建筑屋面種植的生態(tài)效益及發(fā)展策略

建筑屋面種植的生態(tài)效益及發(fā)展策略

1屋頂工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市生態(tài)環(huán)境的日益重視，綠化逐漸納入城市建設(shè)計(jì)劃。為便于指導(dǎo)規(guī)范屋頂綠化的材料選型、安全施工及有效監(jiān)理,2005年北京出臺(tái)了《屋頂綠化規(guī)范》(DB11/T281-2005)地方標(biāo)準(zhǔn)。2007年,中國(guó)防水協(xié)會(huì)組織編寫(xiě)了《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》(JGJ155-2007)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展趨勢(shì)上看,建筑綠化的理念逐步向資源節(jié)約、植物配置多元化、低成本、低維護(hù)的方向發(fā)展,建筑綠化形式也更趨向于回歸自然。與此相適應(yīng)材料技術(shù),例如涉及防水安全的建筑阻根防水、涉及排水安全的排(蓄)水板、涉及荷載安全的種植介質(zhì)都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。本文就種植介質(zhì)及種植設(shè)計(jì)土深加以詳細(xì)說(shuō)明。2屋頂上的負(fù)荷設(shè)計(jì)2.1種植荷載《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》(JGJ155-2007)第4.1.3條款規(guī)定:新建種植屋面工程的結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì),必須包括種植荷載。既有建筑屋面改造成種植屋面時(shí),荷載必須在屋面結(jié)構(gòu)承載力允許的范圍內(nèi)。2.2屋頂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期荷載(1)簡(jiǎn)單式種植屋面荷載不應(yīng)小于1.0kN/m2,花園式種植屋面荷載不應(yīng)小于3.0kN/m2,并應(yīng)納入屋面結(jié)構(gòu)永久荷載。(2)種植土的荷重應(yīng)按飽和水容重計(jì)算。(3)種植荷載應(yīng)包括植物生長(zhǎng)期增加的可變荷載,并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009)的規(guī)定。(4)初栽植物種植荷載應(yīng)符合表1的要求。4種植介質(zhì)選擇就種植介質(zhì)材料的選擇應(yīng)用涉及飽和水容重、排水、透氣性、土壤肥力等關(guān)鍵性指標(biāo)。屋面種植選擇種植介質(zhì)當(dāng)區(qū)別于地面綠化,要求土壤肥力充足,而應(yīng)選擇肥力相對(duì)瘠薄,透氣、排水性能良好且飽和水容重較輕的介質(zhì),以減輕建筑荷載,同時(shí)減少花灌木快速生長(zhǎng)所造成的荷重增加。屋頂綠化種植介質(zhì)的pH值最好控制在6.5~7.5之間;總含鹽量不得高于0.1%。4.1無(wú)機(jī)復(fù)合種植土(1)田園土:主要用于地下車(chē)庫(kù)頂板或下沉式廣場(chǎng)等處,因用量大,較為經(jīng)濟(jì)。(2)改良土:選用草炭、稻糠、珍珠巖或蛭石等與土壤按比例混合,借以減輕荷重。(3)無(wú)機(jī)復(fù)合種植土:多用于屋頂綠化,可大大減輕荷重;或地庫(kù)頂板荷載不足時(shí)替代部分種植土。注意,部分替代田園土?xí)r,應(yīng)將無(wú)機(jī)復(fù)合種植土鋪墊在土壤的下部。《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》(JGJ155-2007)種植介質(zhì)其物理性能指標(biāo)應(yīng)符合表3的相關(guān)規(guī)定。4.2優(yōu)良生態(tài)特性無(wú)機(jī)復(fù)合種植土按用途可分為:營(yíng)養(yǎng)栽培用和蓄排水用兩大類(lèi)。是采用非金屬礦物質(zhì),根據(jù)土壤的理化性狀及植物生理特點(diǎn)研制生產(chǎn)的“人工土壤”,具有輕量、潔凈、排水通透、保水保肥、施工簡(jiǎn)便、適宜植物生長(zhǎng)等優(yōu)良特性。其特有的團(tuán)粒多孔結(jié)構(gòu)更加適宜植物的根系發(fā)育,對(duì)樹(shù)木具有良好的固著作用。另外,定量設(shè)計(jì)的可調(diào)節(jié)的陽(yáng)離子交換能力(CEC)使其能有效控制樹(shù)木等植物的快速生長(zhǎng),緩解了樹(shù)木快速生長(zhǎng)荷重增加與建筑荷載之間的矛盾。且肥分均勻,植物長(zhǎng)勢(shì)均衡,成活率高。特別是在坡屋面綠化上,較土壤下重輕,防滑脫性能好。滲透率:水透過(guò)基質(zhì)的速率指標(biāo)(kg/hm2)。飽和吸水重量:基質(zhì)飽和吸水后的總重量,是建筑結(jié)構(gòu)荷載測(cè)算時(shí)的重要參考指標(biāo)(kg/m3)。5最小生存土深種植土深設(shè)計(jì)關(guān)乎節(jié)省建筑標(biāo)高和荷載等綠色建筑節(jié)材、節(jié)能等總體經(jīng)濟(jì)測(cè)算。就植物的生理特點(diǎn)而言,種植土深可分為最小的生長(zhǎng)土深和最小的生存土深。在建筑屋面上綠化,因建筑荷載的有限性,種植土深設(shè)計(jì)應(yīng)選擇植物生存的最小土深,以免生長(zhǎng)過(guò)快導(dǎo)致荷重增加,給建筑安全造成隱患。為簡(jiǎn)潔明了,列表說(shuō)明大多喬灌木、地被等植物最小生存和生長(zhǎng)土深及不同介質(zhì)類(lèi)型土層厚度要求,方便設(shè)計(jì)參閱。從綠色建筑節(jié)材角度出發(fā),屋頂綠化可按草坪地被最小生存土深設(shè)計(jì)擋墻,高大花灌木局部起微地形或砌筑種植池方式,既減少建筑荷重,又節(jié)省垂直運(yùn)輸成本。6案例分析6.1無(wú)機(jī)復(fù)合種植土質(zhì)量中組部屋頂原為普通上人屋面,結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)為200kg/m2,故此屋頂花園種植介質(zhì)只能選用飽和水容重為650kg/m3的輕型無(wú)機(jī)復(fù)合種植土,草坪土深設(shè)計(jì)為150mm,輕型無(wú)機(jī)復(fù)合種植土單平米的飽和水容重約為120kg/m2,加上草坪?jiǎn)纹矫缀芍?0kg/m2,合計(jì)約為150kg/m2;龍柏、銀杏種植池設(shè)計(jì)土深為500mm,輕型無(wú)機(jī)復(fù)合種植土單平米的飽和水容重約為400kg/m2,加上龍柏、銀杏單平米的荷重80kg/m2,合計(jì)約為480kg/m2,局部超重部分只能選在結(jié)構(gòu)承重梁或柱的位置。6.2土植物生物量科技部節(jié)能示范樓的屋頂花園則是與建筑同時(shí)規(guī)劃設(shè)計(jì)的新建項(xiàng)目。建筑師為節(jié)省建筑荷載及標(biāo)高,種植介質(zhì)選用輕型無(wú)機(jī)復(fù)合種植土,種植土深設(shè)計(jì)平均為300mm,屋面荷載設(shè)計(jì)為300kg/m2。為突出生態(tài)效益,80%的屋面以植物造景為主,且植物品種豐富。有龍柏、龍爪槐、龍爪棗、早園竹、黃楊、金葉女貞、碧桃、紫葉李、貼梗海棠、絲蘭、月季、萱草、鳶尾、玉簪、八寶景天等60余種植物。夏季屋面郁郁蔥蔥,滿(mǎn)目青翠,百花搖曳,別有一番風(fēng)情,恰是“水泥森林中的世外桃源”。頂層室內(nèi)更有些許“窯洞的清涼”。7無(wú)機(jī)栽培基質(zhì)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)7.1種植屋面用輕型無(wú)機(jī)基質(zhì)構(gòu)造7.2技術(shù)要點(diǎn):(1)飽和吸水時(shí)重量約450~650kg/m3,大大減輕了建筑結(jié)構(gòu)的荷載。(2)合理的粒度配置和粒子的多孔性,促進(jìn)植物虛根系發(fā)育,減少樹(shù)木主根對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的破壞。(3)純無(wú)機(jī)栽培基質(zhì),理化指標(biāo)穩(wěn)定,不板結(jié),土深不減少,長(zhǎng)期應(yīng)用無(wú)需換土。(4)通過(guò)陽(yáng)離子交換能力的定量設(shè)計(jì),可有效控制樹(shù)木的快速生長(zhǎng),減緩荷重增加。(5)保溫隔熱效果明顯。(6)良好的排水速率避免了雨水淤積瞬間荷重增加及樹(shù)木歐根危害,同時(shí)可有效避免市政管道產(chǎn)生淤泥。8屋頂綠化平均覆土厚度北京市園林科學(xué)研究所2007年屋頂綠化課題,測(cè)得100mm土深可截留約20%的雨水,300mm土深則可截留約65%的雨水,且250mm至300mm土深處溫度變化趨于穩(wěn)定。故此,綜合建筑節(jié)能、節(jié)材、節(jié)省建筑荷載及造價(jià)等多方位考慮,建筑屋面綠化平均覆土厚度應(yīng)按簡(jiǎn)式屋頂綠化不得少于100mm,花園式屋頂綠化不得少于300mm實(shí)施最低土深限定。若結(jié)合截留雨水,減少城市雨洪壓力,以及植物的多樣性考慮,300mm土深設(shè)計(jì)最為理想。其他土深應(yīng)根據(jù)景觀種植喬木大小建筑荷載按最小的生存土深設(shè)計(jì)。2.3喬灌木高度調(diào)整(1)建筑屋面不宜種植大型喬木。(2)屋面種植的喬灌木高度宜小于2m。(3)株高大于2m的植物應(yīng)采取防風(fēng)加固措施。(4)喬灌木與邊墻的安全