[发明专利]绿色建筑地下室顶板景观绿化结构及施工方法

权利要求书

1.一种绿色建筑地下室顶板景观绿化结构，其特征在于所述的景观绿化结构包括在地下室顶板（1）上依次铺设排水管（2）、细集料（4）、土工格栅（3）、轻骨料（5）和土工布（6），该土工布上填筑种植土（7）或宕渣（8）；所述的种植土（7）上种植草坪（91）和乔木（92），且种植草坪（91）的种植土（7）厚度大于种植乔木（92）的种植土（7）厚度；所述的宕渣（8）上砌筑景观构造物（93），该景观构造物与草坪（91）、乔木（92）共同构成景观绿化层；所述的景观绿化层以下的种植土（7）、宕渣（8）和轻骨料（5）的厚度在地面高程相同的条件下，按包括本身各自下方自重累计基本相等的原则设置，即草坪+种植土+轻骨料的单位宽度自重≈乔木+种植土+轻骨料的单位宽度自重≈景观+宕渣+轻骨料的单位宽度自重，其中种植土（7）、宕渣（8）和轻骨料（5）的各层厚度不同时，与下层之间以斜坡衔接；所述的土工格栅（3）沿地下室顶板（1）的顶部纵横铺设在排水管（2）上，并平展拉紧后固定在景观绿化结构的区域边缘，在土工格栅（3）上依次填筑细集料（4）、轻骨料（5）、种植土（7）或宕渣（8）时，由纵横分布的排水管（2）围合的每格a×b土工格栅（3）将向下沉降呈盆状的沉降盆，且土工格栅（3）因沉降伸长而产生拉力凝聚稳固景观绿化层。

2.根据权利要求1所述的绿色建筑地下室顶板景观绿化结构，其特征在于所述的草坪（91）、乔木（92）和景观构造物（93）的本身自重不同，对轻骨料（5）底部产生的作用力不同，易导致景观绿化层受力不均衡相互推挤产生位移，为了简化计算，假设轻骨料（5）为大小不同的多级球体颗粒进行多次连续填充，即多级连续级配，在填充球体颗粒粒径不大于前一级球体颗粒间隙距离的前提下，逐级进行填充，达到最大密实度；虽然景观绿化层以下的种植土（7）、宕渣（8）和轻骨料（5）的厚度在地面高程相同的条件下，按包括本身各自下方自重累计基本相等的原则设置，但由于受地下室顶板（1）强度和地下室顶板以上填筑高度的限制，局部区域荷载难以达到完全相等平衡，因此地下室顶板（1）的荷载分均布荷载和均布偏载荷载两类；所述的均布荷载是指地下室顶板（1）受到的荷载为均匀分布，所述的均布偏载荷载是指当草坪（91）、乔木（92）和景观构造物（93）相邻交界处由于各自的自重荷载不同，产生两者自重荷载之差q；当轻骨料（5）的球体颗粒底部起算至第二层最大直径球体颗粒的顶部受到均布偏载荷载q时，该球体颗粒底部第一层将产生相互推挤的水平位移，即轻骨料的球体颗粒底部与地下室顶板之间将发生相对水平位移，并导致景观绿化层发生裂缝乃至局部滑塌的损坏现象；当纵横排水管上铺设土工格栅（3）时，在均布荷载或均布偏载荷载q作用下，土工格栅（3）将向下沉降形成沉降盆，精确推导土工格栅沉降盆曲面的解析解存在困难，但每格土工格栅沉降盆的a×b中任意处与x轴的夹角范围是确定的，即土工格栅拉力的方向角范围是确定的，近似由已知函数模拟沉降盆曲面，由此计算出土工格栅（3）的最大拉力；为了简化计算，土工格栅拉力和细集料（4）的摩阻力简化为平面情况，以均布偏载荷载作用下两级轻骨料的球体颗粒平排排列、两级轻骨料的球体颗粒错排排列两种情况为例进行计算；

公式一：均布偏载荷载作用下平排排列的计算

公式二：均布偏载荷载作用下错排排列的计算

公式三：土工格栅（3）的最大拉力计算

近似用二次抛物面拟合土工格栅的沉降盆曲面，则在纵向剖平面xoz或横向剖平面yoz中，以纵横排水管（2）每格a×b中心为原点、地下室顶面为x轴或y轴的二次抛物线方程及土工格栅（3）的最大拉力计算得到如下公式；

1.均布偏载荷载作用下平排排列

可见或则

或

最大值为

或

最小值为

2.均布偏载荷载作用下平排排列

同理，或，则

或

最大值为

或

最小值为

公式四：土工格栅（3）伸长率计算

公式五：土工格栅（3）强度和伸长要求

同理，均布荷载作用下上述两种排列也用类似方法计算，由公式一～公式四看出，当雨天或浇水量较多时，土工格栅（3）与细集料（4）之间的摩阻力系数大为减少，土工格栅（3）的拉力将增大，这就是现有纵横排水管上未设土工格栅（3）的景观绿化层发生裂缝乃至局部滑塌的主要原因，并佐证了地下室顶板景观绿化结构设置土工格栅的必要性；

公式一～公式五中各符号的意义如下：

D、D₁、D₂——分别为轻骨料（5）的球体颗粒大小不同的两级进行二次连续填充的第一级直径、平排排列的第二级直径和错排排列的第二级直径，m；

a、b——分别为纵横排水管（2）相互之间的纵向中心间距和横向中心间距，m；

Φ——纵横排水管（2）的外径，m；

α、β、φ——分别为轻骨料（5）的球体颗粒平排排列时一个第二级球体颗粒中心与两个第一级球体颗粒中心连线组成的等腰三角形的底角角度和轻骨料的球体颗粒错排排列时一个第二级球体颗粒中心与两个第一级球体颗粒中心连线组成的等腰三角形的底角角度，rad；

v_1y、v_2y——分别为纵横排水管（2）每格土工格栅（3）沉降盆曲面任意处的切线与水平轴x的夹角，rad；

q——单位宽度轻骨料（5）的球体颗粒底部起算第二层第一级球体颗粒和第二级球体颗粒顶部受到的相邻均布荷载的差值，其值由其上景观绿化类型和绿化种类确定，kN/m²；

μ——土工格栅（3）与细集料（4）之间的摩阻力系数，查阅资料或通过试验得到，无量纲；

P_1Z、P_1y、P_2z、P_2y——分别为单位宽度轻骨料（5）的球体颗粒底部起算第二层第一级球体颗粒顶部受到均布偏载荷载作用时，第一级球体颗粒、第二级球体颗粒平排排列填充和第一级球体颗粒、第二级球体颗粒错排排列填充的左侧或右侧最底层第一级球体颗粒的竖向反力，kN/m；

τ₁、τ₂——分别为单位宽度轻骨料（5）的球体颗粒底部起算第二层第一级球体颗粒顶部受到均布偏载荷载作用时，第一级球体颗粒、第二级球体颗粒平排排列填充和第一级球体颗粒、第二级球体颗粒错排排列填充的左侧或右侧竖向反力最底层最大直径球体颗粒的引起的细集料摩阻力，视同于细集料（4）与土工格栅（3）之间的摩阻力，kN/m；

P_1sy、P_2sy——分别为单位宽度轻骨料（5）的球体颗粒底部起算第二层第一级球体颗粒顶部受到均布偏载荷载q作用时，第一级球体颗粒、第二级球体颗粒平排排列填充和第一级球体颗粒、第二级球体颗粒错排排列填充的最底层第一级球体颗粒所受的土工格栅限制反力，即土工格栅（3）所受到的拉力，kN/m；

P_1syzmax、P_1syhmax、P_2syzmax、P_2syhmax——分别为单位宽度轻骨料（5）的球体颗粒底部起算第二层第一级球体颗粒顶部受到均布偏载荷载q作用时，第一级球体颗粒、第二级球体颗粒平排排列填充纵向及横向所受的土工格栅限制最大反力，即土工格栅（3）所受到的最大拉力和第一级球体颗粒、第二级球体颗粒错排排列填充的最底层第一级球体颗粒纵向及横向所受的土工格栅限制最大反力，即土工格栅（3）所受到的最大拉力，kN/m；

P_1syzmin、P_2syhmin——分别为单位宽度轻骨料（5）的球体颗粒底部起算第二层第一级球体颗粒顶部受到均布偏载荷载q作用时，土工格栅纵向及横向所受的最小反力，即土工格栅（3）所受到的最小拉力，kN/m；

［σ］——土工格栅（3）的允许拉力，kN/m；

Δl_x、Δl_y——分别为纵向排水管（2）每格一半长度土工格栅（3）的伸长量和横向排水管（2）每格一半长度土工格栅（3）的伸长，m；

η、ε_x、ε_y——分别为土工格栅（3）初始松紧度的伸长率一般为0.5%～1%、土工格栅纵向伸长率和土工格栅横向伸长率，一般不大于3%，无量纲；

［ε］——土工格栅（3）的允许伸长率，无量纲。