屋顶绿化结构营造技术的发展看 推广城市屋顶绿化的时代紧迫性

2018-02-27 10:04:54
 

(一)   概述:

世人营造屋顶绿化的历史可以追溯到被列为古代世界七大奇迹之一的巴比伦“空中花园”(建造于公元前500多年)尽管不是现在严格意义上的屋顶绿化,但已体现了人类对美好环境的向往和追求。直至进入二十一世纪,针对全球性的环境问题,人们从城市建设方面正在积极采取有效的解决措施,也包括从节省资源,节省能源和确保生物生息环境(包括人类的生息环境)的观点出发,开发相关技术以实现环境共融的屋顶,墙面等特殊空间绿化。

(二)   城市屋顶绿化的效果与作用:

同大多数城市绿地一样,城市屋顶绿化也具有其三大效益,只是在详细功能上具有更明确的作用功效:

1)生态效益:

 a.对环境压力小的城市建设的功能体现在改善城市气候(如绿地的蒸腾作用可减少城市热岛效应)与节省能源作用(通过如绿化降低冷风暖气的使用以节省能源创造节省能源的社会环境)。

b.对循环性城市建设的功能为净化城市空气及缓解雨水流失的作用,通过缓解雨水流失可适当涵养水源及减少雨季时地表径流对城市市政设施的损害。

c.对环境共融性城市建设的功能体现在:

建设良好的城市环境生态,可使建筑能与城市地面绿地及城市周边生态环境更好的和谐与融合。

对城市建筑的第五立面建设,在装饰,美化城市景观上起到重要作用。

通过调节气温,湿度,增加温和湿润的平和感觉以提高城市的舒适性

d.在大型公共建筑上建设屋顶绿化可对解决城市公共绿地用地难的问题起到决定性的作用。

2)通过改善人居环境而产生的社会效益:

a.改善人居物理环境的作用主要体现在:净化空气;抑制高温,调节湿度等小气候缓和作用,减少降尘,遮荫与防止强光反射;降低噪音。

b.利用植物景观对人们的生理,心理影响:利用市民户外接触最近的植物景观就是屋顶绿化,可以用植物景观来减轻精神疲劳,缓和紧张感;部分特殊建筑可利用园艺的作用来做园艺疗法实现心理平衡;屋顶绿化为人们接触及观察植物最近的场所,也可以此陶冶情操和进行环境生态教育。

c.防火,隔热作用:可以在火灾发生时防止火灾蔓延及确保避难通道和保护建筑。

3)经济效益:

a.保护建筑物:设置屋顶绿化的建筑可节省建造隔热层的开支,同时绿化植物的相对湿度与温差变化不大可防止屋顶防水层的老化及减少温度变化对建筑物的影响。

b.节约能源:夏季隔热,冬天保温的功能可以节冷暖空调的开支。

c.优美的环境可以提升周边地块或建筑空间的价值,特别是房地产开发时常常将屋顶绿化,屋顶花园作一促销卖点,抬高售房价格。

d.部分精明的商家或市民则可利用屋顶绿化空间作经营性园艺栽培。

(三)城市屋顶绿化结构营造技术的发展:

屋顶绿化结构营造技术的发展经历了四个阶段:

1)第一阶段为原始的营造模式:

在原始的屋顶绿化营造过程中还没有同一的模式,仅仅在屋顶的防水层及防水保护层上直接回填种植土就直接种植花木,除了在漏水口铺垫砾石或卵石过滤雨水外,没有详细的滤排水结构层,回填土层的构成与厚度也很随意,往往由建造业主或施工队根据现场标高及种植物种自行确定,未能形成统一的结构标准。

2)第二阶段是初步的规范化阶段:

在本阶段,由于人们发现屋顶绿化营造及使用过程中出现的绿地积水等问题,开始意识到结构滤排水的重要性,在早期的园林教科书已经出现要求屋顶绿化必须设置有结构滤排水层,采用砾石,碎石或陶粒等作滤水材料(至今仍然有人在使用),但这种不成熟的做法具有结构层厚度大,荷载大,雨季暴雨时排水仍然较慢(特别是绿化使用时间长以后植物根系填满砾石缝隙时)的缺点。

3)第三阶段是改进与发展阶段:

在本阶段,由于城市建设的发展,屋顶绿化被赋予各种不同类型的用途,可以分类为纯粹的屋顶绿化,屋顶景观绿化,屋顶花园等,不同的使用用途也要求屋顶绿化结构层作出相应的调整:排水层仍然由砾石或塑料排水垫组成,开始有了专门的滤水层薄膜层,早期采用遮荫网后改土工布铺,此时的滤水薄膜,没有固定技术指标要求,标准混乱,而在屋顶绿化建成后使用过程中发现了在此阶段结构处理模式虽然能解决排水及土壤板结问题但不能储存雨水,不能有效防止植物根系破坏屋面结构层砼表面(会破坏防水层)。

4)第四阶段是相对成熟阶段:

针对屋顶绿化营造过程中的一系列经验教训,国家相关设计规范不断进行调整现有设计规范要求,现有的建筑种植屋面设计规范要求:

8.3.1种植屋面的防水层应采用耐腐蚀、耐霉烂、耐穿刺性能好的材料。

说明:8.3.1种植屋面的防水层上虽有保护层,但上面的覆盖介质及种植的植物会腐烂或根系坚硬社会穿过保护层深入防水层,故提出对防水材料的特殊要求。

8.3.2 种植屋面采用卷材防水层时,上部应设置细石混凝土保护层。

说明:8.3.2 考虑植物根系对防水层的穿刺损坏,保证屋面防水质量,故规定在卷材防水层上部应设置细石混凝土保护层。

8.3.3 种植屋面应有1%-3%的坡度。种植屋面四周应设挡墙,挡墙下部应设泄水孔,孔内侧放置疏水粗细骨料。

在严格执行建筑设计规范的基础上,我国城市建设发展较快的城市开始向西方发达国家学习,先后引进如德国或日本相对成熟的营造技术:其中德国在营造屋顶绿化时在屋顶防水层上加上细砼混凝土做保护层也做上防植物根系腐蚀的阻根层,然后在铺上排水及过滤层作种植基床的基础(此种做法当今被许多教科书列为教科经典);而日本则是开始轻质种植土的开发和容器种植在屋顶绿化的应用。精明的商家捕捉到其中的商机,相继开发出适合屋顶绿化种植的轻质种植土;铺设于园林步道下的塑料排水垫;铺设于种植土层下的滤排水板,甚至于作为过滤水的土工布也可根据绿地的具体情况选用不同的厚度与密度来调节土层保湿度。

但任何技术都不是一成不变的,精明的商家与思想活跃的技术人员又开发出屋顶绿化蓄排水板,此种塑料制板可将德系屋顶绿化结构层营造做法中的排水层与阻根层合为一层,又增加了蓄水功能,质量更好,功能增加了,重量减轻了,施工功效也快了,而最后造价却节省了。综合上述经验,目前相对最合适的屋顶绿化结构层营造由下往上分层应是:屋顶屋盖排水找坡→防水层→1:3水泥砂浆保护层→蓄排水板→土工布→轻质种植土→绿化花木。

(四)影响城市屋顶绿化发展的几种误解:

从(二)城市屋顶绿化的效果与作用中我们知道了屋顶绿化建设的种种好处,但为什么在城市屋顶绿化建设发展并不是想象中的那么快?经过市场调查,综合分析各种因素主要存在有世人对屋顶绿化的几种误解:

1)     屋顶绿化种植使屋顶长期保持有水,屋顶容易漏水或渗水。但实际上在屋顶防水层的使用过程中影响防水层使用寿命的原因除了防水材料自身质量外,很大一部分破坏因素来自屋顶上的冬暖夏凉,风吹雨打及烈日暴晒引起的温差突变和湿度的变化,而屋顶绿化的保温保湿作用其实是在保护防水层,从另一角度看是在延长防水层的使用寿命。反倒是植物的根系的腐蚀作用会对防水保护层造成一定破坏,但这种破坏在塑料蓄排水板的阻断下已够不成影响。

2)     屋顶绿化增加屋顶的荷载,容易破坏楼板承重结构。这种担忧在现如今的建筑技术上其实很容易解决,除了加强楼板结构外,也可在屋顶绿化的结构层处理时尽量采用轻质材料,同时屋顶绿化营造的同时也可免去了屋顶隔热层的设置同样也能减轻屋顶不必要的荷载。

3)     屋顶绿化造价太高,建成后管护不方便。综合分析屋顶结构设计规范的要求,建造屋顶绿化则可不必设置隔热层,而不建设屋顶绿化的屋顶则除了防水层及防水保护层同样必须施工外还得专门铺砌隔热层,简单的种植绿化造价还可略低于隔热层,不含园林小品的普通屋顶绿化也只比隔热层造价多了不到三分之一,考虑到屋顶绿化的节能作用与经济效益,屋顶绿化的建造性价比明显优于隔热层屋面。至于屋顶绿化建成后管护不便的问题主要存在于设计及施工单位,专业而成熟的设计及营造单位能够应用专业技能轻松处理这一问题。

(五)当今发展屋顶绿化的时代紧迫性:

现如今,针对全球性的环境问题,人们在城市建设方面正在积极采取有效的解决措施,作为在高密度建筑中建设的新型绿化空间----以往绿化困难的建筑物屋顶等特殊空间的绿化正在受到世人瞩目:1)在发达国家里,无论是欧美国家,还是我们的近邻日本,从政府到民间,从建筑商人到工程技术人员,大家都以各种方式深入到屋顶绿化领域,积极地推动着相关的技术开发和相关法律规范的完善。在加拿大多伦多,地方政府更是通过政府行政诉权干预屋顶绿化的建设发展:对于可以减少地表径流节省市政开支年均2.3亿美元且节能环保的屋顶绿化营造单位给予奖励或财政补贴,2)在国内,从上一世纪九十年代的提倡城市建设应该“见缝插绿”到现在的屋顶绿化技术的日益成熟,从精明的房地产开发商早已经营造屋顶绿化或屋顶花园为售房卖点到前两年厦门市的要求城市建筑屋顶平改坡或改绿,我们看到了大力发展屋顶绿化的时机已经到来:争取到政府的政策支持,有了民间百姓的认可,商家的资金保证,加上相关技术日益成熟与完善,我们可以也应该开始大力发展屋顶绿化。