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“建筑第五立面” ——屋頂綠化相關技術難點解析

發表時間:2019-06-21    瀏覽次數:次   來源:蘭德咨詢

概述——“建筑第五立面”

建筑屋頂空間是城市景觀的第五立面,它是指在建筑上部由建筑外屋面和垂直護墻圍合起來的建筑外部空間。

隨著城市的不斷發展和城市化進程的加快,城市土地資源已呈現“寸土寸金”之勢,專門用于城市綠化建設的土地資源更是十分有限,單靠有限的土地資源來擴大城市綠地面積既不經濟也不現實,從城市綠化和生態降溫角度看,發展屋頂綠化是大勢所趨,可使城市建筑物的空間潛能與綠色植物的多種效益得到完善的結合和充分的發揮,具有廣闊的發展前景,它將成為城市綠化建設的新趨勢。

有關測量數據表明, 屋頂綠化夏季可有效降低屋面溫度約15 ℃,室內溫度可降低2 ℃ -3 ℃,因此向“第五立面”索取綠色,營造屋頂花園,能夠有序合理地利用,可起到改善生態環境、節能減排等作用,為都市人在緊張工作之余提供一個休息和消除疲勞的舒適場所。在許多建筑師眼里已成為優質工程的一個設計內容,在園林工作者眼里更是一個改善生態環境和人居環境質量的法寶。

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一、    國內外屋頂綠化發展狀況

我國自二十世紀六十年代才開始研究屋頂花園和屋頂綠化的建造技術,與西方發達國家相比,我國早期的屋頂綠化技術,由于受到基建投資、建造技術和材料等的影響,僅在南方個別省市和地區原有建筑物的屋頂平臺上改建成屋頂花園。近年來,隨著國內城市建設迅速的發展,人們對人居環境和生活質量要求的日益提高,在面臨城市化的加速發展帶來的城市環境惡化的諸多問題面前,人們對屋頂花園的認識上有了轉變,包括建筑師們也開始有意識地在建筑設計中積極的考慮屋頂綠化的因素,在全國如北京、重慶、上海、廣州、深圳長沙等各大城市,屋頂綠化均以各種形式自發的展開,屋頂綠化建設正在全國各地掀起一輪又一輪的熱潮,政府也越來越認識到屋頂綠化的重要性,一些大城市也出臺了自己的一些鼓勵屋頂綠化的政策與法規。

在國外,屋頂花園是非常講究的,重視綠化的日本和擁有世界上第一流環保與綠化設施的德國,在建筑屋頂花園上更是達到了相當高的水平。 日本設計的樓房除加大陽臺以提供綠化面積外,還把最高層的屋頂建成“開放式”,將屋頂連接成片,使之變成廣闊的高空場地,居民可隨已所好在屋頂栽花種草。

而德國則進一步更新樓房造型及其結構,將樓房建成階梯式或金字塔式的住宅群,當布置起各種形式的屋頂花園后,遠看如半壁花山,近看又似斑斕峽谷,俯視則如同一條五彩繽紛的巨型地毯,令人心曠神怡,到2007年后,德國的屋頂綠化率達到80左右,是整個城市綠地系統的組成部分,基本解決了建筑占地與綠地的矛盾,是全世界屋頂綠化做得最好國家。

此外,美國、英國、加拿大、澳大利亞、巴西等國家近年來都非常重視屋頂綠化,并獲得了很好的效果。

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一、屋頂綠化的類型

1.屋頂綠化的類型

根據我國屋頂綠化規范,屋頂綠化一般分為花園式屋頂綠化和簡單式屋頂綠化兩種。而根據德國的標準,通常將屋頂綠化分為三種類型:

2 拓展型屋頂花園——草坪式屋頂綠化/簡單式屋頂綠化

即是國內稱為簡單式屋頂花園,顧名思義就是根據建筑荷載比較小的特點,利用草坪、地被、小型灌木和攀援植物進行屋頂覆蓋綠化。中國的做法多采用草坪,而德國多采用景天科這種耐干旱低養護的植物,往往不需要單獨設置灌溉系統,只靠自然降水就可以解決植物養護的問題。建造速度快、成本低、重量輕,并且幾乎不用維護,每年只要檢查1-2次就可以了,但通常不能讓人在上面活動。

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2  半密集型屋頂花園——組合式屋頂花園

半密集型屋頂花園適用于可以看得見的屋頂,需要全年都能觀賞到綠色和開花植物。其厚度較拓展型的厚,植物選擇的范圍也更廣,但不包括喬木類的高大樹木。其需要定期灌溉和維護,屋頂上可以留有小路和庭院供人們行走和停留。

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2 密集型屋頂綠化——花園式屋頂綠化

即是國內稱為花園式屋頂綠化,密集型屋頂綠化可以說是真正意義上的屋頂花園,通常可以加入樹、草、亭子、水池、假山和木椅等各種園林設計元素,為人們提供了休閑和運動的空間,但也需要經常的維護和保養。

對于建筑靜荷載大于等于250kg/平方米的建筑物,可以選擇半密集型屋頂綠化;對于建筑靜荷載大于等于500kg/平方米的建筑物,可以選擇密集型屋頂綠化,其植物選擇種類比較豐富,灌木或者喬木都是可以選擇的,可以采用喬、灌、草結合的復層植物配植方式,產生比較好的生態效益和景觀效果。

一些景觀設計上的元素,例如花架、山石、水景等較重的物體都應設計在墻、柱、梁等位置,地面也可以設計出地形。

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2. 屋頂綠化的功能及作用

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3.屋頂綠化的設計原則

2 花園式屋頂綠化

1)新建建筑原則上應采用花園式屋頂綠化,在建筑設計時統籌考慮,以滿足不同綠化形式對于屋頂荷載和防水的不同要求。

2)現狀建筑根據允許荷載和防水的具體情況,可以考慮進行花園式屋頂綠化。

3)建筑靜荷載應大于等于250kg/m2。喬木、園亭、花架、山石等較重的物體應設計在建筑承重墻、柱、梁的位置。

4)以植物造景為主,應采用喬、灌、草結合的復層植物配植方式,產生較好的生態效益和景觀效果。

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2 簡單式屋頂綠化

1)建筑受屋面本身荷載或其他因素的限制,不能進行花園式屋頂綠化時,可進行簡單式屋頂綠化。

2) 建筑靜荷載應大于等于100kg/m2,主要綠化形式

A. 覆蓋式綠化——根據建筑荷載較小的特點,利用耐旱草坪、地被、灌木或可匍匐的攀援植物進行屋頂覆蓋綠化。

B. 固定種植池綠化——根據建筑周邊圈梁位置荷載較大的特點, 在屋頂周邊女兒墻一側固定種植池, 利用植物直立、懸垂或匍匐的特性,種植低矮灌木或攀援植物。

C. 可移動容器綠化——根據屋頂荷載和使用要求,以容器組合形式在屋頂上布置觀賞植物,可根據季節不同隨時變化組合。

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4. 屋頂綠化建議性指標

不同類型的屋頂綠化應有不同的設計內容, 屋頂綠化要發揮綠化的生態效益, 應有相宜的面積指標作保證。屋頂綠化的建議性指標見下表。

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三、以上我們講述了這么多關于屋頂綠化的現狀與發展情況、屋頂綠化的類型、功能、設計原則、及建議性指標等,那么,對于我國的屋頂綠化景觀,屋頂綠化相關技術依然是當下的技術難題,我們對于屋頂綠化景觀技術存在哪些疑慮,又該如何解決這些技術難題呢?

對開展屋頂綠化,人們常常會有一些疑問。例如: 

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如何避免竹類植物的穿刺能力

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1.屋頂綠化施工操作流程

2花園式屋頂綠化施工流程示意圖

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2簡單式屋頂綠化施工流程示意圖

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屋頂綠化相關技術

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2.屋頂綠化基本構造組成

屋頂綠化基本構造典型組成:植被層、基質層、過濾層、排(蓄)水層、保濕層、隔根層、分離滑動層、防水層、原建筑頂。

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2 保護層(包括防水層和隔根層)

保護層包括防水層和隔根層,有時兩者合而為一,對于保護層的要求,除了防止雨水和灌溉水的滲入,也要求保護層能長時間抵抗植物根系的穿透能力。一些植物的根系有很強的穿刺能力,會對建筑防水材料結構造成威脅。隔根層可以防植物根系穿透防水層,尤其是根系發達的植物要考慮加隔根處理。

2 分離滑動層

由于隔根層、排水層與防水層材料之間有時候會出現粘連損壞現象,為此在兩者之間應加一道分離滑動層,多采用玻纖布或無紡布材料,用于防止隔根層與防水層材料之間產生粘連現象。若柔性防水表面有混凝土砂漿保護層,分離滑動層可省略不鋪。但是最好采用疏水劑(底層為水泥層時使用)輔助防水。

2 保濕層

保濕層的作用之一是保護防水層和隔根層,作用是為植物保存水分,用于淺層屋頂花園的保濕毯,重量至少要達到300g/㎡,而用于深層屋頂花園的保濕毯,重量至少要達到500g/ ㎡,保濕毯吸水2.1Lm2(有時可省略不鋪)。

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2 排(蓄)水層

排(蓄)水層一般包括括(蓄)排水板、陶礫(荷載允許時使用)和排水管(屋頂排水坡度較大時使用)等不同的(蓄)排水形式,改善基質的通氣狀況,吸收種植層滲出的多余水分,土壤缺水時提供物所需水分,可將雨水迅速排出,有效緩解瞬時集中降水對屋頂承重造成的壓力。

2 過濾層

過濾層的作用是阻止基質進入排水層.過濾層要保證有排水的功能,除此之外,還要有防止排水管泥沙淤積的作用,一般采用既能透水又能過濾的聚酯纖維無紡布等材料。

2 基質層

基質層是指滿足植物生長條件,具有一定的滲透性能、蓄水能力和空間穗定性的輕質材料層, 一般草本等地被植物,栽培土深10-30厘米左右;灌木深30-60厘米;小喬木深75-80厘米 。

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根據不同植物對基質厚度要求見下表。

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2 植被層

1)植物選擇

植被層是頂綠化植物的選擇應用,是屋頂綠化過程中極其重要的一個環節。以低矮灌木、草坪、地被植物和攀援植物等為主可少量種植耐旱小型喬木。應選擇須根發達的植物,不宜選用根系穿刺性較強的植物,防止植物根系穿透建筑防水層,盡量選用鄉土植物,適當引進綠化新品種。

①   選擇耐旱的矮灌木和草本植物;

②   選擇陽性、耐瘠薄、耐積水的淺根性植物;

③   選擇抗風、不易倒伏、抗寒性強,冬季能露地越冬的植物;

④   栽植容易,耐修剪,生長緩慢、抗污性強,可耐受、吸收、滯留有害氣體或污染物質的植物。

通過移栽、鋪設植生帶和播種等形式種植的各種植物,包括小型喬木、灌木、草坪、地被植物、攀援植物等。屋頂綠化植物種植方法見下圖。

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2)植物防風固定技術

種植高于2m的植物應采用防風固定技術。植物的防風固定方法主要包括地上支撐法和地下固定法,見下圖 。

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3)后期養護管理技術

后期養護管理技術是綠化工程最重要的階段,后期管理的好與壞直接影響景觀效果。后期管理一般包括:灌水、施肥、噴藥、中耕除草、修剪整形、越冬防護等內容。

四、我們了解了屋頂綠化相關技術及其技術難題,那么我們應該如何解決當下荷載問題 、防水設施及排水系統問題 、種植覆土問題這三大技術難題呢?

1.  屋頂綠化設計前提示解決載荷問題

荷載是衡量屋頂單位面積上承受重量的指標,是建筑物安全及屋頂園林成功與否的保障。用于園林造景的屋頂應采用整體澆筑或預制裝配的鋼筋混凝土屋面板作結構層,有條件者,可用隔熱防滲透水材料制成的“生態屋頂塊”,并且要求提供350千克/平方米以上的外加荷載能力。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,同時盡量選擇人造土、泥炭土、腐殖土等輕型材料。

設計時必須以屋頂的載荷量為前提,屋頂花園設計專家給了下列方程式:

屋頂允許承載重量>一定厚度種植層最大濕度重量+一定厚度排水物質重量+植物重量+其它物質重量。只有遵從這個方程式去進行屋頂花園設計,不但能美化環境,還不會對住房有什么威脅。

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注:選擇植物應考慮植物生長產生的活荷載變化。種植荷載包括種植區構造層自然狀態下的整體荷載。

2. 屋頂綠化設計的關鍵是防水設施及排水系統

在滿足承重要求之后,應對整個屋頂進行防漏處理,同時,在實施屋頂園林施工中,不管何種設施均不得打開或破壞屋面的防水層或保護層。緊接著就是設臵完善的排水系統,除溢水孔、天溝外,還應設臵出水口、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。

3. 屋頂花園設計的重點是種植土

屋頂承重所限,要求所選用的種植介質應具有自重輕、不板結、保水保肥、適宜植物培育生長、施工簡便和經濟環保等性能。屋頂綠化植被栽植的基質除了要滿足提供水分、養分的一般要求外,應盡量采用輕質材料,以減少屋面載荷。不同植物對基質厚度要求不同,一般草本等地被植物,栽培土深10-30厘米左右;灌木深30-60厘米;小喬木深75-80厘米 。

常用基質有田園土、泥炭、草碳、木屑等。輕質人工土壤的自重輕,多采用土壤改良劑以促進形成團粒結構保水性及通氣性良好,且易排水。常見栽植基質性能見下表。

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改良土一般干容重在550-900kg/m3之間,如果基質充分吸收水分后,其濕容重可增大20~50%,因此,在配制過程中應按照濕容重來考虛,盡可能降低容重,并適當添加補充肥,其比例可根據不同植物的生長發育需要而定。屋頂綠化基質荷重應根據濕容重進行核算,不應超過1300 kg/m3。常用的基質類型和配制比例參見下表,可在建筑荷載和基質荷重允許的范圍內,根據實際酌情配比。

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注: 基質濕容重一般為干容重的1.2倍-1.5倍。

五、結語

通過對本文的閱讀,屋頂綠化技術中只有處理好荷載問題、防水設施及排水系統問題、種植覆土問題這三大技術難題,其他屋頂綠化相關技術,通過本文對其相關技術的闡述和分析,相信所有問題都會迎刃而解了!

 








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