屋顶建筑节能

屋顶建筑节能（共8篇）

屋顶建筑节能 篇1

摘要：中国是建筑业的发展大国, 随着建筑面积的逐年增加, 建筑能耗也逐年增加, 建筑节能在建筑行业成为首要而且重大的问题。建筑围护结构 (门, 窗, 墙, 屋顶, 阴影等) 对建筑能耗的影响很大, 本文从建筑围护结构、建筑屋顶的采光与通风、保温与隔热等以及屋顶对太阳能的收集利用方面进行粗略的探讨, 为现代建筑屋顶的节能设计提供一些启示与帮助。

关键词：现代建筑屋顶,建筑节能,光电屋顶

建筑的围护结构的设计对建筑的耗能、室内空气的质量、用户活动的热舒适环境等都有很大的影响。对于建筑而言, 屋顶还是最本质的部分。屋顶的功能有很多, 可以通过屋顶的坡度、方向与方位、材料与颜色等和外部环境进行协调, 使屋顶在夏季少吸热, 冬季少损失热, 降低建筑的能耗。

1 屋顶的采光与通风

1.1 屋顶的自然采光

太阳光是安全的、洁净的可再生能源, 建筑若充分利用白天的自然光进行采光可以非常有效的达到节能的目的。建筑充足良好的采光不仅可以给人们的生活提供舒适的环境, 而且对的人心理积极向上的发展也起到很大的作用。屋顶, 作为建筑五大立面之一, 在采光方面有以下优点:一是因立面门窗的采光高度较低容易造成眩光, 而从屋顶漫射进来的自然光就不会发生这种现象;二是当建筑屋顶的采光面积与立面门、窗的采光面积相同时, 屋顶提供的照度是立面所提供的5-10倍;三是对于大进深建筑的中心功能区域或四周围合的中庭, 当立面采光无法满足要求时, 可以利用屋顶采光来弥补其不足。

屋顶采光的方式有:矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗。现代的新技术还有采光顶。

1.2 屋顶的自然通风

建筑通风是指将新鲜的空气导入人们活动的空间, 以提供呼吸的新鲜空气, 调节室内的湿度, 减少室内的污染物等。通风屋顶还可以阻隔热量进入室内, 利用屋顶设置的空气夹层的外层抵挡太阳辐射, 热量经过两次传递到达内表面, 减少传入室内的热量, 同时利用风压与热压形成的自然通风带走夹层中的热量, 降低室外热环境对建筑室内热环境的影响。

2 屋顶隔热与冷却

在夏季, 屋顶的太阳辐射很强烈。热通过辐射、对流和传导的形式进行传导, 所谓隔热就是阻止由辐射对流和传导产生的传递[1]。从这个意义上讲, 降低屋顶外表面的太阳辐射吸收率和减少辐射率, 也属于隔热。

空气对流:屋面散热量的大小与其表面对流强度有直接的关系, 材料的光滑和凸凹程度的大小也会影响屋面的冷却效果。

太阳能辐射:物体表面散热量的大小与其表面温度的4次方成正比, 与物体表面的辐射率也有较大的关系[2]。对于长波长来说, 与表面颜色无关, 粗糙面的辐射率大, 接近于1, 二铝箔那样的光滑面则很小。对于太阳辐射 (短波长) 来说, 白色的无光泽涂料容易反射太阳辐射, 但是长波长则完全吸收。所以如何增加对太阳辐射的反射、减少对太阳辐射的吸收, 对建筑节能也有影响。

蒸发潜热:水从液态变成气态的水蒸气时, 吸收四周的热量达到散热的目的。在不改变屋顶结构的前提下, 可以利用屋顶洒水、屋顶蓄水以及在屋顶种植绿色植被来降低屋顶表面的温度, 进而改善室内环境温度。屋顶洒水是在太阳光照射最为强烈的时候对屋顶进行洒水可以达到降低温度的效果, 而且这种间歇式的降温方式是比较快速、有效的。流水的屋面颜色宜为白色, 既能反射阳光, 又不妨碍辐射冷却。屋顶蓄水是指在建筑屋顶设置水箱或水池。这样的设施可以收集雨水也可以人工蓄水, 利用水 (水的比热容比较大) 蒸发吸收热量可以降低环境的温度, 达到降温的效果。水在白天吸收太阳辐射热, 夜晚是放出白天吸收的热量, 调节周围热环境, 提供舒适的生活温度和湿度。屋顶绿化是在建筑物顶部及其他一些特殊空间, 设置具有观赏性的绿色景观节点。利用植物本身的蒸腾作用和土壤中水分蒸发带走热量, 降低环境温度, 使室内变得凉爽。在屋顶上种植绿色植被不仅可以增加建筑本身的美观性, 而且树叶也可以遮挡太阳辐射。

屋顶的材料采用保水性高的材料也可以达到调节环境温度的目的。

3 屋顶集热与保温

3.1 屋顶的坡度与集热

到达屋顶的太阳辐射量与太阳入射角、屋顶坡度都有极大的关系。所以, 屋面在采用集热管集热时, 必须注意集热管的安装角度。朝南时受热量会很大, 然而在东西两面也能够有相当量的受热, 所以东西两面也有利用的价值。当受热面朝东或朝西是需要调整其角度。最简单的集热的方法就是将屋顶朝南面的表面用深色的材料, 由此来吸收部分热量。还可在屋顶安装太阳能集热管、太阳能集热板等。用朝南的大开口部位的直接获热得到的热, 得到了有效的利用, 而且通过设置附属温室还可以减少开口部位的热损失, 通过直接获得热的方式进行蓄热。

3.2 屋顶的保温

保温有两种方式:一是在提供集中供暖的前提下, 改善屋顶结构形式, 减少屋顶、墙体等热量的损失来达到保温要求;二是通过在建筑空间中添加供热设备使室内温度达到舒适的要求。保温不只是通过隔热来实现, 也不是只依靠供热来保持温度, 而要这两种方式相互结合、补充才能保持舒适的热环境。

减少建筑屋顶热量损失最主要的方法是增加屋顶的总传热系数。

4 太阳能的收集利用

建筑屋顶作为建筑五大立面中获得的太阳能最多的立面, 更需要得到充分的利用。例如, 现代建筑中的屋顶上安置太阳能集热器或太阳能板来吸收太阳能, 为居民日常生活提供热水等。因为该系统结构比较简单, 安装方便, 经济性比较高, 所以在我国得到了广泛的应用。随着现代科学技术的飞速发展, 新型技术也越来越多地呈现于人们的眼前, 其中光电屋顶是太阳能光伏建筑一体化技术中的一种。

按光伏与建筑的结合程度, 可分为光伏系统与建筑相结合、光伏器件与建筑相结合两种形式[3]。这是一个新的太阳能发电的应用概念, 是绿色环保的新技术。其形式还包括光电幕墙和光电遮阳板。第一种简称BAPV, 光伏组件系统和建筑都可独立存在。第二种是建筑与光伏器件的集成得方式中光伏组件与建筑是不可分割的, 这种方式简称BIPV, 其中的光伏器件是主体建筑的组成部分。

光电屋顶的应用是十分广阔的。光电屋顶是是光电原理和传统的墙体屋顶组合的新型建筑屋顶。这种屋顶一般采用的电学结构是单路自然能--单蓄电池结构。

在科技飞速发展的年代, 国内建筑总能耗占据了全社会总能耗的很大一部分, 热水、冬季的采暖、夏季的降温等建筑能耗约占建筑能耗的65%。降低建筑总能耗的方式中最为简单、有效的当是充分利用太阳能。因此, 全面实现光伏建筑一体化这种新技术是解决建筑能源消耗大的有效的措施之一。

5结语

随着我国经济的快速发展, 建筑总能耗的增加, 建筑的节能设计是现代建筑发展的必然趋势。而通过屋顶利用自然能源, 虽然需要有简单的装置和风机的动力等少许人工能量, 但其效果非常大。我们要充分利用降临在屋顶上的热、光、水等自然恩赐。

参考文献

[1]彰国社 (著) , 任子明 (译) 。国外建筑设计详图图集13。中国建筑工业出版社, 2004:8

[2]彰国社 (著) , 任子明 (译) 。国外建筑设计详图图集13。中国建筑工业出版社, 2004:8

[3]杨红。太阳能光伏-建筑一体化及其在美国的实施作者。工业建筑2001年7期

涞滩古镇传统建筑屋顶形态研究 篇2

关键词：涞滩古镇；建筑；屋顶

建筑是人地互动过程中，人类能动性的创造，它作为人类物质和精神文明的产物，具有时代的风貌、民族的风采以及地域的风格。在整个建筑中，和天最接近的当属屋顶，屋顶承载着天的作用，因此，在与现代建筑相比中，我国传统建筑就更注重于屋顶的营造，建筑营造者几乎把匠心都运用到了屋顶上，然后通过一系列与功能、技术和谐的完美处理，创造出极富表现力的形象，显现出丰富的装饰趣味。重庆地区由于其独特的气候、地形和历史文化，造就了其不同的地域传统建筑形态，位于重庆合川的涞滩古镇——“中国十大最美的村镇”之一，在这里就有最引人入胜的建筑：历史厚重的“瓮城”；雄伟壮观的古寺；古朴典雅的民居。因此，这里的屋顶艺术也表现出其独特的风韵。以下主要是通过对涞滩的建筑特征、屋顶的构造、屋面、屋脊等的装饰设计的分析，解读涞滩屋顶的魅力所在，进而深入地了解当地建筑。

一、涞滩古镇背景

合川涞滩古镇，坐落于渠江西岸的鹫峰山上，三面悬崖峭壁。宋代建镇，其最初是为防御外敌，寨墙全部是半米多长的条石砌成，与现代建筑构造形成鲜明对比，别具古味特色。本地的建筑是顺应当地的地形地势而建，错落有致，别致有趣。涞滩有上、下涞滩之分，下涞滩在渠江边，紧靠渠江码头；上涞滩在鹫灵峰顶，是涞滩场镇、山寨的主体部分，以顺城街为主街，两侧民居多以前店后宅的形式出现。现在我们所称的涞滩一般就是指上涞滩。

二、涞滩古镇民居

涞滩古镇的民居具有典型的川东民居特色，建筑结构以穿斗式构架为主，也有穿斗与砖石的混合结构，点缀有几处硬山封火山墙。民居的房屋两边一般采用穿斗式，中间用抬梁式，来营造相对大一点的空间。牢固的屋顶形式大多是出檐较大的悬山式，悬山屋顶的这种设计方法，不仅使建筑本身更加美观，而且挑出的屋檐也能起到很好的防水作用，使山墙的木结构不会受到雨水的侵袭，保护木料不会受到腐蚀。屋顶是用小青瓦铺成的；墙面多为竹编泥墙，也有采用木板壁；这样在视觉上就形成了一幅和谐的画面，淡雅的墙面、青色的屋顶和栗色的木构架融入在这青山绿水中，简洁清新，朴素大方。

重庆炎热多雨，古镇建筑的屋顶出檐深远，也正是为了适应这样的气候条件。由于经济的限制，民居屋顶的做法相对于北方来说很简单，基本都是椽子上放檩条，檩条上置青瓦，仰瓦和扣瓦相结合，很少有像北方屋顶的双层瓦，只有有一定等级的大宅子才会设置望板或天花。但正是由于这里屋顶大面积的青色，更显示出了当地民居纯朴、素雅的风格。屋脊的装饰也是比较简单，处于前后两坡交接处的一条正脊用几层小青瓦横向覆盖，密密麻麻和屋顶上的瓦垄相互统一，垂脊也和屋面瓦的铺设一样，纵向排列一直到头，这可以说成没有垂脊，南方多雨相对来说要多，这样的屋脊设计也是有利于雨水的排出，但是屋顶的隔热和御寒效果欠佳。民居屋脊的色彩并不突出，也没装饰图案，只是一排排简简单单的青色瓦片，色调单一，再加上整体的建筑本身的色彩处理也是主要靠各种材料的色彩，白色或灰色的墙体，覆盖青色的屋顶等营造出一幅以冷色调为主的清幽、古朴的环境画面，这些成群的古建筑在周围山川，绿树的衬托下，立刻明亮起来，在色彩关系上，周围的山川和青灰色的屋顶对比鲜明，也把建筑装饰的多姿多彩，极具地方特色。当然这些也与古寨里的色彩明艳的古寺建筑形成了鲜明的对比，不同风格的建筑在古寨里的完美融合更是给涞滩增添了靓丽的一笔。

我国传统民居建筑，有着独特的文化底蕴，其赋予屋顶的神韵也是意味深长的。涞滩古镇民居住宅建筑是普通百姓为满足自己的生活实用要求而营造的，因此这里的民居是为求安静的起居，基本都是通过加大进深或沿居住小巷建造住宅。主街顺城街两侧的民居，大多都是前店后宅、下店上宅的方式，临街以商业活动为主，铺面为木铺板，简洁朴素，其后为一进或二进院落，为居住者提供了一个安静而又舒适的居住环境。还要一提的是院落里的天井，可以说这是全宅的重点装饰部位，有的店宅还在天井中加瓖屋顶，利用屋面高差来采光通风。就像前面所说的涞滩民居中常见的一些构造与造型手法多因适应重庆夏季炎热、多雨气候特点而形成，如大出檐、多层挑 。大的出檐不仅可以防氤使得窗户部分或全部处于阴影之下，另外也可以阻挡直射阳光进入室内，减少对人体的辐射和室内墙面、地面及家具对辐射的吸收，但有利往往就有弊，大的出檐对室内的采光由很大影响，加上民居的开窗不是很大，就导致室内光线不是很好。

三、涞滩古庙建筑

寨内的古庙建筑群体，是建于唐，兴盛于宋，重建于清，曾有9宫(庵)18庙的传说，主庙二佛寺，具有深刻的二佛禅宗文化艺术内涵，集中反映了唐宋时期古代劳动人民的文化艺术结晶，给现代人留下了美好的回忆。

上殿位于鹫峰山顶，中轴线上依次为山门、玉皇殿、大雄宝殿(即佛爷正殿)和观音殿。这些建筑群体的屋顶营造也是丰富生动，山门为石质仿木结构歇山顶盖；玉皇殿为单檐悬山顶抬梁式结构；大雄殿为重檐歇山顶抬梁式结构；观音殿为悬山顶抬粱结构。二佛寺下殿濒临渠江，位于鹫峰山崖，整个大殿依山势而筑，充分利用自然的山岩坡石支撑屋顶，势如梁柱，正门的左右两端耸立着两块巨大岩石，势若天然门阙。大殿呈两楼一底，三層重檐歇山顶，明黄色的琉璃瓦顶，屋顶飞檐起脊，装饰丰富变化，砖砌石灰屋脊，脊尾用石灰做成鸱尾等装饰物，有的只是简化反用脊身翘起，下面垫点装饰物，脊的中部有彩绘花纹，有的垂脊有灰塑人物和走兽，形态盈真，动作各不相同装饰效果强烈，山花设悬鱼装饰，形式比较灵活精巧，使整个建筑的屋顶不仅有雄浑的气势，还有细部的玲珑雅致风格。

远远望去，二佛寺整个大殿若伫立于岩石上的凤凰，舒展如翼的屋顶和浪漫优雅的动感给人以飞动轻快的美感；而且整个大殿的屋顶形式和装饰艺术，在周围云烟青山绿水的环绕下，更富于灵性独特，也显得气势磅礴，雄伟壮观。二佛寺的整个建筑群，屋面结构的复杂，转折变化的建筑屋脊，明艳的色彩装饰等等，这些不管是从屋顶形式上说，还是从色彩上说，与涞滩的其他建筑的屋顶都形成鲜明的对比，显现出庄重典雅的艺术美感，也更体现出涞滩小青瓦建筑群的古朴宁静，给人们多样的视觉享受。

位于二佛殿旁的文昌宫是清代修建的戏楼，整个戏楼呈四合院建筑，布局严谨。两层的戏楼座南朝北，还有东西厢房，院北也是一座大大的房子，正面没有门窗，只有两根大柱子支撑着房屋前面的结构，在大屋子的紧北头还有一个很小的戏台，宽宽敞敞的。一楼一底的戏楼，是穿斗木构架结构，单檐歇山式建筑，前檐有四根木柱支起，抬梁有精美雕花，两边的屋檐有雕花撑弓 ，屋顶翘角丹梁，玲珑剔透，屋脊装饰简单，小青瓦上覆盖着斑驳的青苔，是其历史沧桑的写照。

四、涞滩翁城

涞滩翁城作为石筑古翁城的代表，整个翁城呈半圆形是目前重庆地区唯一完好是军事防御性堡垒建筑，具有很高的历史、艺术 、科学、和鉴赏价值。城墙上建有木结构的寨楼，青瓦、木柱、板壁、雕窗，四檐外伸，翘角当空，具有典型的清代建筑风格。

涞滩古镇建筑具有优秀的屋顶艺术，运用木结构的特点精心设计屋顶形式，除了美观和实用，更具有巴渝风采，再加上与这青山绿水的完美融合，不管是雄伟的，轻灵的，还是典雅的总是相得益彰，凝结了这里的民俗风情、审美文化、禅宗文化等历史象征与审美要素。

参考文献：

[1]刘淑婷.中国传统建筑屋顶装饰艺术[M]. 机械工业出版社，2008.

[2]王其钧.中国传统建筑屋顶[M].中国电力出版社，2009.

[3]汤德良.屋名顶实——中国建筑·屋顶[M].沈阳：辽宁人民出版社，2006.

（作者简介：霍晓娜，重庆师范大学美术学院美术学专业研究生。）

屋顶建筑节能 篇3

随着我国城市化进程的加剧, 城市规模不断扩大, 城市生态环境问题日益突出[1]。屋顶绿化泛指在各类建筑物、构筑物的顶部以及天台、露台上进行绿化, 可缓解城市土地紧张、扩大城市绿地面积, 是改善城市生态环境的有效措施之一, 也是建筑节能减排的最佳途径之一[2]。它不仅能有效缓解城市热岛效应、降低建筑物能耗[3~5], 还能增添城市景观, 使建筑物与环境更加协调统一[6,7]。

由于绿色植物本身对太阳辐射具有反射和遮挡的作用, 可使到达地面的太阳净辐射急剧降低, 单片叶子所接受的可见光大约75%被吸收, 15%被反射, 只有10%左右可透射[8]。研究表明, 屋顶绿化对环境的改善有着明显的作用[9~11]。屋顶绿化是冬暖夏凉的“绿色空调”, 夏季可最大程度降低屋顶表面温度15℃、室温2.0~2.4℃, 午后极端高温时降温作用可达到6℃;冬季绿化后的屋顶室内温度比普通屋顶室内温度高4.2℃[12]。有资料表明:夏季办公楼室内温度每降低1℃, 一般的空调器可减少5%~10%的用电量[13]。杨志强[14]等对长沙市校园楼房立体绿化的研究结果表明:降温节能效果立体绿化<屋顶灌木绿化<屋顶草坪绿化<裸屋顶, 3种绿化方式比裸屋顶降温节能分别为40.4%、34.4%和31.4%[15]。随着低碳城市和节能环保的推广, 屋顶绿化在城市中的应用越来越受到重视。目前, 有关屋顶绿化的经营方式和植物的科学配置等方面的研究较多, 但对屋顶绿化的建筑室内产生降温作用的研究还较为鲜见。本研究通过对绿化、未绿化屋顶室内温度进行同步定点观测, 比较不同类型屋顶绿化建筑室内的降温效果, 并计算出节能效益, 对于重庆市进一步推广城市屋顶绿化具有积极意义。

2 材料与方法

2.1 试验地点概况

本试验选择了重庆市园林局办公楼、重庆市风景园林科学研究院办公楼为研究对象 (表1) 。

2.2 调查内容和方法

2.2.1 观测点设置

花园式屋顶绿化室内温度观测点选择在市园林局办公楼花园式绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) , 并选择其未绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) 设对照观测点;简单式屋顶绿化室内温度观测点选择在重庆市风景园林科学研究院办公楼简单式绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) , 并选择其未绿化屋顶的4楼室内 (总共楼层4层) 设对照观测点。

2.2.2 观测方法

本试验数据观测采用testo 174H自动温湿度仪, 观测时将自动温湿度仪安装在平稳的三脚架上, 测点高度均为距地面1.5m高处。试验选择在植物降温效果最为明显的夏季7月10~12日进行3次重复观测试验, 观测日均为晴朗高温、无风或弱风 (风力小于三级) 的天气条件。观测时间从早上9:00到下午17:00, 在观测时间段内对试验组和对照组各观测点进行同步测定。自动温湿度仪设置每隔5min记录1次, 将每个正点和半点前后5min记录的温度数据平均后作为各正点和半点的温度值进行数据分析。

2.2.3 试验仪器

testo 174H自动温湿度仪 (温度测定范围为-40~85℃, 精度为0.01℃) 。

2.2.4 数据分析

在本研究中选用Microsoft Excel 2007分析软件对数据进行处理、分析, 并作图。基于数据处理结果, 将各重复试验的温度相加后取平均值, 分析并比较出不同类型屋顶绿化的建筑节能效益。

3 结果与分析

3.1 不同类型屋顶绿化日变化规律

本试验分别将每个调查样地3d内同一时刻的气温加以平均, 算得各样地不同时刻的气温, 并进行比较分析 (如图1) 。由图1可以看出每个调查点室内的温度日变化规律, 室内温度随着时间的推移呈先逐渐上升后下降趋势, 在15:30时温度均达到最大值。由图可得, 测量所得到的室内温度均较高, 3种类型屋顶的室内温度变化有显著差异, 代表裸露屋顶类型的室内温度变化剧烈且较其他类型均偏高。代表裸露屋顶的两个样地室内最高温度分别是:37.92℃、39.97℃, 平均温度分别为:35.12±3.02℃、36.67±3.36℃;简单式屋顶绿化室内最高温度35.41℃, 平均温度33.31±2.07℃;花园式屋顶绿化室内最高温度30.11℃, 平均温度28.37±1.81℃。室内温度表现为:花园式屋顶绿化<简单式屋顶绿化<未绿化屋顶, 简单式、花园式屋顶绿化降温幅度分别为:-0.73℃~2.69℃、4.45℃~10.01℃, 说明花园式屋顶绿化对室内的降温效果明显高于简单式。

3.2 不同类型屋顶绿化日平均温度比较

不同类型屋顶绿化由于其植被降温效果的差异, 其室内温度的差异较大。本试验分别将不同类型3d的温度加以平均, 算得日平均温度, 并进行比较分析 (图2) 。由图2可以看出, 简单式、花园式屋顶绿化分别能降低室内温度1.81℃, 8.31℃, 即花园式屋顶绿化对室内的降温效果是简单式的4.6倍。不同的屋顶绿化类型因植物叶面积指数的差异, 对阳光的反射率不同, 加上绿色植物的同化作用及遮荫作用, 使花园式屋顶绿化屋面的净辐射量远小于简单式屋顶绿化的屋面。同时, 花园式屋顶绿化因植物的蒸腾和蒸发作用消耗的潜热明显比简单式屋顶绿化的大。这样就使得花园式屋顶绿化屋面的贮热量以及地一气间的显热交换量大为减少, 从而使花园式屋顶绿化室内空气获得的热量少, 热效应降低[11]。因此, 花园式屋顶绿化室内的日平均温度较低, 而简单式屋顶绿化的较高。

3.3 不同类型屋顶绿化的建筑节能效益比较

耗电量主要看压缩机的功率, 压缩机功率=制冷量/能耗比, 一般空调能耗比大于3, 因此1匹空调的耗电功率一般数据为735W[13]。1.5匹的空调耗电功率为735×1.5=1.10kW·h左右, 加上10%左右的风扇等消耗[13], 每小时耗电1.21kW·h。根据屋顶绿化的降温效果和建筑节能效益, 我们对3种屋顶绿化类型办公建筑全年节电进行估算, 每天使用空调按10h计算, 未绿化屋顶室内空调耗电10×1.21=12.1kW·h。

通过对3种屋顶绿化类型进行热工测试实验, 实验得出:在一间19.35m2 (办公室大小) 的房间内, 夏季温度每降低1℃, 平均每天可节约电0.47度kW·h。因此, 市科研院简单式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化屋顶室内空调耗电平均每天节约0.85kW·h;市园林局花园式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化平均每天节约3.90kW·h。即, 简单式屋顶绿化室内空调平均每天耗电量计为11.25kW·h, 节约能源比例7.02%;花园式屋顶绿化室内空调平均每天耗电量计为8.2kW·h, 节约能源比例32.23%。

4 结语

(1) 通过比较未绿化屋顶、简单式屋顶绿化、花园式屋顶绿化室内温度的变化得出:未绿化屋顶室内温度日变化较为激烈, 且明显高于绿化屋顶室内温度, 表现为花园式屋顶绿化<简单式屋顶绿化<未绿化屋顶;花园式屋顶绿化对室内的降温效果是简单式的4.6倍。

(2) 简单式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化屋顶室内空调耗电平均每天节约0.85kW·h, 节约能源比例7.02%;市园林局花园式屋顶绿化室内空调耗电较未绿化平均每天节约3.90kW·h, 节约能源比例32.23%。

屋顶建筑节能 篇4

关键词：平改坡,节能工程,植筋,钢屋架,彩钢瓦

近些年来,在国家节能政策的号召下,各地建设单位纷纷对新建或在建建筑进行建筑节能改造或设计,竭力提高居民的居住环境,提升城市整体形象,然而许多20世纪80年代左右的旧建筑,同时也包括一些20世纪90年代以后的建筑都没有对屋顶设计给予重视,由于设计、施工、材料方面的原因而导致了屋面保温隔热效果差、房屋的“第五立面”污染屋面的渗漏等问题比较普遍,不仅影响城市面貌,而且没有将资源充分利用。

近年来在借鉴国外节能改造经验,结合自身的发展水平,各大中城市相继进行了旧城区老建筑屋顶“平改坡”工程,取得了一定的建设经验,但也遇到了一些相关的问题,本文从施工技术、项目管理、材料几方面对屋顶“平改坡”工程所经常遇到的问题进行了论述。

1 屋顶“平改坡”工程施工过程对原结构构件的植筋技术需注意的地方

植筋位置偏移和植筋不牢固不稳定是影响加层中新增圈梁天沟与原建筑物能否牢固结合的关键问题。如果要保证植筋的位置,提高植筋的稳固水平,工人所采用工具和施工方案必须符合建筑施工技术中对植筋技术的技术规定,例如植筋技术所采用的胶结材料必须具有“双保险”,即产品合格证和质量证明书,而且在进行植筋技术前应对屋顶“平改坡”的建筑物屋面防水层与原建筑屋面结构梁的距离进行测量,然后按设计方提供的图纸或方案说明确定植筋技术所采用的种植钢筋长度,同时要按相关设计要求自检种植筋的构造要求,植筋时间的选择要清晰,一般钢筋植筋应在屋面梁弹线后单独进行。普通植筋的工艺顺序一般为:钻孔→吹孔→刷孔→再吹孔→注入胶结材料→插入钢筋使之达到规定的深度,同时保证其进入新建屋面梁后有足够的锚固长度,在施工过程中应严格执行上述程序,同时应采取有效措施使植筋钢筋尽量免受外来冲击,对钢筋进行保护。如在施工中发现植筋松动,胶结材料脱起等现象应对钢筋进行重新种植。

在屋面“平改坡”工程中屋面承力的结构体系主要是采用钢屋架体系,钢屋架的施工过程一般有钢材下料、结构组焊、焊后处理、自检等,在钢材下料前下料工和监理人员应充分熟悉图纸内容,同时必须在掌握和了解施工现场具体状况、水箱和设备的标高、水箱和设备的边缘与屋面檐口的距离的情况下才能开始屋架组焊,其目的是确定施工图中标高尺寸是否能盖住屋顶水箱和设备,并且能为水箱清洗人员的进出提供足够的空间。假如施工人员和监理发现施工现场的尺寸距离无法满足实际要求,应及时与设计方联系解决。钢材质量的检验要严格按照相关规范要求执行,例如施工方应对钢材的出厂合格证书、品种、型号、规格及质量进行检验,不能盲目施工。要保证钢板厚度在允许偏差内,钢材表面如有变形一定要予以整平。防腐涂料、稀释剂等材料的品种、规格、性能等均应符合国家和行业产品标准及设计要求。在钢结构屋架组焊过程中,施焊前应将坡口50 mm范围内的熔渣、铁锈、水迹、油污清除干净,施焊中间严防漏焊、假焊,特别是多节点或节点板复杂的焊接部位,应加强对该部位的检查、验收工作,施焊结束后需对焊缝清除焊渣,在焊缝处按要求涂刷底漆和面漆,一定要严格控制焊缝质量。在全部施焊工作结束后,施工单位应保证所有焊缝做100%检查,并应符合相应施工图纸的要求,特殊焊缝须采取相应的施工保证措施,例如钢构件之间连接满焊缝长度要大于100 mm,高度5 mm,防止缺陷焊缝出现,同时焊缝感观应均匀,与本体钢材过渡平整。

彩钢瓦安装工序也是屋顶“平改坡”工程施工中必须控制好的一道工序:彩钢瓦片运至工地现场后应放在平地上,并用警示带围护起来,以防不当的外部作用导致受力变形。屋面彩钢瓦垂直运输时应采取妥善措施缓慢上运,在上运过程中保证安全不变形、漆膜不破损,运至屋面后必须平放在原有平屋面上,还要采取有关措施防止因各种原因引起彩钢瓦的坠落事故,施工人员在施工时要尽量避免踩踏彩钢瓦。安装彩钢瓦一般包括铺瓦片、紧固瓦片等,其中需要注意的事项有铺瓦的顺序和方向,多采用自左向右,紧固瓦片时要以前片瓦片为基准,逐片紧固,以防彩钢瓦下滑。为保证彩钢瓦的整体受力性能,彩钢板横向搭接不应少于一个波片尺寸,伸入屋面天沟内长度不小于150 mm,与泛水板搭接宽度不小于20 cm。冬施时,要有防滑、防冰冻、防霜措施,贴墙泛水遇墙时,其折边应进入墙内,并用水泥砂浆进行封口处理。诸如上下水管更换的施工问题,在以后的施工过程中仍需要总结和处理。

2屋顶“平改坡”工程中项目管理需要注意的事项

对于那些被改造的房屋,因此特殊的位置多处在繁华临街地段,会造成施工场地小,运输不便等问题,引发施工方与居民的矛盾十分突出,施工单位应精心组织施工安排、优化施工方案、加强和监督现场管理,最大化的避免和减少与居民的矛盾和纠纷,同时特别注意高处作业的施工防护措施,杜绝安全事故,如砸伤行人和居民、施工人员从高处跌落等。在不影响施工工期的前提下,施工方应避免夜间施工,同时要留意和保护原居民生活设施,如太阳能热水器。避免湿作业、扰民及对周围环境绿化的破坏和影响加强现场管理,避免矛盾和冲突,施工单位应按图施工,并随时与业主和设计部门配合处理技术问题。严格执行有关安全生产的政策法规和技术标准,做到文明施工,规范施工。

综上所述,如果对施工技术和项目管理两方面需要注意的事项予以重视,就可以有效提高工程质量和加快工程进度,使得屋顶“平改坡”工程成为建筑节能工程中的一项亮点工作。

参考文献

[1]韩芳垣,赵运铎.寒地居住建筑平改坡技术研究及应用[J].低温建筑技术,2005(14):106-107.

论被动式太阳能技术引入屋顶节能 篇5

20世纪20年代左右, 美国芝加哥一家报社提出了一个新的词汇———太阳能住宅。与传统住宅截然不同的是它用热水的能量来驱动设备 (包括采暖) , 并从太阳中索取热源。之后, 在1976年将太阳能住宅清晰明了的划分为主动式太阳能住宅和被动式太阳能住宅两个概念。所谓被动式即以不使用机械为前提, 完全通过加强建筑物的遮避功能, 达到满足正常室内环境的目的。

屋顶是建筑物的重要组成部分之一, 除兼具实用和美观的双重功能外, 它在节能控制方面也是重中之重的一个环节。根据实验研究表明, 改变屋顶的材质、颜色、角度、朝向和面积等方面, 使其与外部环境之间更加协调是节能环保的一个有效手段。简而言之, 尽量达到“夏季高温不吸热, 冬季低温不散热”的目的。如何将被动式太阳能技术引入屋顶节能, 不仅是本文要探讨的课题, 更是当今建筑行业重点关注的技术问题。

1 屋顶能耗分析

分析住宅的能耗是通过模拟计算的手段对建筑单体本身属性的改变来确定其对建筑能耗的影响。此外, 住宅能耗很大程度上还受地域气候差异及室内热环境的影响。因此, 建筑物的能耗分析必须注明地区及室内热环境的设定。我国大部分地区为夏热冬冷气候条件, 大体可分为两大类:需要加强冬季采暖无需加强夏季散热和需要加强夏季散热无需加强冬季采暖。用现代计算机技术精准的控制建筑因采暖或散热带来的空调能耗, 从而明确建筑因此能耗带来的耗电量。根据这个原理, 我们最终得出了建筑外围护结构 (包括屋顶、外墙、外门窗等) 与建筑能耗之间的变化规律。以深圳一栋两层住宅为例, 通过计算得出屋顶在整个外围护结构中的面积和热量占整体建筑的25%。要求居住建筑的节能目标是50%, 屋顶需达到15%~18%的节能, 由此看出提高屋顶的保温性能或散热性能对建筑的整体节能是很有必要的。

2 被动式太阳能技术的应用

屋顶的热环境和结构直接影响室内的环境质量, 也决定了建筑的节能指标。而被动式太阳能技术引入屋顶节能主要是通过以下几点实现的:屋顶的形状、屋顶的表面、屋顶的隔热保温和屋顶的冷却。

2.1 屋顶的形状

屋顶的形状大致可分为3种:平屋顶、坡屋顶和垂直面开口式天窗。不同的形式决定不同的太阳辐射量。其中, 坡屋顶的倾斜角度不同, 其承受的太阳辐射热也有差别。通常屋顶有一个最佳集热管安装角度, 采暖用的角度为纬度加15°, 制冷用的角度为纬度加5°。

我国建筑物的最大受热面为南向, 所以屋顶的集热、附设温室和直接获热设备通常设在南向。当南面不易采光时, 可利用天窗、老虎窗、活动屋顶等形式把太阳辐射热引入室内。冬季需要更多的获取并储存热量, 可增大屋顶南向面积来提高建筑物的受热量, 同时, 把北侧外墙压低或加厚来抵抗西北风的侵袭, 尽量把热损失降到最低 (如设计需要必须在朝向不利位置开设门窗洞口时, 宜采用双层或三层玻璃) 。

热量最不易散失的屋顶形式是屋脊为东西走向的建筑, 在屋脊的南北两侧架设大屋顶, 尤其是北侧的屋顶, 要降低到建筑二层附近。此形式大大降低了建筑北侧的热量损失。

2.2 屋顶的表面

屋顶的表面热平衡受到辐射、对流、蒸发等诸多条件的影响。下面对控制不同条件来影响建筑热平衡的方法进行一些简要的分析。

2.2.1 空气对流

通过控制屋顶表面的对流传热系数大小来控制散热量, 促进空气在屋顶表面流动, 提高散热。具体方法可以通过架空屋顶, 或改变朝向形成空气对流层等手段实现。

2.2.2 太阳辐射

屋顶材料表面不同颜色对太阳辐射热的吸收也不同。对于长波来说, 与表面颜色无关, 粗糙面的辐射率最大, 接近于1。但太阳辐射主要以短波为主, 而黑色的反射率最小, 所以颜色对太阳辐射吸收和反射的影响是十分显著的。

2.2.3 蒸发散热

用洒水器在屋顶均匀洒水或设计种植屋面, 利用水分蒸发带走热量, 从而达到热的控制。这两种方法在我国南部地区广泛使用且效果极佳。值得一提的是, 屋顶绿化不仅节能环保, 在艺术审美上也给建筑带来了新的设计手法。现如今, “屋顶花园”的概念已经深入人心, 在我国许多地区都有应用很好的案例。

2.2.4 现代化可变装置

屋顶受热面设计现代化的可变装置, 例如可根据室外热环境情况自动调节开闭的天窗、老虎窗、活动屋顶等。某些特殊建筑还设有屋顶水池, 可通过调节水的蒸发来控制储热和散热。

2.3 屋顶的隔热、保温

一般而言, 在接受太阳辐射热以及在接受与室外空气的热能上, 屋顶是被暴露在最严酷条件下的部位, 其隔热保温的基本原理可归纳为以下几点:1) 用隔热材料来控制热的流进流出;2) 通过屋顶里层的通风换气来排热和防止结露;3) 利用防潮片材防止湿气进入屋顶里层同时防止室内向外漏气。

2.3.1 隔热层的厚度

在寒冷地区需要屋顶有特别高的隔热性, 但在比较温暖的地区, 还需要考虑防暑, 因此隔热层的厚度要综合考虑。

2.3.2 屋顶里层的换气

酷暑季节, 屋顶里层的气温有时会高达60℃~70℃。即使有顶棚隔热, 也会有大量的热气进入室内, 将这些热气拦截在屋顶内部, 阻止它进入建筑室内破坏建筑内部的热环境, 在屋顶里层进行换气, 再排出建筑物, 减小热气对建筑主体的热环境破坏。这种在屋顶层内部的通风排气还可以避免梅雨季节潮气对建筑的影响, 改善住宅热环境, 提高舒适度。

2.3.3 减少辐射传热

屋顶面层在设计时选择表面辐射热小的材料, 这样可降低热流通过空气层的总量, 从而减少辐射传热。需要特别说明的是, 防潮层需要设置在隔热层以下。

2.4 将自然能源转变为制冷源

众所周知:“遮挡太阳辐射并通风是建筑设计的基本”。避免高温季节对建筑热环境的不利影响, 考虑太阳辐射热不侵入室内。需要明确的是, 被动式太阳能建筑设计不是单纯地遮挡太阳辐射和向外排热, 而是要积极的利用太阳辐射热来改善建筑功能的使用。也就是说, 积极地将自然能源作为夏季的制冷源引入建筑, 包括雨水的利用以及由光导管产生的光的利用等。

利用冷却空气, 常见的方法是闷顶内安装冷却板, 外部气流进入后自动冷却成冷空气。这些冷空气可及时送入室内降低室内温度, 也可以存储在闷顶内部, 在建筑需要的时候再送入室内, 起到智能调节热环境的作用。

目前常用的空气制冷手段有两种:1) 吸收外部空气, 制冷后送入室内;2) 吸收建筑内部的空气, 制冷后再循环使用。

3 结语

本文通过对屋顶能耗的分析, 提出了将被动式太阳能技术引入屋顶节能的概念, 简要阐述了一些目前技术允许的实施方法。这项研究不仅解决了环境和城市发展之间的一些矛盾, 更为今后的建筑发展方向提出了一种新的可能。当然, 被动式太阳能技术的实施需要政策上的大力扶持, 而中国现在正大力提倡绿色建筑, “绿建”作为一项硬性指标成为新建筑考核的重要条件之一, 这些都为本课题的后续研究和应用提供了坚实的保障。

参考文献

[1]彰国社, 任子明, 马俊, 等.国外建筑设计详图图集13[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

[2]涂逢祥.图书馆目录[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

建筑坡屋顶的设计 篇6

一、坡屋顶建筑

中国传统屋顶的形式为硬山、悬山、攒山、歇山、庑殿五种,根据建筑等级要求分别选用,而我们在初期的应用中,采用简单的两面坡形式,多用于一般性建筑和民居使用。随着时代的发展、社会的进步,设计师们不断地推陈出新,坡屋顶的结构形式也逐渐发展和完善,建筑造型也由此而变得丰富多彩,形成多种多样的中国式坡屋顶。

说起坡屋顶它有许多优点,从功能、构造和材料来讲,它利于挡风、排水、保温、隔热、简单、易造,便于维修,用料方便,又多为因地制宜,就地取材。从造型考虑,不论过去的宫廷式建筑,还是现代采用传统式大屋顶的重要建筑,坡屋顶都会产生一种庄重、神圣、华贵、威严之感,而对于一般的坡屋顶建筑,又会给人一种亲切、活泼、轻巧、秀丽之美。另外,从视觉环境考虑,坡屋顶不仅带来体型上的变换,而且屋顶参差不齐、高低错落,丰富了建筑的第五立面,又易丰富城市的“天际轮廓线”,有了这些优点所以坡屋顶建筑一直是群众喜闻乐见的建筑形式。

坡屋顶的形式几千年来在使用中不断地改变和发展,如为了保护墙面尽量出檐,为了出檐又不妨碍采光做成反曲状,后又发展为屋角反翘、屋面曲折等。但所有这些改进都没有冲破旧的传统形式。由于社会的进步和高科技的发展,传统的中国式屋顶逐渐显示出它的不足。今天,现代人的生活方式对建筑功能的要求也日益复杂,必然引起建筑格局以及外观的变化。像故宫和一些宫式建筑,人们尽可以赞美它的恢宏、伟大、华贵,却无法把它拉入到现代社会的生活中来,今天已没有人再愿意去住它们。一般的坡屋顶建筑,虽然造型亲切、轻盈、活泼,但由于都向大城市看齐,“方盒子”越建越多、越建越高,千楼一面的单元式住宅比比皆是,随着社会舆论对“千篇一律”的批评,我国建筑界也在考虑现代的内容如何与传统的形式和文化的影响相结合的问题。

坡屋顶是群众比较欢迎的屋顶形式,在我国有很深的群众基础,对这种旧的传统屋顶形式如何吸收现代手法加以处理,使它再登大雅之堂,近年来建筑工作者做了许多工作和尝试。随着科学的发展,昔日的木屋顶已被钢筋、水泥、混凝土代替,在传统的坡屋顶上体现了新材料、新结构、新施工技术的应用,在丰富造型方面,也想了许多办法,如将屋顶根据地形多变,体量大小,功能需求,设计成高低错落的单坡、两坡悬山屋顶,有前后等坡,不等坡,为了打破通长屋面的单调感,设置老虎窗;在斜面上穿插反坡式屋顶处理;利用半坡屋顶作适当组合;将坡屋顶延长与建筑的平台和辅助环境连成一体等等。另外,在屋顶空间利用和节约土地、节约能源等方面近年来也做了不少工作,尤其在住宅设计中,三维设计已成为目前设计中的热点,其中有不少屋顶空间利用好的实例,如把坡屋顶做成夹层,室内净高较低,在屋面开老虎窗,以增加部分层高;用夹层或错层在顶层形成特殊户型;利用屋面斜坡空间做局部跃层,增加居室面积,顶层北面做退台处理,既保证日照间距,又节约用地等。这些措施和方法,其中有些方法是行之有效可以肯定的,也有的存在着这样或那样的不足,如平面使用不够方便和空间利用不够合理等,有待进一步改进。

二、住宅坡屋顶的跃层设计

1. 坡屋顶跃层设计

对于坡屋顶跃层设计当前的做法一般有两种,第一种是顶层屋面零标高起坡,室内局部做成室内挑空,形成上下空间合二为一,在室内装修时通过楼梯、屋顶装饰、悬挂吊灯等后期处理使室内变得豪华,但这种形式屋顶空间利用率比较低,而且虽然开设部分天窗以改善阁楼的采光通风性能,但是整个阁楼还是一个“锅盖”顶,通风采光不甚理想,夏季潮湿闷热,热工性能不理想。

第二种是相应提高纵墙高度,并采取适当的退台设计,此种方式既能形成墙面上丰富的光影变化,为建筑增添层次和动感,又能增加建筑使用面积,改善通风采光效果。从室内使用角度讲,可以形成两层完全独立的空间,但又有联系,很适合两代人使用,对现在的住宅设计,这种形式是个不错的选择。但是在进行设计时,必须注意保证当地建筑日照间距。

2. 屋顶室内楼梯的设计

室内楼梯是上行至坡屋顶层内部空间的唯一的、重要的、竖向交通构件。楼梯的设计对于室内空间的划分和流线的组织至关重要。对于跃层来说,确定室内楼梯的平面位置有多种方法,一种是不破坏下层平面布局,将楼梯放置于起居厅的一角,形成独立空间,其下安排贮藏空间或展示空间。这种布置适于较大起居厅,楼梯醒目直观,利于动线集中,多为双跑或转角梯。另一种是利用下层厨房、卫生间或餐厅的上部空间作楼梯,多为转角梯。这种布置适于有较小起居厅的户型,楼梯较隐蔽。还有一种是仅利用上层空间的一部分平面作跃层,从而使剩余部分形成贯通两层的竖向空间(多位于起居厅上空)。这种布置多采用转角楼梯或螺旋楼梯。这时起居厅的外墙面积较大(高度大于一层),可尝试各种形式的窗户以丰富外部立面形象。

当前普遍做法是根据层高预留足够尺寸的楼梯洞口,待住户装修时自行安装楼梯。这时应注意与结构专业设计相协调,避免开洞口尺寸过大时加梁引起梯段高度不足。

3. 屋顶窗户设计

坡顶窗户按造型分有老虎窗、坡面威卢克斯天窗,结合不同的立面造型,还有不同造型的窗户;按材料分有木制、钢制、铝合金制、塑钢制,按通常使用规律经常使用塑钢窗,当新型材料出现后,越来越多的窗型材应用在建筑内;按开启操作方式分有平开窗、推拉窗、上悬窗、中悬窗、双悬窗及百叶窗等,根据室内使用功能,设计师可以选用不同的方式;按层数分有单层窗和双层窗,从建筑节能角度讲,经常选用单框双玻窗;而且老虎窗顶部造型有三角形、方形、折线形、弧形等多种;窗扇的采光玻璃又有白玻璃和彩色玻璃之分等。这些构成了窗户类型的多姿多彩和千变万化,极大地丰富了坡顶窗户的设计。除了造型之外,在设计中我们着重要注意采光量、景观摄入量、通风换气量以及使用便利性的考虑。

三、结语

屋顶是决定建筑轮廓的重要部分,对于建筑形象起着突出的作用。为了改变过去的“千篇一律”,当代人在设计构思上求新、求变,并强调新奇的风格。一些新的建筑风格在南北方相互融合,结合新的建筑派系,坡屋顶闪烁着中国传统建筑的文脉与信息,特别是目前,高新科技和现代化又为坡屋顶建筑注入了新的血液。坡屋顶建筑可能比过去任何时候都更具有魅力。

建筑坡屋顶的设计 篇7

在一段时间内, 由于坡屋顶的造价比较高, 为了降低住宅建设成本, 设计师们做设计很自然地把水平和垂直这两种习惯性的概念联系起来。住宅建筑的顶层均设计成平屋面, 呆板的女儿墙或结合一些构架结构, 形成一种常见的设计风格。体现我国传统建筑样式风格的坡屋顶只能在有身份的建筑中偶尔出现, 如在一些高档别墅区内, 且坡屋顶成为开发商宣传楼盘的卖点。随着社会的发展, 我国一线城市的高楼大厦拔地而起, 人们一味地追求现代风格, 坡屋顶似乎与我们更加相距甚远了。但坡屋顶毕竟有着中国建筑的渊源和文脉, 追溯到我国古代, 那些代表着封建等级的屋顶形式就被我们的祖先广泛应用, 它早就深深地在人民心中打上烙印。

1 坡屋顶建筑

中国传统屋顶的形式为硬山、悬山、攒山、歇山、庑殿五种, 根据建筑等级要求分别选用, 而我们在初期的应用中, 采用简单的两面坡形式, 多用于一般性建筑和民居使用。随着时代的发展、社会的进步, 设计师们不断地推陈出新, 坡屋顶的结构形式也逐渐发展和完善, 建筑造型也由此而变得丰富多彩, 形成多种多样的中国式坡屋顶。

说起坡屋顶它有许多优点, 从功能、构造和材料来讲, 它利于挡风、排水、保温、隔热、简单、易造, 便于维修, 用料方便, 又多为因地制宜, 就地取材。从造型考虑, 不论过去的宫廷式建筑, 还是现代采用传统式大屋顶的重要建筑, 坡屋顶都会产生一种庄重、神圣、华贵、威严之感, 而对于一般的坡屋顶建筑, 又会给人一种亲切、活泼、轻巧、秀丽之美。另外, 从视觉环境考虑, 坡屋顶不仅带来体型上的变换, 而且屋顶参差不齐、高低错落, 丰富了建筑的第五立面, 又易丰富城市的“天际轮廓线”, 有了这些优点所以坡屋顶建筑一直是群众喜闻乐见的建筑形式。

坡屋顶的形式几千年来在使用中不断地改变和发展, 如为了保护墙面尽量出檐, 为了出檐又不妨碍采光做成反曲状, 后又发展为屋角反翘、屋面曲折等。但所有这些改进都没有冲破旧的传统形式。由于社会的进步和高科技的发展, 传统的中国式屋顶逐渐显示出它的不足。今天, 现代人的生活方式对建筑功能的要求也日益复杂, 必然引起建筑格局以及外观的变化。像故宫和一些宫式建筑, 人们尽可以赞美它的恢宏、伟大、华贵, 却无法把它拉入到现代社会的生活中来, 今天已没有人再愿意去住它们。一般的坡屋顶建筑, 虽然造型亲切、轻盈、活泼, 但由于都向大城市看齐, “方盒子”越建越多、越建越高, 千楼一面的单元式住宅比比皆是, 随着社会舆论对“千篇一律”的批评, 我国建筑界也在考虑现代的内容如何与传统的形式和文化的影响相结合的问题。

坡屋顶是群众比较欢迎的屋顶形式, 在我国有很深的群众基础, 对这种旧的传统屋顶形式如何吸收现代手法加以处理, 使它再登大雅之堂, 近年来建筑工作者做了许多工作和尝试。随着科学的发展, 昔日的木屋顶已被钢筋、水泥、混凝土代替, 在传统的坡屋顶上体现了新材料、新结构、新施工技术的应用, 在丰富造型方面, 也想了许多办法, 如将屋顶根据地形多变, 体量大小, 功能需求, 设计成高低错落的单坡、两坡悬山屋顶, 有前后等坡, 不等坡, 为了打破通长屋面的单调感, 设置老虎窗;在斜面上穿插反坡式屋顶处理;利用半坡屋顶作适当组合;将坡屋顶延长与建筑的平台和辅助环境连成一体等等。另外, 在屋顶空间利用和节约土地、节约能源等方面近年来也做了不少工作, 尤其在住宅设计中, 三维设计已成为目前设计中的热点, 其中有不少屋顶空间利用好的实例, 如把坡屋顶做成夹层, 室内净高较低, 在屋面开老虎窗, 以增加部分层高;用夹层或错层在顶层形成特殊户型;利用屋面斜坡空间做局部跃层, 增加居室面积, 顶层北面做退台处理, 既保证日照间距, 又节约用地等。这些措施和方法, 其中有些方法是行之有效可以肯定的, 也有的存在着这样或那样的不足, 如平面使用不够方便和空间利用不够合理等, 有待进一步改进。

2 住宅坡屋顶的跃层设计

2.1 坡屋顶跃层设计

对于坡屋顶跃层设计当前的做法一般有两种, 第一种是顶层屋面零标高起坡, 室内局部做成室内挑空, 形成上下空间合二为一, 在室内装修时通过楼梯、屋顶装饰、悬挂吊灯等后期处理使室内变得豪华, 但这种形式屋顶空间利用率比较低, 而且虽然开设部分天窗以改善阁楼的采光通风性能, 但是整个阁楼还是一个“锅盖”顶, 通风采光不甚理想, 夏季潮湿闷热, 热工性能不理想 (见图1) 。

第二种是相应提高纵墙高度, 并采取适当的退台设计, 此种方式既能形成墙面上丰富的光影变化, 为建筑增添层次和动感, 又能增加建筑使用面积, 改善通风采光效果。从室内使用角度讲, 可以形成两层完全独立的空间, 但又有联系, 很适合两代人使用, 对现在的住宅设计, 这种形式是个不错的选择。但是在进行设计时, 必须注意保证当地建筑日照间距 (见图2) 。

2.2 屋顶室内楼梯的设计

室内楼梯是上行至坡屋顶层内部空间的唯一的、重要的、竖向交通构件。楼梯的设计对于室内空间的划分和流线的组织至关重要。

对于跃层来说, 确定室内楼梯的平面位置有多种方法, 一种是不破坏下层平面布局, 将楼梯放置于起居厅的一角, 形成独立空间, 其下安排贮藏空间或展示空间。这种布置适于较大起居厅, 楼梯醒目直观, 利于动线集中, 多为双跑或转角梯 (见图1) 。另一种是利用下层厨房、卫生间或餐厅的上部空间作楼梯, 多为转角梯。这种布置适于有较小起居厅的户型, 楼梯较隐蔽 (见图2) 。还有一种是仅利用上层空间的一部分平面作跃层, 从而使剩余部分形成贯通两层的竖向空间 (多位于起居厅上空) 。这种布置多采用转角楼梯或螺旋楼梯。这时起居厅的外墙面积较大 (高度大于一层) , 可尝试各种形式的窗户以丰富外部立面形象 (如图1所示) 。

当前普遍做法是根据层高预留足够尺寸的楼梯洞口, 待住户装修时自行安装楼梯。这时应注意与结构专业设计相协调, 避免开洞口尺寸过大时加梁引起梯段高度不足。

2.3 屋顶窗户设计

坡顶窗户按造型分有老虎窗、坡面威卢克斯天窗, 结合不同的立面造型, 还有不同造型的窗户;按材料分有木制、钢制、铝合金制、塑钢制, 按通常使用规律经常使用塑钢窗, 当新型材料出现后, 越来越多的窗型材应用在建筑内;按开启操作方式分有平开窗、推拉窗、上悬窗、中悬窗、双悬窗及百叶窗等, 根据室内使用功能, 设计师可以选用不同的方式;按层数分有单层窗和双层窗, 从建筑节能角度讲, 经常选用单框双玻窗;而且老虎窗顶部造型有三角形、方形、折线形、弧形等多种;窗扇的采光玻璃又有白玻璃和彩色玻璃之分等。这些构成了窗户类型的多姿多彩和千变万化, 极大地丰富了坡顶窗户的设计。除了造型之外, 在设计中我们着重要注意采光量、景观摄入量、通风换气量以及使用便利性的考虑。

3 结语

屋顶是决定建筑轮廓的重要部分, 对于建筑形象起着突出的作用。为了改变过去的“千篇一律”, 当代人在设计构思上求新、求变, 并强调新奇的风格。一些新的建筑风格在南北方相互融合, 结合新的建筑派系, 坡屋顶闪烁着中国传统建筑的文脉与信息, 特别是目前, 高新科技和现代化又为坡屋顶建筑注入了新的血液。坡屋顶建筑可能比过去任何时候都更具有魅力。

摘要：详细分析了建筑坡屋顶的优点、形式、材料组成等, 并探讨了住宅坡屋顶跃层设计、屋顶室内楼梯设计、屋顶窗户设计等问题, 同时积累了一定经验, 以供今后的坡屋顶设计参考借鉴。

城市建筑屋顶绿化技术 篇8

建筑屋顶是城市立体绿化的重要场所, 随着对建筑物、构筑物三维空间的细化, 以屋顶为载体的多元化城市绿化日益受到关注和推广。从分类来看, 城市屋顶绿化主要有开敞型屋顶绿化、半密集型屋顶绿化和密集型屋顶绿化3种。对于开敞式屋顶绿化, 主要采用草坪和景天科佛甲草植物, 通常不设置灌溉系统, 以自然降水来满足绿化需要。其维护容易, 成本较低, 比较适合荷载有限的屋顶, 如地下车库顶、普通建筑屋顶等。对于半密集型屋顶绿化, 主要以低矮灌木、小乔木, 以及地被植物为主, 适当设置园林小品, 其范围相对较大, 对屋面需要大于250kg/m2的建筑物。密集型屋顶绿化是对乔灌木进行灵活搭配, 以水池、花架以及体育设施等元素为主, 可以提供休闲等空间。其对建筑物的承载力需要大于500kg/m2, 需要强调的是, 对于山石等重量大的元素要靠近梁柱等部位。

2 城市建筑屋顶绿化建造技术研究

2.1 屋顶绿化荷载技术分析

对于屋顶绿化首先需要对屋顶结构进行分析, 特别是屋顶荷载力分析。通常情况下, 对于200~350kg/m2的屋顶可以进行半密集型屋顶绿化或开敞式屋顶绿化, 宜选择栽种小型灌木和地被植物, 对于荷载小于200kg/m2的屋顶, 则不宜进行绿化。

2.2 屋顶绿化构造技术

从屋顶绿化实施细则及要求来看, 对建筑高度及层数有一定要求, 通常低于7层或22m以下的非坡建筑, 对于改造建筑物, 其使用年限不能超过20年, 坡顶坡度小于15°。通常情况下, 屋顶绿化构造上, 需要对结构层、保温层、防水层、耐根穿刺防水层、排蓄水层、过滤层、种植土层、植被层等进行实际分析。从结构上满足现浇钢筋混凝土楼板, 对于保温层来说, 北方地区屋顶应该具有良好保温, 尤其是屋顶隔热保温技术的采用, 能够减少屋顶绿化构造带来的降温问题。对于防水层, 需要采用柔性防水层与刚性防水层的融合, 以《种植屋面技术规程》 (JGJl55-2007) 规定:种植屋面防水层的合理使用年限不应少于15年。对于柔性防水层上的木本植物, 应该设置30cm的混凝土保护层。对于植物根系穿透力的分析, 需要从防水层上做好处理, 通常采用橡胶、PE聚乙烯、合金等材料进行隔断。需要强调的是, 对于隔根材料之间搭接宽度不小于l00cm, 向建筑侧墙延伸15~20cm。对于排蓄水层是调节屋顶绿化用水的重要设施, 一方面可以排除多余的水, 另一方面有助于植物对水分的吸收与保持。因此, 在排蓄水设施建设上, 多以砾石或陶粒为主, 依据种植屋面技术规程》规定:一般采用粒径不小于25mm的陶粒, 堆积密度不宜大于500kg/m3, 铺设厚度宜为100~150mm。对于过滤层主要是为了阻隔基质土渗漏问题, 一般材料上选取无纺布、尼龙布、玻璃纤维布等来处理。

2.3 屋顶植物种植技术

种植土是植物生长的基础, 其材料主要有天然土、改良土和人工土壤等。改良土多以轻质骨料、田园土及肥料按一定比例调和而成, 以改善土层的透气性能和营养配比。需求强调的是, 不同区域对土壤的要求存在差异, 北方地区冬季寒冷, 容易出现冻结问题, 因此, 在土壤改良上需要调整其膨胀率, 以满足蓄水与渗透性要求。在植物种植上, 结合地区气候差异性, 以本土植物为主, 适当引入外来品种。总的来看, 应遵循5点: (1) 突出耐旱、耐寒地被植物, 因屋顶夏热冬冷、风大、土壤保湿性差, 选择低矮灌木为主。 (2) 耐短时旱涝、抗风性植物, 对于建筑高度较高的屋顶, 多选择低矮、不易倒伏的植物。 (3) 选择浅根性植物, 结合区域日照时长, 考虑到屋顶土层相对较浅, 尽量减少乔木, 多以浅根性植物为主。 (4) 尽量选择常绿植物为主, 城市建筑绿化以提高绿地率为主, 适当选配其它植物, 以体现植物的季节变化性。如北方多选用景天科佛甲草, 生长容易、维护简易、对楼板荷载小, 比较适合旧房改造的屋顶。 (5) 尽量选用本地植物, 对地方环境、气候的适应性强, 还能体现地域特点。

2.4 屋顶绿化管养技术

对于屋顶绿化重在管养, 特别是灌溉、施肥、修剪、病虫害防治等工作, 应该结合地区气候变化, 多以微灌为主, 对植物根系进行浇水。加强植物的生长管理, 适当限制过度生长, 保持美观与适用。对建筑屋顶进行维护, 包括屋顶给排水检查、屋顶防水层的修补等, 切实改善屋顶绿化生长环境。

3 结语

城市建筑屋顶绿化是一项系统工程, 需要从建筑屋顶结构特点, 合理选择构造技术和种植设计方案, 优化屋顶绿化景观效果, 减少绿化成本, 以改善城市屋顶生态环境, 实现人与自然环境的和谐统一。

参考文献

[1] 王辉, 兰杰.浅析城市绿地系统规划的生态策略[J].中国城市经济, 2011 (6)