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(duì)屋頂綠化的設(shè)計(jì)原則及技術(shù)要求進(jìn)行了總結(jié),旨在促進(jìn)屋頂綠化的推廣應(yīng)用。 

　　關(guān)鍵詞：屋頂綠化;環(huán)境功能;設(shè)計(jì)原則;技術(shù)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(jià)格飛漲,再加上定居的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)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(guān)注的焦點(diǎn),屋頂綠化也成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。  　　1屋頂綠化的歷史  　　屋頂綠化是指植物栽植于與地面隔開(kāi)的平頂屋區(qū)域的一種簡(jiǎn)單的綠化方式,以提供人們觀光、歇息、納涼的場(chǎng)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(jì)(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(jì)中期開(kāi)始,英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)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(guó)建造的具有高技術(shù)含量的奧克蘭市澤凱中心屋頂花園。一位風(fēng)景建筑師以開(kāi)拓者的精神在一座6層樓的頂部建造了一個(gè)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(shè)靠椅和小凳供人休憩。后來(lái),這座屋頂花園被認(rèn)為是現(xiàn)代屋頂花園發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。近年來(lái),我國(guó)在沿海以及較發(fā)達(dá)的大中城市也對(duì)屋頂進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用,屋頂綠化雖然還處在起步階段,但已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)生機(jī)勃勃之勢(shì),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(kāi)拓城市空間,還能改善屋頂眩光,美化城市景觀,促進(jìn)綠色空間與建筑空間相互滲透,它在保護(hù)城市環(huán)境、提高人居環(huán)境質(zhì)量方面的作用更是不可忽視[3-4]。  　　2.1綠地補(bǔ)償作用,提供休憩和娛樂(lè)活動(dòng)場(chǎng)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(gòu)筑物,周圍見(jiàn)不到一點(diǎn)綠色而煩躁。國(guó)際生態(tài)和環(huán)境組織調(diào)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(dá)到60 m2以上。大多數(shù)城市還遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求,加上城市化進(jìn)程的加速,地價(jià)上漲,建筑密度提高,道路進(jìn)一步密集,更有縱橫交錯(cuò)的高架橋、立交橋,綠地面積將越來(lái)越小。如果能充分利用建筑物的屋頂、陽(yáng)臺(tái)等進(jìn)行綠化,就可以很好地補(bǔ)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(jì)入綠地面積。利用屋頂空間進(jìn)行綠化,既可開(kāi)辟休息和活動(dòng)場(chǎng)所,又可點(diǎn)綴街景,增添城市建筑的藝術(shù)魅力。據(jù)估計(jì),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(niǎo)語(yǔ)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(yùn)輸?shù)暮难趿窟h(yuǎn)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(cè)定,一座城市如果把屋頂都利用起來(lái)進(jìn)行綠化,那么這座城市空氣中的二氧化碳可降低70%～85%,同時(shí)可提高大氣中的氧濃度。植物還能吸收人類工業(yè)活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)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(duì)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(qiáng)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?dāng)其沖,始終處于劇烈的溫度變化之中。夏季經(jīng)過(guò)陽(yáng)光直射的屋頂,表面溫度往往要超出空氣溫度。調(diào)查發(fā)現(xiàn),有綠化的屋頂溫度可下降4～6 ℃,進(jìn)而可以節(jié)約夏季空調(diào)用電量。冬季一般屋頂溫度低于空氣溫度,而屋頂經(jīng)過(guò)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(dǎo)致綠化屋頂面的儲(chǔ)熱量減少,綠化屋頂獲得的空氣熱量減少,熱效應(yīng)降低,從而減弱城市的“熱島效應(yīng)”。同時(shí),植物的蒸騰和潮濕土壤的蒸發(fā)作用會(huì)使綠化屋頂?shù)乃魵夂吭黾?致使空氣絕對(duì)濕度增加,加上綠化后屋頂溫度有所降低,所以屋頂?shù)南鄬?duì)濕度增加得更為明顯。由此,屋頂綠化對(duì)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(zhì)中,待日后逐步蒸發(fā),從而減輕了下水道的壓力,對(duì)城市環(huán)境起到了平衡作用。  　　2.4有效保護(hù)屋頂,延長(zhǎng)建筑物壽命  　　平屋面建筑屋頂構(gòu)造的破壞多數(shù)情況下是由屋面防水層溫度應(yīng)力引起的,還有少部分由承重物件引起。溫度變化會(huì)引起屋頂構(gòu)造的膨脹和收縮,使建筑物出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致雨水的滲入,形成滲漏。我國(guó)《建設(shè)工程質(zhì)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(shì)必要對(duì)屋面防水層進(jìn)行整修。此外,空氣迅速變化的溫度對(duì)建筑物特別有害。例如,冬季,經(jīng)過(guò)一個(gè)寒冷的夜晚,建筑物件結(jié)冰,白天短時(shí)間內(nèi)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(huì)很快顯著升高。由于溫度的變化,建筑材料將會(huì)受到很大的負(fù)荷,其強(qiáng)度會(huì)降低,壽命也會(huì)縮短。如果將屋頂進(jìn)行綠化,不但可調(diào)節(jié)夏季和冬季的極端溫度,還可對(duì)建筑物構(gòu)件起到相當(dāng)大的保護(hù)作用。經(jīng)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(zhǎng)屋面的使用壽命。  　　3屋頂綠化的設(shè)計(jì)原則及技術(shù)要求  　　一般屋頂綠化面層結(jié)構(gòu)從上到下依次是:植物和景點(diǎn)層、排水口及種植穴、管線預(yù)留層、種植介質(zhì)層(包括灌溉設(shè)施、噴頭、置景石)、過(guò)濾層、排水層、找平層、保溫隔熱層、現(xiàn)澆混凝土樓板或預(yù)制空心樓板。屋頂綠化成敗的關(guān)鍵在于減輕屋頂荷載,改良種植土,以及排水設(shè)施、屋頂結(jié)構(gòu)選型和植物的選擇、種植設(shè)計(jì)與維護(hù)等問(wèn)題。 屋頂綠化需選用分量輕、營(yíng)養(yǎng)高的種植介質(zhì),以減輕屋頂荷載,同時(shí)為園藝植物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。屋頂綠化材料層須通氣、排水良好,同時(shí)將采用噴灌、滴灌等方法,減輕水分和土壤對(duì)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(zhì)層的厚度,同時(shí)兼顧氣候環(huán)境因素。設(shè)計(jì)時(shí)必須做到以植物造景為主,把生態(tài)功能放在首位。確保營(yíng)建屋頂綠化所增加的荷重不超過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的承重能力,屋面防水構(gòu)造能安全使用。因?yàn)槲蓓斁G化面積相對(duì)于地面的公園、游園等綠地較小,所以必須精心設(shè)計(jì)才能取得較理想的藝術(shù)效果。  　　3.1屋頂承重  　　屋頂?shù)某泻赡芰σC合考慮所有構(gòu)造層在達(dá)到水飽和狀態(tài)下的密度所產(chǎn)生的有效荷載,植物本身產(chǎn)生的逐漸增加的荷載,以及非固定設(shè)施、人員數(shù)量流動(dòng)、外加自然力等因素。以單位面積平臺(tái)允許承載重量為依據(jù),必須做到:平臺(tái)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(zhì)重量+植物重量+其他物質(zhì)重量(建筑小品等)。因“頂”制宜,即根據(jù)平臺(tái)屋頂承重能力,設(shè)計(jì)不同功能的屋頂綠化形式。為了減輕荷載,應(yīng)將亭、廊、花壇、水池、假山等重量較大的景點(diǎn)設(shè)計(jì)在承重結(jié)構(gòu)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(zhǎng)和清潔環(huán)保等性能。由于屋頂上的日照強(qiáng)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(chǔ)水性更好的人工土壤,如陶粒和營(yíng)養(yǎng)腐殖土以及有機(jī)物的混合物等。  　　3.2防水與排水  　　在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按屋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行多道防水設(shè)施,做好防排水構(gòu)造的系統(tǒng)處理。設(shè)置完善的排水系統(tǒng),除溢水孔、天溝外,還應(yīng)設(shè)置出水口、排水管道等,滿足日常排水及暴雨時(shí)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(shí)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(duì)于植物來(lái)說(shuō)有利有弊。其有利因素有:與地面相比,屋頂光照強(qiáng),光照時(shí)間長(zhǎng),可大大促進(jìn)光合作用;晝夜溫差大,利于植物的營(yíng)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(zhǎng)和保護(hù)。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(duì)植物生長(zhǎng)不利;屋頂風(fēng)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(hù)的費(fèi)用也有所增加;對(duì)造園以及植物的選擇有一定的局限性。  　　屋頂綠化對(duì)植物材料的選擇應(yīng)符合屋頂立地條件的特點(diǎn)。植物應(yīng)以陽(yáng)性喜光、耐寒、抗旱、抗風(fēng)力強(qiáng)、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(fēng)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(yú)草、雛菊、羽衣甘藍(lán)、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(jié)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、牽牛花、紫藤、木香、凌霄、蔓薔薇、金銀花、常綠油麻藤等。有細(xì)長(zhǎng)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(yīng)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(zhì)量、豐富景色、美化建筑立面等方面有其獨(dú)到之處。  　　在植物類型上應(yīng)以草坪、花卉為主,可以穿插點(diǎn)綴一些花灌木、小喬木。各類草坪、花卉、樹(shù)木所占比例應(yīng)在70%以上。平臺(tái)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(xiàn)  　　[1] 瓦爾特•科爾布,塔西洛•施瓦茨.屋頂綠化[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2002.  　　[2] 張寶鑫.城市立體綠化[M].北京:中國(guó)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(xué)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(guó)花卉盆景,2002(11):31.