屋頂綠化探析

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        摘要：概述了屋頂綠化的歷史,介紹屋頂綠化的環(huán)境功能,并對屋頂綠化的設計原則及技術要求進行了總結,旨在促進屋頂綠化的推廣應用。 

　　關鍵詞：屋頂綠化;環(huán)境功能;設計原則;技術要求  　　AbstractThe history of roof greening was reviewed,and the environmental functions of roof greening were introduced. Design principles and techniques required were summarized,so as to promote the popularization and application of roof greening.  　　Key wordsroof greening;environmental functions;design principle;techniques required  　　  　　隨著城市人口的快速膨脹,城市建筑用地日趨緊張,造成建筑用地價格飛漲,再加上定居的負面生態(tài)效應等因素,使得人們不得不考慮如何充分、合理地利用建筑面積,這就使得屋頂成為人們關注的焦點,屋頂綠化也成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢。  　　1屋頂綠化的歷史  　　屋頂綠化是指植物栽植于與地面隔開的平頂屋區(qū)域的一種簡單的綠化方式,以提供人們觀光、歇息、納涼的場所。最早的屋頂綠化可以追溯到4 000年前,古代蘇美爾人所建的大廟塔就是屋頂花園的發(fā)源地。而真正的屋頂花園是在公元前6世紀(公元前605—562年),由尼布甲尼撒(Nebu-chadnezzar)建造的著名的巴比倫空中花園,其被世人列為古代世界七大奇跡之一,位于幼發(fā)拉底河岸。  　　自20世紀中期開始,英國、美國、德國、日本等國家相繼建造了大量的屋頂花園,其中最具代表性的要屬1959年由美國建造的具有高技術含量的奧克蘭市澤凱中心屋頂花園。一位風景建筑師以開拓者的精神在一座6層樓的頂部建造了一個景色秀麗的空中花園,全園面積1.2 hm2。屋頂上作了防水滲透處理后,上覆薄層土壤,配植喬木、花草,有曲折的甬道穿行其間,并設靠椅和小凳供人休憩。后來,這座屋頂花園被認為是現(xiàn)代屋頂花園發(fā)展史上的一個里程碑。近年來,我國在沿海以及較發(fā)達的大中城市也對屋頂進行開發(fā)利用,屋頂綠化雖然還處在起步階段,但已經開始呈現(xiàn)生機勃勃之勢,前景十分廣闊[1-2]。  　　2屋頂綠化的環(huán)境功能  　　屋頂綠化不僅使綠地向空中發(fā)展,節(jié)約土地,有效開拓城市空間,還能改善屋頂眩光,美化城市景觀,促進綠色空間與建筑空間相互滲透,它在保護城市環(huán)境、提高人居環(huán)境質量方面的作用更是不可忽視[3-4]。  　　2.1綠地補償作用,提供休憩和娛樂活動場所  　　在建筑密集的城市中,人們常常為滿眼都是冰冷的混凝土構筑物,周圍見不到一點綠色而煩躁。國際生態(tài)和環(huán)境組織調查指出,要使城市獲得最佳環(huán)境,人均占有綠地面積必須達到60 m2以上。大多數(shù)城市還遠達不到這個要求,加上城市化進程的加速,地價上漲,建筑密度提高,道路進一步密集,更有縱橫交錯的高架橋、立交橋,綠地面積將越來越小。如果能充分利用建筑物的屋頂、陽臺等進行綠化,就可以很好地補償人均綠地面積,覆土厚大于50 cm的屋頂綠化面積以40%的比率計入綠地面積。利用屋頂空間進行綠化,既可開辟休息和活動場所,又可點綴街景,增添城市建筑的藝術魅力。據(jù)估計,一座城市的屋頂面積,大約為居住區(qū)面積的20%。若屋頂被全部綠化,人們將置身于一座真正的園林城市,可在花香鳥語中盡情感受大自然。  　　2.2凈化空氣,減弱噪音  　　每人要吸收氧氣750 g/d,放出二氧化碳900 g/d,而自然界中唯一能制造氧氣的只有植物的光合作用。由此推算,每人至少要擁有10～15 m2森林或25～30 m2草坪才能獲得足夠的新鮮空氣。再加上工業(yè)、交通運輸?shù)暮难趿窟h大于此,這就要求有更多的人均綠地才能滿足空氣成分平衡的需要。據(jù)測定,一座城市如果把屋頂都利用起來進行綠化,那么這座城市空氣中的二氧化碳可降低70%～85%,同時可提高大氣中的氧濃度。植物還能吸收人類工業(yè)活動過程中產生的大量廢氣、有害氣體和滯留灰塵微粒等。此外,由于植物層對聲波具有吸收作用,綠化后的屋頂可以隔音和減低噪聲,按照霍希爾施密德原理,綠化后的屋頂與一般屋頂相比,可減低噪聲20～30 dB。  　　2.3加強屋頂隔熱效果,改善小氣候  　　一年四季其溫度各不相同,而屋頂?shù)谋砻媸桩斊錄_,始終處于劇烈的溫度變化之中。夏季經過陽光直射的屋頂,表面溫度往往要超出空氣溫度。調查發(fā)現(xiàn),有綠化的屋頂溫度可下降4～6 ℃,進而可以節(jié)約夏季空調用電量。冬季一般屋頂溫度低于空氣溫度,而屋頂經過綠化以后,溫度變化幅度就將顯著減小。綠色屋頂因植物的蒸騰和潮濕土壤的蒸發(fā)作用消耗的潛熱明顯比未綠化的屋面大,導致綠化屋頂面的儲熱量減少,綠化屋頂獲得的空氣熱量減少,熱效應降低,從而減弱城市的“熱島效應”。同時,植物的蒸騰和潮濕土壤的蒸發(fā)作用會使綠化屋頂?shù)乃魵夂吭黾?致使空氣絕對濕度增加,加上綠化后屋頂溫度有所降低,所以屋頂?shù)南鄬穸仍黾拥酶鼮槊黠@。由此,屋頂綠化對城市“干島”有減弱作用。屋頂綠化種植了植物之后能提高蓄水能力、減少雨水下泄。普通的屋面約有80%的雨水流入下水道。在雨季,這給下水道形成了很大的壓力。屋頂綠化后,50%～60%的雨水滯留在屋頂上,貯藏于植物的根部和栽培介質中,待日后逐步蒸發(fā),從而減輕了下水道的壓力,對城市環(huán)境起到了平衡作用。  　　2.4有效保護屋頂,延長建筑物壽命  　　平屋面建筑屋頂構造的破壞多數(shù)情況下是由屋面防水層溫度應力引起的,還有少部分由承重物件引起。溫度變化會引起屋頂構造的膨脹和收縮,使建筑物出現(xiàn)裂縫,導致雨水的滲入,形成滲漏。我國《建設工程質量管理辦法》中明確規(guī)定:建筑物屋面防水保修期只有3年。這樣就勢必要對屋面防水層進行整修。此外,空氣迅速變化的溫度對建筑物特別有害。例如,冬季,經過一個寒冷的夜晚,建筑物件結冰,白天短時間內建筑物表面的溫度突然升高;夏季夜晚降溫后,白天的建筑物表面溫度也會很快顯著升高。由于溫度的變化,建筑材料將會受到很大的負荷,其強度會降低,壽命也會縮短。如果將屋頂進行綠化,不但可調節(jié)夏季和冬季的極端溫度,還可對建筑物構件起到相當大的保護作用。經綠化的屋頂能夠有效阻隔空氣,使屋面避免紫外線的直接照射,從而可延緩各種密封材料的老化,延長屋面的使用壽命。  　　3屋頂綠化的設計原則及技術要求  　　一般屋頂綠化面層結構從上到下依次是:植物和景點層、排水口及種植穴、管線預留層、種植介質層(包括灌溉設施、噴頭、置景石)、過濾層、排水層、找平層、保溫隔熱層、現(xiàn)澆混凝土樓板或預制空心樓板。屋頂綠化成敗的關鍵在于減輕屋頂荷載,改良種植土,以及排水設施、屋頂結構選型和植物的選擇、種植設計與維護等問題。 屋頂綠化需選用分量輕、營養(yǎng)高的種植介質,以減輕屋頂荷載,同時為園藝植物提供良好的生長環(huán)境。屋頂綠化材料層須通氣、排水良好,同時將采用噴灌、滴灌等方法,減輕水分和土壤對屋頂?shù)臐B漏和腐蝕。綠化植物與屋頂綠化的使用功能相符,選擇植物需考慮種植介質層的厚度,同時兼顧氣候環(huán)境因素。設計時必須做到以植物造景為主,把生態(tài)功能放在首位。確保營建屋頂綠化所增加的荷重不超過建筑結構的承重能力,屋面防水構造能安全使用。因為屋頂綠化面積相對于地面的公園、游園等綠地較小,所以必須精心設計才能取得較理想的藝術效果。  　　3.1屋頂承重  　　屋頂?shù)某泻赡芰σC合考慮所有構造層在達到水飽和狀態(tài)下的密度所產生的有效荷載,植物本身產生的逐漸增加的荷載,以及非固定設施、人員數(shù)量流動、外加自然力等因素。以單位面積平臺允許承載重量為依據(jù),必須做到:平臺允許承載重量>一定厚度種植層最大濕重+一定厚度的排水物質重量+植物重量+其他物質重量(建筑小品等)。因“頂”制宜,即根據(jù)平臺屋頂承重能力,設計不同功能的屋頂綠化形式。為了減輕荷載,應將亭、廊、花壇、水池、假山等重量較大的景點設計在承重結構或跨度較小的位置上。根據(jù)屋頂綠化的立地條件,其種植層的土壤必須具有容重小、重量輕、疏松透氣、保水保肥、適宜植物生長和清潔環(huán)保等性能。由于屋頂上的日照強度較高,水分蒸發(fā)量很大,必須要選擇比自然原土更輕、吸水性、儲水性更好的人工土壤,如陶粒和營養(yǎng)腐殖土以及有機物的混合物等。  　　3.2防水與排水  　　在設計時應按屋面結構進行多道防水設施,做好防排水構造的系統(tǒng)處理。設置完善的排水系統(tǒng),除溢水孔、天溝外,還應設置出水口、排水管道等,滿足日常排水及暴雨時泄洪的需要,并做好定期清潔、疏淘工作。最好能夠形成雙層防水和排水系統(tǒng),以便及時排除屋面積水。  　　3.3植物  　　由于屋頂綠化位于空中樓頂上,與大地土壤不再相連,屬典型的人工地面,故其生境與地面差別很大,對于植物來說有利有弊。其有利因素有:與地面相比,屋頂光照強,光照時間長,可大大促進光合作用;晝夜溫差大,利于植物的營養(yǎng)積累;屋頂上氣流通暢清新,污染明顯減少,受外界影響小,有利于植物的生長和保護。其不利因素有:濕度條件差,植物易受干旱;土溫、氣溫變化較大,對植物生長不利;屋頂風力一般比地面大;與地面相比,屋頂增加了承重和防水投資,施工和養(yǎng)護的費用也有所增加;對造園以及植物的選擇有一定的局限性。  　　屋頂綠化對植物材料的選擇應符合屋頂立地條件的特點。植物應以陽性喜光、耐寒、抗旱、抗風力強、根系淺的為主,最好為須根、姿態(tài)優(yōu)美的花卉。宜選擇草本花卉如天竺葵、球根秋海棠、風信子、郁金香、菊花、金盞菊、石竹、一串紅、旱金蓮、鳳仙花、雞冠花、大麗花、金魚草、雛菊、羽衣甘藍、翠菊、千日紅、含羞草、紫茉莉、虞美人、美人蕉、萱草、鳶尾、芍藥等;草坪與地被植物常用的有天鵝絨草、虎耳草、三葉草等;灌木和小喬木如紅楓、南天竹、紫薇、木槿、貼梗海棠、臘梅、月季、玫瑰、山茶、桂花、牡丹、結香、八角金盤、金鐘花、梔子、金絲桃、八仙花、迎春花、棣棠、石榴、六月雪等。藤本植物如常春藤、牽?；?、紫藤、木香、凌霄、蔓薔薇、金銀花、常綠油麻藤等。有細長莖蔓的藤本植物,可以攀援或垂掛在各種支架上,有些可以直接吸附于垂直的墻壁上。它們不占或很少占用種植面積,應用形式靈活多樣,宜作屋頂上各種棚架、涼廊、女兒墻、垂直墻面的綠化材料,在提高屋頂綠化質量、豐富景色、美化建筑立面等方面有其獨到之處。  　　在植物類型上應以草坪、花卉為主,可以穿插點綴一些花灌木、小喬木。各類草坪、花卉、樹木所占比例應在70%以上。平臺屋頂綠化一般使用植物類型的數(shù)量從大到小依次是草坪、花卉、地被植物、灌木、藤本、喬木。  　　  　　4參考文獻  　　[1] 瓦爾特•科爾布,塔西洛•施瓦茨.屋頂綠化[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,2002.  　　[2] 張寶鑫.城市立體綠化[M].北京:中國林業(yè)出版社,2004.  　　[3] 毛龍生,王曉春,劉廣,等.人工地面植物造景•垂直綠化[M].南京:東南大學出版社,2002.  　　[4] 梁家年.現(xiàn)代城市空間美化——屋頂花園[M].南京:中國花卉盆景,2002(11):31.