李輝政

（永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑系，湖南永州 425000）

0 引言

屋頂是建筑最上層的覆蓋部分，用以承受各種屋面作用的屋面板、檁條、屋面梁組成的部件或以拱、網(wǎng)架、薄殼和懸索等大跨空間構(gòu)件與支承邊緣構(gòu)件所組成的部件的總稱。按建筑外形和結(jié)構(gòu)形式屋頂可分平屋頂、坡屋頂、拱形屋頂、懸索屋頂、薄殼屋頂、折板屋頂?shù)?，其中拱形屋頂、懸索屋頂、薄殼屋頂和折板屋頂往往用于大跨度公共建筑或工業(yè)廠房，居住類建筑屋頂主要采用平屋頂和坡屋頂[1]。屋頂空間是居住類建筑的重要功能組成部分，是設(shè)計(jì)師們進(jìn)行造型和創(chuàng)意設(shè)計(jì)的常用部位，也是建筑風(fēng)格和建筑文化表現(xiàn)的重要部位。居住類建筑屋頂表現(xiàn)形式的適宜性與建筑所處的區(qū)域、氣候、文化背景、屋頂?shù)木唧w功能及結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)密切相關(guān)。具體來說，居住類建筑屋頂主要具有三個(gè)方面的功能：一是防御自然界的風(fēng)、雨、雪、太陽輻射和冬季低溫的影響；二是協(xié)調(diào)建筑風(fēng)格，適應(yīng)周邊文化環(huán)境；三是承受作用于屋頂上的風(fēng)荷載、雪荷載、屋頂自重、地震作用等。因此，屋頂設(shè)計(jì)必須滿足防水、排水、保溫、隔熱、造型和色調(diào)適度、抵御侵蝕、結(jié)構(gòu)承載和堅(jiān)固、耐久等要求。

1 屋頂功能與熱工措施

居住類建筑是用來供人居住的場(chǎng)所，它們的空間、形態(tài)組合及流通關(guān)系與使用功能密切相關(guān)，在屋頂?shù)倪x擇上主要采用平屋頂和坡屋頂。平屋頂構(gòu)造簡(jiǎn)單，方便施工和維修，還比較節(jié)約材料。平屋頂頂面開放、寬敞，如果做成上人屋面，則便于利用，可以做成露臺(tái)、屋頂花園、屋頂蓄水池等，既保溫、隔熱，又生態(tài)、環(huán)保，給人提供舒適的休閑空間。平屋頂周邊有女兒墻圍護(hù)，設(shè)置天溝，可防止冰雪、雨水和屋面材料自由滑落，廣泛用于各類居住建筑中。坡屋頂由斜板組成，坡度一般大于10%。屋頂坡度的大小是由多方面因素決定的，它與屋面選用的材料、當(dāng)?shù)亟涤炅康拇笮?、建筑造型要求、屋頂結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)。坡屋頂多在民居和部分多層住宅房屋，特別是別墅上運(yùn)用，如今在高層建筑的局部屋面也有采用坡屋頂?shù)模ㄈ鐖D1）。 現(xiàn)代建筑的坡屋頂起源于傳統(tǒng)建筑，而又超越傳統(tǒng)建筑，它大多是用現(xiàn)代的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替了原來的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)承重，相當(dāng)于在平屋頂?shù)纳厦婕由弦粋€(gè)坡頂閣樓。閣樓作為附加部分，對(duì)下部樓層保溫、隔熱效果明顯，防水、排水優(yōu)于平屋頂，同時(shí)方便改變屋面簡(jiǎn)單枯燥的造型，設(shè)計(jì)出各種線條優(yōu)美、層次錯(cuò)落的創(chuàng)意作品。閣樓部分的高度往往不高，空間不能充分利用，只能計(jì)算部分建筑面積，但要較平屋面耗費(fèi)更多的屋頂材料，況且施工和維修困難，所以增加了房屋的單方造價(jià)。

圖1 高層小區(qū)

我國(guó)地域廣闊，各地氣候千差萬別。全國(guó)范圍內(nèi)按氣候來分，大致可分為Ⅰ～Ⅶ七類地區(qū)：按熱工來分，可分為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)及溫和地區(qū)[2]。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)分Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ四類，如齊齊哈爾、延安、禾田、拉薩。由于這四類地區(qū)一年中低溫時(shí)間比較久，冬季風(fēng)力大，下雪和冰凍持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，雨量相對(duì)不多，需要重點(diǎn)考慮防寒保暖，宜采用平屋頂，不適于采用瓦片類自由排水式坡屋頂或坡檐，因?yàn)槟觊L(zhǎng)日久，在風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕下容易出現(xiàn)屋面瓦片等材料脫落；如果采用非瓦片類坡屋頂，應(yīng)設(shè)置天溝等有效的建筑構(gòu)造設(shè)施避免冰雪和雨水自由滑落。夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)分Ⅲ、Ⅵ兩類，如重慶、零陵（屬于湖南省永州市）、廣州。這些地區(qū)的建筑必須滿足夏季防熱、遮陽、通風(fēng)、降溫要求。同時(shí)，這兩類地區(qū)一年四季雨量充沛，屋面防水、排水是要充分考慮的一個(gè)環(huán)節(jié)，所以更適于采用坡屋頂。溫和地區(qū)分Ⅴ一類，如昆明。昆明一年中氣溫適度，夏季不太熱，冬季不太冷，而雨量豐沛，所以采用坡屋頂對(duì)防水、排水更有利?？偟恼f來，對(duì)于夏季炎熱，需要隔熱通風(fēng)的地區(qū)，坡屋頂有閣樓架空層，頂層室內(nèi)空間顯得更涼爽；對(duì)于一年中雨量豐沛的特點(diǎn)，需要重點(diǎn)考慮屋面防水、排水，坡頂也是有利的。如果是多高層建筑采用坡屋頂，應(yīng)采用天溝有組織排水，如果采用自由排水，則對(duì)房屋外墻產(chǎn)生影響，對(duì)建筑周邊的車輛、行人也會(huì)產(chǎn)生不便（如圖1、圖6）。對(duì)于屋頂形式的選擇，還要考慮風(fēng)力和風(fēng)向的影響。對(duì)基本風(fēng)壓比較大的地區(qū)，如海島、海岸、湖岸的高層居住建筑不宜采用瓦片式坡頂，并且不管采用坡頂還是平頂，都應(yīng)采用帶女兒墻的內(nèi)天溝，并保證女兒墻的規(guī)范高度。

2 屋頂形式與區(qū)域文化

坡屋頂作為中國(guó)傳統(tǒng)建筑中重要的構(gòu)成部分，有著極為豐富的文化內(nèi)涵，是中國(guó)傳統(tǒng)建筑的濃墨重彩之處，因?yàn)樗趩误w形式、群體組合、與環(huán)境的結(jié)合等方面取得了很高的成就。就傳統(tǒng)坡屋頂?shù)男问蕉跃陀杏采健疑?、歇山、廡殿、攢尖、十字脊、重檐等。它們?cè)煨褪重S富：遠(yuǎn)遠(yuǎn)伸出的屋檐，富有彈性的檐口曲線，輕盈舒展，由舉架形成的稍有反曲的屋面，微微起翹的“翼角”，體現(xiàn)了中國(guó)傳統(tǒng)建筑的獨(dú)樹一幟和建筑文化的博大精深，至今為廣大設(shè)計(jì)師們所追崇[3]。這是現(xiàn)代平屋頂建筑所不可同日而語的。由于屋頂空間形式對(duì)建筑的風(fēng)格和傳統(tǒng)文化定位占有重要的比例，所以屋頂設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑的用途、文化背景和區(qū)域環(huán)境和諧共存，相輔相成。如何傳承和發(fā)展傳統(tǒng)建筑屋頂空間的文化魅力，既彰顯現(xiàn)代建筑的風(fēng)格又與傳統(tǒng)建筑和諧共存是現(xiàn)代建筑師需要認(rèn)真考慮的問題。以零陵（現(xiàn)屬于湖南省永州市）為例，這是一座具有2000多年歷史的古城，文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，造就了許多古建筑群，例如目前保存尚好的國(guó)家級(jí)歷史文物保護(hù)單位，如文廟，周家大院等。文廟地處城中，卻獨(dú)具風(fēng)味。大成殿采用燦爛奪目的黃色琉璃瓦歇山重檐頂，端莊大氣，檐下陰影里用藍(lán)綠色加點(diǎn)金，朱紅色屋身，再襯花崗巖石臺(tái)基，各部分輪廓分明，使建筑物產(chǎn)生獨(dú)特而強(qiáng)烈的視覺效果和藝術(shù)感染力，更加富麗堂皇（圖2）；“周家大院”古建筑群（圖3），為一般民居建筑，地處鄉(xiāng)野，采用了青灰色的磚墻瓦頂，質(zhì)樸而寧?kù)o，融入青山綠水自然環(huán)境之中。這兩處傳統(tǒng)建筑無論在規(guī)劃布局方面，還是在屋頂文化考量方面作出了表率。可是長(zhǎng)期以來，零陵對(duì)傳統(tǒng)建筑的保護(hù)和仿古文化建筑的修建還是不到位的，曾幾度在全城范圍內(nèi)掀起了“坡屋頂，琉璃瓦”的規(guī)劃建設(shè)高潮，“忽如一夜春風(fēng)來，千樹萬樹梨花開”，點(diǎn)多面廣，但虎頭蛇尾，最終草草收?qǐng)觯良畔聛?，先后留下如香零山大廈（圖4），懷素公園汽車站等，與周邊建筑風(fēng)格迥然不同，形單影只，顯得很不和諧。目前零陵正在籌劃創(chuàng)建國(guó)家歷史文化名城，為了提升城市的文化品味，在城南修繕了一部分古建筑，也做了一些仿古裝飾，如人民路仿古裝飾工程（圖5），垠地廣場(chǎng)的住宅樓等。這些仿古建筑或裝飾特別注重了屋頂空間的表現(xiàn)形式，采用了青灰色小片瓦和風(fēng)火山墻，但形不聚而神散，缺乏傳統(tǒng)建筑文化的氛圍，與“天人合一”的境界相距甚遠(yuǎn)。隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，高層建筑在零陵城北和城東如雨后春筍般拔地而起，設(shè)計(jì)人員為了彰顯建筑特色，附庸風(fēng)雅，紛紛設(shè)計(jì)成形態(tài)各異的坡頂、坡檐（如圖6）。設(shè)計(jì)成坡屋頂、坡檐，利用屋頂做些造型，這也無可厚非，但在古城區(qū)和沿江路（從南津渡大橋到萍洲大橋）的建筑，在規(guī)劃審批方面應(yīng)充分顧及到“文化古城”的內(nèi)涵，既要加強(qiáng)對(duì)古建筑的保護(hù)，又要加強(qiáng)仿古居住建筑與周邊環(huán)境的和諧共存，避免遍地開花，散而不聚，而應(yīng)形成沿江古城風(fēng)光帶整體風(fēng)貌，從而提升城市的文化品味?？偠灾?，宜在合適的區(qū)域（古城及周邊），適宜的環(huán)境下整體布局仿古文化建筑，并且選擇適宜的傳統(tǒng)屋頂形式，而在新城區(qū)宜采用具有現(xiàn)代特色和創(chuàng)意的平頂造型。

圖2 零陵文廟

圖3 周家大院內(nèi)的子巖府

圖4 香零山大廈

圖5 人民路仿古裝飾

圖6 高層局部坡頂小區(qū)

3 地震作用與抗震措施

我國(guó)是構(gòu)造地震頻發(fā)地區(qū)，從2008年汶川大地震至今，短短幾年，已多次發(fā)生震級(jí)在6級(jí)以上的地震，并且震源深度都是在20km以內(nèi)的淺源地震，破壞程度更大，對(duì)人們的生命和財(cái)產(chǎn)會(huì)造成巨大損失，所以我國(guó)大部分地區(qū)是要按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范考慮抗震設(shè)防的。對(duì)于抗震地區(qū)，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的思想力求建筑形體平面形狀和立面、剖面的變化的規(guī)則性。在利用屋頂空間（如樓梯間、電梯機(jī)房、屋頂水箱、女兒墻等）做些造型和創(chuàng)意設(shè)計(jì)（如圖1），以體現(xiàn)建筑風(fēng)格和特色時(shí)，應(yīng)意識(shí)到這些突出屋面的局部空間，由于抗側(cè)剛度小，極易產(chǎn)生 “鞭梢效應(yīng)”，會(huì)成倍放大地震的作用效應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和構(gòu)件出現(xiàn)較大的裂縫，甚至破壞[4]。從汶川大地震和雅安大地震中大量受損而未倒塌的房屋來看，突出屋面的構(gòu)件往往是破壞最嚴(yán)重的。如蘆山縣人民醫(yī)院門診樓，建于汶川地震之后，并采用了隔震技術(shù)，在雅安地震時(shí)，主體結(jié)構(gòu)良好，但是屋頂部件受到了一定程度的損壞，蘆山中心學(xué)校屋頂空間則損壞相當(dāng)嚴(yán)重。所以對(duì)于居住建筑，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱，側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化，不管是高層還是多層，不管是平頂還是坡頂，只要是抗震設(shè)防地區(qū)應(yīng)減少屋面局部突出部分，謹(jǐn)慎考慮造型，并保證突出部分與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接。

4 結(jié)束語

在城鎮(zhèn)化大潮的推動(dòng)下，我國(guó)建筑行業(yè)正是蓬勃發(fā)展時(shí)期，多高層居住類建筑如雨后春筍般地拔地而起。此過程中，既要加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)建筑的有效保護(hù)，又要促進(jìn)現(xiàn)代化新城的繁榮發(fā)展。宜在總體規(guī)劃、建筑形態(tài)和風(fēng)格的把握上加大力度，而屋頂對(duì)建筑風(fēng)格、文化的影響舉足輕重，所以應(yīng)重視建筑屋頂空間表現(xiàn)形式的適宜，既要彰顯傳統(tǒng)建筑的韻味，也要突出現(xiàn)代建筑風(fēng)格；既要欣賞到平屋頂上的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，又要欣賞到坡屋頂上的優(yōu)美風(fēng)姿；既要在建筑上出奇制勝，獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，又要在結(jié)構(gòu)上安全可靠，防患于未然。

[1]劉淑婷.中外建筑史[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]同濟(jì)大學(xué)，等.房屋建筑學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[3]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[4]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.