设计文章

>

景观设计

>

长三角地区轻质屋面绿化

长三角地区轻质屋面绿化

2013年9月10日 8:27:49
来源: 作者: 1907次浏览 [打印]

轻质屋面绿化是我们近年从国外引进和二次开发的新型绿化模式,其基本做法是在现有屋顶面层上,首先铺设专用结构层,再铺设厚度不超过5cm的专用基质,最后种植特定植物。建成后,屋面绿化系统土壤、植被、水、空气、昆虫、鸟类等能形成相对独立和稳定的小型生态群落,只要简单的日常维护,便能长久维持生态和景观效果。运用该技术实施屋面绿化突出优点是:总体重量轻、屋面负荷低;施工速度快、建设成本低;适用范围广、使用寿命长;养护管理简,管理费用低;生态效益好、景观效果佳。因此,该技术一出现就受到市场的认可和政府部门的重视,是目前推荐推广和实际应用面积最大的屋面绿化形式之一[1]。

  以沪、苏、浙为中心长江三角洲地区是我国经济、科技、文化最发达的地区之一,随着社会经济的发展,屋顶绿化这一能显著改善城市环境的新型绿化模式逐步受到了重视[2]。长三角地区属于亚热带湿润季风气候,其气候特征是冬凉夏热,四季分明,降水丰沛,为屋面绿化绿化创造了适宜条件,而春夏之交的梅雨、伏秋期间的干旱以及台风、酸雨、冻害等气象灾害也为屋面绿化带来了不利,特别是对栽培土层只有5cm的轻质屋面绿化而言所要面临的困难更为突出,所以解决实施过程中遇到的问题变得尤为重要。

  1.屋面积水的问题

  长三角地区的春夏期间(5—7月),特别是6月中旬到7月上旬的梅雨季节,降雨集中,雨量大,持续性的大雨、暴雨是造成屋面积水,形成水涝的直接原因。积水是我们施工过程中发现的常见问题,也是造成轻质屋面绿化失败的主要原因。屋面大量积水造成的危害有:屋面荷载短时间增加造成危险,屋面渗漏概率增加,造成植物烂根而生长不良严重甚至死亡。

  1.1常见造成屋面积水的原因:

  1.1.1 原有建筑屋面排水系统存在缺陷,没有排水坡度、排水坡度不够或排(溢)水孔孔径小,数量少;

  1.1.2屋面绿化的设计和施工时没有做好排水系统的改进,由于屋顶植物和土层的阻隔、排水坡度不够大等,暴雨和地表径流形成的局部积水短时间内不能及时排除;

  1.1.3原建筑屋顶或绿化施工后,日常检查和维护工作没有落实专人负责,导致排水孔被杂物堵塞,而没有及时的清理疏通。

  1.2解决屋面积水的对策:

  1.2.1综合本地区降水量等因素,设计自然排水坡度的最佳值并留有余量,进行屋面绿化方案设计时对达不到要求的排水坡度要人为的适当创造合理坡度,从而达到排水需求。

  1.2.2原排水系统有设计缺陷的,除设计自然排水坡度外,绿化时还应该适当考虑增加排水管道的铺设,必要时可以增设临时雨水外溢孔。

  1.2.3设计者应该根据现场的具体情况,在绿化设计和施工时,改进排水系统中的不足,如增加周边隔离区域的宽度、采用流量更大的排水垫层,从而达到快速有效排水。

  1.2.4施工养护单位应派专人进行定时、定点维护,检查排(溢)水孔的状况,保障排水顺畅。

  2.建筑屋面荷载的问题:

  屋面荷载指的是屋面的单位面积上承受重力的大小,荷载问题是解决现有屋面能不能做绿化,做什么样形式绿化的决定因素,是屋面绿化设计和施工过程中的关键问题。长三角地区大部分城市建筑以80年代以后的多层平屋顶建筑为多,根据当时国家的建筑荷载规范,一般上人屋面静荷载为1.5KN/M2,非上人屋面的静荷载是0.8 KN/M2[1],而且房屋的施工质量也会影响建筑荷载。因此,如何在现有荷载基础上安全、实用、经济地实现屋面绿化是轻质屋面绿化需要解决的问题。

  2.1关于屋面荷载,实施绿化时应注意的问题

  2.1.1早期建筑物的屋面荷载国家标准比较低,故屋面面层结构简单,承重能力也差。

  2.1.2很多老房子在实际建造时有偷工减料等质量问题,施工质量影响了建筑荷载,造成达不到原有设计荷载。

  2.1.3绿化设计总体荷载超出原有建筑荷载范围,会使建筑结构受力不平衡,存在安全隐患,虽然短时间内不一定能反映出来,但隐患一直存在。

  2.1.4绿化设计布局不合理,花坛、树木等没有布置在承重柱、承重梁和承重墙上

  2.2减轻建筑荷载,合理进行绿化要素布局和施工

  2.2.1在进行屋顶绿化之前, 首先应从房屋建筑商那了解屋顶规定负荷和房屋的施工质量, 在承重范围内进行绿化的设计。

  2.2.2充分考察分析屋面现有现状,根据荷载量设计绿化模式,避免超出设计荷载,不能确定荷载的,拟采用轻质屋面绿化技术实施绿化。

  2.2.3设计施工时,充分考虑屋顶荷载能力,负荷大的元素置于屋面的承重柱或承重梁上,从而减轻屋面的负何。必须用少量较大树木时, 可栽植于轻质花桶中, 置于主要承重部位。

  2.2.4施工材料尽量采用轻型材料。如,轻型混凝土、竹木、铝材、玻璃钢等。

  2.2.5在达不到荷载要求,而需要绿化时应对原有屋面进行加固改造,如采用结构找坡, 分解荷载, 控制种植槽( 池) 高度和蓄水层厚度等,使屋面荷载符合设计要求。

  2.2.6采用人工混合复配的轻质种植土,并严格控种植土层的厚度。

  3.屋面的渗漏问题

  长三角地区上世纪八、九十年代房屋屋面大都为简单的“大平台”式结构,原有防水处理比较单一,屋面渗漏过去几十年里成为了老大难问题,而且目前需要实施屋面绿化的建筑大部分也属于这一类。

  实施屋面绿化后,如何保证建筑屋面不渗漏,关系到屋面绿化项目是否能顺利推广的命运。其实,国内外建筑大师,特别是建筑防水专家的实践,已经为我们打消了疑虑,让我们认识屋顶绿化不仅不会破坏建筑,而且还对建筑物有保护作用,能延长屋顶建材使用寿命三到五倍,屋顶绿化和建筑不仅不矛盾,而且还是绿色建筑的一部分[1]。

  3.1屋面出现渗漏的主要原因

  3.1.1原有屋面刚性防水面层出现开裂或柔性防水出现剥落、起鼓、开裂等缺陷引起的渗漏。

  3.1.2伸缩缝、女儿墙、檐口、天沟、反梁、管道、通气孔、烟囱等部位,易出现渗漏的节点处理不当引起屋面渗漏。[3]

  3.1.3对一些结构复杂的屋面,存在排水设计错误问题。如排水量考虑太少,落水管数量和管径不够,设计坡度不足及施工误差,从而造成屋面积水严重而发生渗漏发生。

  3.1.4屋面绿化施工过程中野蛮操作,破坏了防水层而没有进行修补。

  3.1.5新做屋面绿化隔根防水层时,设计不合理,施工质量粗糙,节点处理不当。

  3.1.6选择使用的防水材料质量有问题,选用不耐根穿刺的防水材料用于种植需要防根的屋顶上,个别耐根穿刺防水材料实际使用效果不佳。

  3.2预防和解决屋面渗漏的对策

  3.2.1屋顶绿化施工前先做闭水试验,排查渗漏隐患,并依据现场具体情况,考虑防水层是否需要重做。

  3.2.2对新做防水应根据行业标准《种植屋面工程技术规程》(JGJ 155—2007)中规定的要求对种植屋面的设防标准达到二道或二道以上设防要求[4]。

  3.2.3设计之前了解并掌握实地的排水和防水情况,这样在设计过程中,采取相应的措施,使排水系统和给水系统良性循环,防止屋面渗漏的发生。

  3.2.4实际施工过程中也要检查屋面现场的排水系统是否完善,特别关注易发生渗漏的节点。如存在不足要做好改进工作。根据设计的屋面绿化形式,选择决定采用什么种类和型号的防水材料。

  3.2.5实际施工中严格按施工规范操作,垂直升降吊机的安装和运行过程中要确保不损坏屋面防水,一般卷材屋面坡度最好在3%左右

  3.2.6种植面和建筑立面边缘,要有不少于40cm隔离带。 屋面的下水、排水观察孔、通气孔等处也应有20cm以上的砾粒带或轻质物质带隔离[2]。

  4.植物的选择与固定问题

  屋面绿化的成功与否,衡量考核的重要指标是在既定养护方案和一定管理措施下,屋顶植物能否正常生存和生长发育,并形成屋面植被的生态和景观效果。[5]长三角地区的亚热带湿润季风气候特点和城市屋面的环境的特殊决定了,用于轻质屋面绿化的植物材料必须是一个特殊的群体。几年来,我们对不同种属和品种的50多种植物进行了试验,筛选出的一批基本适应特定环境的植物群,都具有一定的抗逆能力。

  4.1城市屋面环境的特殊性

  4.1.1近年竣工建筑的屋面大多是一定厚度的钢筋混凝土保护面层,较早时间屋面是裸露SBS防水卷材或SBS防水卷材加隔热板的形式[6]。

  4.1.2屋顶的高度决定了屋面环境的特殊性,屋顶地处高处,四周又相对空旷,光照强、风速大,空气湿度小。

  4.1.3一般屋顶都具有封闭性,通道较小,日常管理人员和管理工具的进出都不太方便,养护管理措施的实施和垃圾清运都有难度。

  4.2屋顶植物的选择与固定

  4.2.1遵循植物多样性和共生性原则,以本地乡土常用品种为主,适当增加引种成功的外地植物。

  4.2.2以生长特性和观赏价值相对稳定的低矮灌木、草坪、地被植物和攀援植物等为主。

  4.2.3选用植物要求抗风、耐干旱、耐高温、耐寒冷和抗酸雨能力强等抗极端气候的能力强的植物品种。

  4.2.4选用易移植、耐修剪、耐粗放管理、水肥要求不高、生长缓慢的植物,可尽量减少日常枝叶修剪量,降低运输成本。

  4.2.5应选择须根发达、根系浅的植物,不宜选用根系穿刺性较强的植物,防止植物根系穿透建筑防水层。

  4.2.6我们使用和目前生长良好的植物种类有地被类:景天系列、葱兰、萱草、络石、矮麦冬;小灌木:丝兰、苏铁、五针松、红枫、矮紫薇、金银花等。

  4.2.7对有一定高度的灌木类采用花池、花钵或适当做地形堆土等形式栽培来固定住植物,或采用土层下支架固定。

  5.栽培基质(土壤)的分解和流失问题

  栽培基质(土壤)的分解和流失问题是屋面(顶)绿化的共性问题,由于轻质屋面绿化的人工栽培基质层厚度只有5cm 左右,因此,为保证栽植植物的健康生长,有效控制基质(土壤)的分解和流失就显得尤为重要。轻质屋面绿化栽培基质由于土层薄,重量轻,而长三角地区自然气候条件下偶遇的暴雨、台风等灾害性天气,对基质保持也非常不利。

  5.1造成基质(土壤)流失的原因

  5.1.1栽培基质中有机质的含量比例过高,土壤微生物和植物根系的作用分解有机质,导致基质厚度下降。

  5.1.2栽培初期,基质过于松散,在植被没有全部覆盖面层而基质又处于干燥状态下,大风容易将部分基质吹散。

  5.1.3栽培基质组份内的细小颗粒在大暴雨时会由于地表径流流走。

  5.1.4冬季基质层表面冻土层,随气温回升而融化疏松,没有及时浇灌,风力也会带走松散土壤。

  5.2解决对策

  5.2.1栽培基质必须要有良好的稳定性,组成成分中要有一定比例骨料(不小于30%)。我们目前的采用比例为壤土:木屑:砾石=1:2:2。[7]

  5.2.2过滤层无纺布的厚度不能低于200克/平方米,边缘和接缝要严格按要求施工,搭接不少于10厘米。

  5.2.3初期种植植被要有合适的密度,要能在2-3月时间内较快覆盖种植土层表面。

  5.2.4每年开春后,植物恢复生长前要根据土壤损失情况,有计划适当补充营养土。

  6.蓄排水板与保湿毯的应用问题:

  长三角地区一般7月以后梅雨结束,受副热带高气压控制,天气晴热少雨,常常出现伏旱或伏秋连旱的现象,这一阶段气温高、阳光强、局部地区甚至连续20多天不降雨,此阶段轻质屋面绿化的植被的水分供应是关键。合理选用屋顶绿化专用蓄排水板和保湿毯,是轻质屋面绿化的核心技术之一。通过专用蓄排水板来解决集中降雨期的排水和干旱期的蓄水,而保湿毯则可以做到适量蓄水在基质水分干燥的情况下,持续以水汽的形式解决植被对水的需求。

  6.1蓄排水板与保湿毯的常见种类:

  6.1.1常见蓄排水板的种类有单面凸台、双面凸台和模块式三种[8],高度在有0.6~3.0cm之间不等。轻质屋面绿化选用的蓄排水板是有特殊要求的,要用专用的带有小孔的蓄排水板(图)高度不定。

  6.1.2目前市场保湿毯种类,根据原材料涤纶等混合纤维和棉纤维比例不同分具有不同的保水能力,常用规格有200g300g500g等。轻质屋面绿化选用的保湿毯一般为300g /m2种类,其保水能力达3.5kg/m2。[9]

  6.2使用过程应注意问题:

  6.2.1根据屋顶面积大小和不同排水方式计算的屋面排水量,从而选择合适高度和流量的蓄排水板产品。

  6.2.2注意蓄排水底板的搭接,要做到安全牢固。

  6.2.3保湿毯和过滤层不要混淆使用,保湿毯在蓄排水板的下层而过滤层在蓄排水板的上面,过滤层接缝要有10cm以上,并用胶水粘合。

  结论与讨论

  轻质屋面绿化技术是园林绿化的一种新型技术[10]。在近年完成的2万多平米轻质屋面绿化施工实践中出现的问题,我们找到了有效解决的办法,实践已经证明该技术引进和二次开发是成功的。但客观说目前对该技术的研究和应用国内仍取于起步阶段,从市场需要和行业发展趋势来看,需要我们进一步地做技术理论研究和实际生态效果的测定等工作。

  同时下一步我们将重点解决的问题是:

  1、模块式组装施工,简化施工过程、缩短施工时间;

  2、雨季、干旱、高温等极端气候条件下抗性植被的生理和应对措施;

  3、为保持绿色屋面植被群落的长期稳定,制定经济合理养护措施。

参考文献

  [1]王仙民. 屋顶绿化.华中科技大学出版社, 2007

  [2]财团法人. 都市绿化技术开发机构. 屋顶、墙面绿化技术指南. 中国建筑工业出版社,1998

  [3]西奥多.奥斯曼德森. 屋顶花园.历史.设计.建造. 中国建筑工业出版社,2006

  [4]中国建筑防水材料工业协会. 种植屋面工程技术规程(JGJ 155—2007)中国建筑工业出版社 2007.8

  [5] [日] NIKKEI ARCHITECTURE. 最新屋顶绿化设计、施工与管理实例. 中国建筑工业出版社,2002

  [6]徐峰 封蕾 郭子一. 屋顶花园设计与施工. 北京化学出版社,2006

  [7]江胜德. 现代园艺栽培介质选购与应用指南. 中国林业出版社 ,2003

  [8]瓦尔特.科尔布 塔西洛.施瓦茨. 屋顶绿化. 辽宁科学技术出版社,1999

  [9]都市绿化技术开发机构地面植被共同研究会. 地面绿化手册. 中国建筑工业出版社,2003

  [10]杰瑞.哈勃 大卫.史蒂芬. 屋顶花园阳台与露天设计. 中国建筑工业出版社,2005


作者简介:吴锦华(1970- ),男,江苏南京人,工程师,研究方向:特殊空间绿化。
李玉岭(1985- ),女,内蒙古呼伦贝尔人,设计师,研究方向:屋顶绿化