田田园（我的屋顶花园）成长记

yjy5258

楼主大手笔呀！我家的房子住了一年多了，土都还没有搬上去完！一点点自己扛自己搞！不知道什么时候才成规模！

田田园

关于承重问题

园是建起来了，一些树种下了，也开始吃自己种的蔬菜了。但屋顶的承载能力一直是悬在头顶的一把剑。
决定系统地学习一番。并找到相应的理论基础。

关于楼顶种植槽布局的具体操作，大家可以参考二分园主的大作。《浅谈屋顶建园的荷载布局要点与屋面的防渗漏问题》。

下面主要从理论角度论述我们为什么应当这样做，而不能那样做。

首先，要清楚楼顶载荷是怎样起破坏作用的？破坏的原因是什么？
任何物体受力时会产生变形。对于梁和板这样的结构，它们受力会发生弯曲变形（挠度）。
短时间受力较小，产生的变形在容许的范围内，我们称为弹性形变。外力撤掉，物体会恢复原状。不会有破坏性。
如果受力过大，超过了允许的范围，（或者长时间受力？），物体就会产生不能恢复原状的塑性形变。
所以一句话，物体受力时的变形（挠度）是产生破坏的原因。

那就分析各种结构在受力时的弯曲变形即可。

楼顶种植我们涉及的结构主要有：承重墙；梁；板。
空心墙，把它们当作空气。

1. 剪力墙/承重墙
剪力墙是在施工过程中整体浇筑的。在我们购房合同的图纸上往往以黑色块标注。

图1
重物压在剪力墙产生的形变是可以忽略的。静力下可以等同于地面。考虑到强震时的水平摆动，还是不能等同于直接压在地球上。

2. 梁

1）框架梁和连梁。
框架梁和连梁是指两端与框架柱（剪力墙）相连的梁。现在结构设计中，对于框架梁还有另一种观点，即需要参与抗震的梁。
跨高比＜5 为 连梁。跨高比>5 称为框架梁。

图2.
框架梁的两端都是固结，可以在水平地震荷载下传递剪力，框架梁的水平地震荷载下的剪力是二端大，中间为0，故框架梁有箍筋加密区，中间部分箍筋不用加密。
所以，这类梁的承重能力在梁中是最强的。

2）简支梁 连续梁
简支梁就是说梁的两端搭在两个支撑物上，或者一端铰接一端固定，现实看是只有两端支撑在柱子上的梁，主要承受弯距的单跨结构.一般为静定结构 。

图3. 简支梁
连续梁具有三个或更多个支承,可简化为静不定结构计算模式,在简支梁的基础上中间部位也有柱子支撑的梁，同样柱距的连续梁比简支梁受力条件要好、可以减小断面尺寸以节省材料，是多跨超静定结构。
如果大量使用预制梁建造房屋，可以把预制梁看作简支梁。

因为不是铰接，简支梁承重能力较框架梁为差。

3）悬臂梁
悬臂梁：梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端。

图4. 悬臂梁

外伸阳台的支撑外伸梁算是悬臂梁。
这类梁承重能力是最差的。

根据常识，我们知道梁越高，跨度越小，挠度（形变）也就越小。那到底是怎么样的关系呢。

图5.梁的变形公式
来源：https://www.easycalculation.com/ ... ngineering-all.html
（实在是找不到中文的描述公式，抱歉）

上公式告诉我们：梁的挠度与长度的立方成正比，与高度的立方成反比。

3. 板
楼板就属于板结构。

我国建筑楼板的厚度标准在10厘米-15厘米之间。如果取15厘米，取梁45厘米高；根据图5公式，在同样的受力下板的变形将会是梁的27倍。（现浇楼板是和房子整体铰接一起的，变形可能不能简单的如此计算。）
所以，在楼顶建园中我们主要考虑楼板的耐压性。

我们知道大跨度的楼板不耐压。理论依据呢？看下图

图6. 板的变形公式
来源：https://www.engineersedge.com/beam_calc_menu.shtmlhttp://www.engineersedge.com/mat ... s_clamped_13639.htm
上图是个简化模型（使用的是均匀负载、边缘铰接的圆盘）

公式告诉我们：板中心的变形（挠度）和跨度的四次方成正比。
也就是：在同样的受力下，开间4米板的中心的挠度是开间2米板的16倍。


看完这些，亲还敢不加思考地乱放种植槽/花架吗。

写这篇短文心中很忐忑，本人的工作、学习和土木建筑一点关系都没有。如果有土木专业的邦友看到，有班门弄斧之嫌。有不合适的地方，请专业人员批评斧正。

附问题：
1. 250kg/平的标准太低，没有评估意义，很形象的反驳下，难道三个人站一起都不行？难道不让买大浴缸？
    250kg/平的标准是指楼板（板结构）的承重标准。从上面的分析能看出梁的承重能力远远强于板（楼板），大浴缸靠着梁放（或放在梁的正上方）就没得问题。
    “难道三个人站一起都不行？” 这三个人的重量并不是由他们脚下的梁来完全的承担，会分散开来的，具体怎样分散需要应力分析。标准的一个意义在于，压在整个楼板上的重量不能超过它的限制。同样的，整体重量也没那么简单，例如放在板正中间的同样的重量要比放在边缘的同样重量所引起的形变大的多（它们之间的关系公式这篇文章没有给出，大概类似梁的变形公式，与三次方成正比）。

田田园

yjy5258 发表于 2016-3-28 11:54
楼主大手笔呀！我家的房子住了一年多了，土都还没有搬上去完！一点点自己扛自己搞！不知道什么时候才成规模 ...

有时间这样好。至少能保证用最好的园土。

我想静静

坐等更新

cbh

田田园 发表于 2016-3-27 22:41
面积还是太小。自己耍着玩的。
因为是自己居住地，隐私还是要保护好的。你说是不是。

也是哦！

唐唐唐

田田园

大家对理论不感兴趣奥
可是我花大半天时间整理出来的

风慕兰

肯定有不少邦友在坐等，加油

正木

还是很感谢楼主花这么大精力整这个，不过太高深了，尤其是承重，很关注

田田园

我觉得楼顶种植在中国很小众。大家对于在楼顶种植还是比较陌生。

受政策的影响中国绝大部分楼顶都是空起来的，尤其北方的城市。
个人感觉，四川城市的屋顶绿化明显的要比国内其他城市好一些。有群众基础，所以四川才会出现一些像二分园主和处方笺这样的牛人。

真的希望媒体能够多报道楼顶种植，以敦促政府能早日出台鼓励楼顶种植的法律法规。
这样做不但能够多出一些耕地，还能减小城市热岛效应，保水，环保。利国利民的好事。

田田园

蔬菜种植区大改动

有了以上的理论基础，越发感觉楼顶种植槽（1.4米宽）太宽了。睡不踏实了。
既然梁比楼板承重能力强，那就找到梁，把种植槽布在梁上。

下图是主卧旁边的书房的天花板，右边是建筑物外墙（也是承重墙）。左边的墙是空心墙，但上部是个梁。

嘿嘿。有梁就好办。那具体怎么办呢？
最开始是想在左边的梁正上面布一个宽100公分的种植槽，靠近建筑物外墙布一个80公分宽的种植槽。但是，此书房的宽度只有2.2米。如果布两个种植槽，那么这两个种植槽中间只有60公分宽的通道。种植槽本身宽20公分，本身占用空间不说，而且种植槽本身也有重量。
遂决定建一个宽260米的大种植区，作为蔬菜种植专区。书房上方的楼板宽度只有2.2米，这个跨度属于小跨度，还是比较安全的。

书房长3.9米，左边梁算有点长。那就加个支撑柱。

顺便测量了上面重载时的梁的下沉。在梁上面放大概两方土的情况下，梁大概下沉了0.2mm。感觉踏实多了。
混凝土的允许最大挠度一般是1/250。也就是每米4mm。

改造之后的书房和主卧上方的种植区。


主卧上方还设计成了梯田的形状。最外圈是30cm的厚土中，内圈是12cm左右的薄土。中心位置覆土5cm，为了保护排水板和隔热用。

田田园

正木 发表于 2016-3-29 19:18
还是很感谢楼主花这么大精力整这个，不过太高深了，尤其是承重，很关注

这个是有些难。跨学科。
当时，我学习了好几天，才勉强弄明白了点门道。

陶武士

楼顶上种梯田，真棒

田田园

陶武士 发表于 2016-3-30 07:48
楼顶上种梯田，真棒

寸土寸金啊

shuijiaomax

田田园 发表于 2016-3-26 14:37
覆土
考虑到深翻土可能会破坏土工布，覆土之前整体放置了一层5元/平米的废瓷砖，瓷砖间留3-5cm的孔隙，孔 ...

泥土这个的确是大问题，很多就算田土都曾农药污染。还有含有大量的线虫等。

muyu35115

田田园 发表于 2016-3-29 23:26
蔬菜种植区大改动

有了以上的理论基础，越发感觉楼顶种植槽（1.4米宽）太宽了。睡不踏实了。

都破墙了，确实是大手笔啊。

田田园

shuijiaomax 发表于 2016-3-30 15:00
泥土这个的确是大问题，很多就算田土都曾农药污染。还有含有大量的线虫等。

线虫。学习了。

田田园

muyu35115 发表于 2016-3-30 15:15
都破墙了，确实是大手笔啊。

这个是做实验，不开洞不好测量下沉多少。
那些大师才牛。像二分园主把他们家的楼顶重做了，整体减薄了10公分。那才叫大手笔。你说对吧。

田田园

上上园的种植槽

因为蔬菜种植区是大面积覆土。为了减轻重量，往土中加入大量棕糠（椰糠）。同时将蔬菜种植区覆土控制在25cm以下。也由于是浅土区，才作为蔬菜种植专区的。
由于以上措施，虽然种植面积增加了，但土却多出来一方的样子。
决定在上上园增加个种植槽。

上上园上布满了各种孔洞，连续的空间太小。如果使用红砖等建材，种植槽的宽度是不能忽略的。
考虑到上上园有很大的设计空间，决定建个临时性的种植槽。

下图是建好的临时性种植槽，长约5米，宽50公分。

2014.4

章瘸子

加油！一直在看，一定要写完