工業(yè)廠房屋頂設(shè)計(jì)方案_從傳統(tǒng)到綠色智能
工業(yè)廠房屋頂設(shè)計(jì)涉及排水、保溫、采光、結(jié)構(gòu)等多個(gè)因素。傳統(tǒng)的多跨天溝排水方式存在多種問(wèn)題，而新型的自由落水屋頂、屋頂綠化和綠色建材應(yīng)用等方案，代表了工業(yè)建筑的可持續(xù)發(fā)展方向。
傳統(tǒng)工業(yè)廠房屋頂?shù)默F(xiàn)狀與問(wèn)題
常見(jiàn)屋頂形式
我國(guó)工業(yè)廠房屋頂形式多樣，包括多跨拱形天溝排水、多跨折線(xiàn)形天溝排水、多跨鋸齒形天溝排水、多跨折板天溝排水、多跨緩坡外天溝排水以及平屋頂外天溝排水等多種類(lèi)型。冶煉、汽車(chē)、飛機(jī)制造、重型機(jī)械、紡織、玻璃、化工等行業(yè)的大型工業(yè)廠房多采用多跨單層結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)天溝排水的缺點(diǎn)
（1）易堵塞、積水、滲漏
多跨內(nèi)天溝容易積累飛塵、落葉等雜物，堵塞下水口，特別是飛來(lái)的種籽會(huì)在天溝中自然生根成長(zhǎng)。雨量大時(shí)，積水可能溢入車(chē)間，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。有組織排水（有水落管）雖然設(shè)計(jì)用意是減少滲漏，但由于防水層在落水口處被破損，每座5跨、長(zhǎng)120米的車(chē)間就有36-42處落水口，任何一處施工不嚴(yán)或維修不及時(shí)，都易造成滲漏。外墻水落管維修不及時(shí)，還會(huì)造成滲漏并嚴(yán)重污染墻面。
（2）構(gòu)造復(fù)雜、施工困難、成本高
多跨內(nèi)外天溝排水需要天溝、落水口、水落管以及車(chē)間內(nèi)地面排水溝等復(fù)雜構(gòu)造，與無(wú)天溝排水相比施工不便，耗材多、耗時(shí)長(zhǎng)，造價(jià)高。據(jù)粗略估算，我國(guó)每年廠房有水落管排水耗資至少十幾億元以上。
（3）易產(chǎn)生地基不均勻沉降
外水落管排水多為散水排水，水分不均勻滲入地下，在南方濕漲土地區(qū)和北方濕陷土地區(qū)，已有不少?gòu)S房因此產(chǎn)生不均勻沉降，引起屋頂破裂，造成停產(chǎn)事故。
（4）熱工性能差
屋面綠豆砂脫落會(huì)使保溫隔熱性能降低。同時(shí)，內(nèi)天溝本身是冷熱橋部位，增加建筑熱傳導(dǎo)。這些因素綜合導(dǎo)致冬季采暖、夏季降溫能耗增加。
（5）不利于工業(yè)化
多種排水方式導(dǎo)致構(gòu)配件類(lèi)型眾多，增加了工業(yè)化生產(chǎn)的難度。
（6）能源浪費(fèi)
傳統(tǒng)排水方式浪費(fèi)了屋面反射的太陽(yáng)能和收集的雨水，為維持室內(nèi)環(huán)境舒適，需耗費(fèi)大量常規(guī)能源用于冬季采暖和夏季隔熱。
自由落水屋頂?shù)目尚行苑治?/h2>
傳統(tǒng)觀念的誤區(qū)
近代建筑觀念認(rèn)為自由落水會(huì)污染墻面、需要高層建筑設(shè)水落管排水。然而，通過(guò)觀察、試驗(yàn)與理論分析，這些觀念缺乏事實(shí)和理論依據(jù)。
風(fēng)力對(duì)檐口水的影響
實(shí)際觀察表明，風(fēng)吹過(guò)房屋時(shí)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)會(huì)使檐口水向外飄離，而不是沖向墻面。風(fēng)越大，檐口水飄離墻面越遠(yuǎn)。多次實(shí)地觀察和模擬試驗(yàn)證實(shí)了這一現(xiàn)象，被沖向墻面和陽(yáng)臺(tái)的主要是直接從天空降落的雨水，而非屋面水。
屋面水與降雨的對(duì)比
當(dāng)風(fēng)吹向房屋時(shí)，檐口落水向外飄離，而降雨被風(fēng)壓向房屋。房屋越高，屋面寬度不一定成比例增大，降雨量相對(duì)增加，而檐口水反而相對(duì)減少。用水落管收集屋面水以防止墻面受浸，實(shí)際上是"撿芝麻丟西瓜"。
散水沖蝕與回濺水
對(duì)于"水滴穿石"的擔(dān)憂(yōu)，實(shí)地觀察顯示，使用20余年自由落水房屋的混凝土散水，僅在個(gè)別處有2毫米深的麻點(diǎn)，要穿透60毫米的混凝土散水需要幾百年時(shí)間。維修這些麻點(diǎn)遠(yuǎn)比修補(bǔ)水落管口更簡(jiǎn)單?；貫R水的高度通常不超過(guò)0.65米，用0.70米高的勒腳抹灰即可保護(hù)墻面。
屋頂多功能應(yīng)用方案
天溝種植綠化
對(duì)現(xiàn)有多跨多天溝屋頂，可利用天溝改為輕質(zhì)種植槽進(jìn)行人工綠化或自然綠化。植物吸收雨水后，多余雨水可通過(guò)兩端山墻外的落水口，用鋁鏈或塑料鏈引入散水澆灌植物。
西安地區(qū)（年平均降雨量?jī)H640毫米）的試驗(yàn)范例中，從未人工澆水或撒種，僅進(jìn)行觀察和數(shù)據(jù)測(cè)量，就能完成自然綠化。成都某廠房平屋頂種植范例的產(chǎn)出相當(dāng)高：紅蔥5000公斤/畝、西紅柿600公斤/畝、花生200公斤/畝、黃瓜4400公斤/畝、油菜150公斤/畝等。
屋頂農(nóng)業(yè)潛力
將屋頂改造為種植空間，不僅解決了排水問(wèn)題，還能創(chuàng)造農(nóng)產(chǎn)品，增加建筑的使用價(jià)值。這種多功能屋頂充分利用了自然降雨資源。
綠色高性能混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用
綠色材料的力學(xué)性能
現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論還沒(méi)有充分挖掘綠色高性能混凝土的潛能。人們研究了其材料性能和工程性能，但尚未充分研究其力學(xué)性能，特別是彈性模量等參數(shù)與普通混凝土不同。
使用壽命優(yōu)勢(shì)
綠色高性能混凝土的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通混凝土，應(yīng)該作為一種獨(dú)立的、新型的結(jié)構(gòu)體系加以研究。其卓越的性能必將改變工業(yè)建筑的外觀，減少環(huán)境污染，延長(zhǎng)建筑使用年限。
綠色建筑供能與節(jié)能設(shè)計(jì)
綠色建筑供能
綠色建筑供能是指在建筑中使用能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能等能源的綠色建材，使建筑物本身成為能源供應(yīng)點(diǎn)。美國(guó)已研制出太陽(yáng)能屋面板和窗簾式太陽(yáng)能墻壁，實(shí)現(xiàn)建筑自供能。
綠色建筑節(jié)能
在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（屋頂、外墻、門(mén)窗等）中使用綠色建材作為保溫隔熱材料，可以減少基本建筑材料用量、降低自重、大幅節(jié)能降耗。日本已開(kāi)發(fā)成功能自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的新型墻體材料，只需覆蓋室內(nèi)面積的10%，即可將濕度保持在40-50%范圍。
綠色建筑裝飾
使用保健型瓷磚、可調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的壁磚、抗菌自潔玻璃等綠色建材進(jìn)行建筑裝飾，既美化環(huán)境又提升建筑功能。
常見(jiàn)問(wèn)題
自由落水屋頂真的能保護(hù)墻面嗎？
是的。空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)律表明，風(fēng)吹過(guò)房屋時(shí)會(huì)推動(dòng)檐口水向外飄離，而不是沖向墻面。多地觀察和試驗(yàn)都證實(shí)了這一點(diǎn)，自由落水不會(huì)污染墻面。
屋頂種植會(huì)增加建筑荷載嗎？
種植槽可以采用輕質(zhì)材料制造，使用輕質(zhì)種植介質(zhì)，不會(huì)顯著增加屋頂荷載。同時(shí)，屋頂綠化提供了隔熱、美觀、生產(chǎn)等多種效益。
綠色供能屋頂?shù)某杀救绾危?/h3>
雖然初期投資較高，但綠色供能屋頂可以大幅降低建筑的運(yùn)營(yíng)成本，通過(guò)多年運(yùn)營(yíng)回收成本，長(zhǎng)期效益顯著。
小結(jié)
工業(yè)廠房屋頂設(shè)計(jì)應(yīng)該摒棄傳統(tǒng)多跨天溝排水方式，逐步轉(zhuǎn)向自由落水屋頂、屋頂綠化、綠色供能和綠色節(jié)能的方向發(fā)展。這種轉(zhuǎn)變不僅解決了傳統(tǒng)排水方式的諸多問(wèn)題，更符合可持續(xù)建筑理念。江蘇杰達(dá)鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司在工業(yè)廠房設(shè)計(jì)和施工中貫徹綠色建筑理念，為客戶(hù)提供節(jié)能、環(huán)保、高效的建筑解決方案。