槽的混凝土砌块，也可以是预加工的不锈钢制或铝制构件等)，以架空、固定主拉索并使得屋脊处所受的集中压力得以分散。

进一步优化，如屋面跨度较大或形式特异，可在屋面上沿拉索方向加密垫高支持构件，进一步辅助架空、固定拉索系统并分散屋脊处所受的集中压力。

进一步优化，如既有屋顶为翘曲的变坡顶，拉索的交接处应加装联结件(图中7)，是可以有效固定拉索端、使整条拉索得以分段变形的联结构件，可借助种植槽的自重使整个系统拟合屋面的翘曲形态，应根据屋面翘曲情况和拉索尺寸进行具体设计。

本发明系统设计原理：通过可变形的结构设计，使得整个网格状屋面覆盖系统可拟合不同坡度、甚至翘曲的屋顶形态，灵活匹配各种等坡或变坡屋顶。整体受力系统的设计充分利用了既有建筑屋顶的构成条件、种植槽自身的重力及其与屋面的摩擦力，借助其自身力学平衡，减少、分散整个固定装置系统各部分的实际受力强度，从而可采用一定强度的拉索通过张拉来承担种植槽平行于屋顶平面坡向的下滑力，并通过卡扣装置进行固定，使得整个装置无需破坏既有屋面的防水构造层，也能承担屋面风荷载产生的风吸力，确保屋顶绿化实施的安全。

本发明技术的有益效果和意义：预计在城市发展中起着以下几个方面的作用：(1)城市中存在较多未设置屋顶花园的旧式房屋，本发明进行屋顶绿化的新增荷载较小，在这些房屋屋顶上基本可以实施；(2)既有建筑若是平屋顶，采用本发明提供的绿化将是较易实施的；若是坡屋顶或其他异形屋顶，本发明提供了一种简单易实施的固定方式；(3)在上海等大城市中，早些年，既有建筑实施了坡屋顶改造，至今已基本到了维修期，可以充分利用这次契机进行屋顶绿化；(4)本发明技术的屋顶绿化，提供了一定的蓄水能力，完全符合国家推行的海绵城市的发展思路。

附图说明

图1为双坡屋面的种植槽、屋脊构件、檐口构件的受力示意图。

图2为实施例1(小跨度等坡屋面)的俯视图(施工平面)。

图3为图2在I‐I处的剖视图。

图4为安装步骤图中的步骤一：放置屋脊预制件，安装屋檐卡扣(为分离式的卡扣)。

图5为安装步骤图中的步骤二：安装主拉索，拉紧固定。

图6为安装步骤图中的步骤三：安装次拉索，放置种植槽。

图7为安装步骤图中的步骤四：安装斜拉索，固定种植槽。

图8为实施例2(小跨度、单向变坡的翘曲屋面)中拉索交接处联结件7的结构示意图。

图9为实施例2(小跨度、单向变坡的翘曲屋面)的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步说明。

实施例1(小跨度等坡屋顶)

如图2‐图7所示,施工实施过程：

首先根据屋顶绿化种植槽的大小给出屋顶绿化的布置方案。

根据屋顶绿化布置方案在坡屋顶屋脊处放置贴合屋脊的预制件4(本例为混凝土预先浇筑，屋脊预制件4)，并在屋檐安装卡扣(本实施例1为分离式的卡扣，需要与种植槽位置对位)。

主拉索1沿屋面坡度方向，中间段嵌入屋脊预制件4，两端拉紧固定在固定构件5(屋檐卡扣)上，屋脊预制件4与固定构件5架空主拉索的高度应根据种植槽高度调整，建议稍低于种植槽高度。拉索端处固定构件5，在本实施例中为分离式的卡扣，卡入屋檐后可用螺栓等配件压紧固定，参见图1的檐口构件受力示意图。

在主拉索1上等距固定次拉索2，形成与种植槽大小一致的网格。将种植槽6放置于网格内，种植槽6与屋面接触，屋顶绿化种植槽与屋顶平面产生的摩擦力可消减种植槽的下滑力。

最后，在主拉索1和次拉索2的连接处再交叉安装一组斜拉索3，进一步固定种植槽6，提高整个装置的安全性。

实施例2(小跨度、单向变坡的翘曲屋面)

施工办法和步骤与实施例1的不同之处，是主拉索1的安装，需要按种植槽大小切割若干主拉索，并用拉索交接处联结件7按屋面坡度方向的总长度连接主拉索段；

如屋顶是双向变坡，则次拉索2也需分段切割并按主拉索垂直方向接入联结件7。

所述的联结件7，如图8、图9所示：本实施例为单向翘曲屋面，仅需联结主拉索，故采用螺栓压紧式联结件，以四个螺栓71固紧两片压紧片72，拉索从上下压紧片中间穿过螺栓后，通过拧紧螺栓，使压紧片压紧拉索防止滑脱。

以上两个实施例，整个系统设计合理、科学、可行，关键点的受力分析如图1所示，其中:

种植槽与屋面接触的摩擦力可部分抵消其下滑力(图1‐a)；双坡上的种植槽下滑力也可借助主拉索的张拉力平衡得以抵消(图1‐b)；

屋脊预制垫件可分散主拉索的下压力减少屋脊处所受到的压强(图1‐b)；

拉索端处固定构件的固紧螺丝可以应整个系统在端处的实际受力情况提供方向可变的摩擦力，与主拉索拉力共同实现端处的固定(图1‐c)。

各拉索无论是采用刚性或受拉变形不显著的塑性材料或刚性、塑性混合材料，均不会影响整个网格状软体屋面覆盖的灵活变形、匹配不同的屋顶形态的性能；主、次拉索连接形成的网络，可以在施工现场操作完成，也可预先在工厂按实际设计方案预先连接完成，到施工现场安装固定。