可生長建筑材料在湖南地區(qū)屋面構(gòu)造中的應(yīng)用研究

袁醫(yī)娜　劉建平

摘要：可生長建筑材料具有很好的環(huán)境協(xié)調(diào)性，生態(tài)意義重大。湖南地區(qū)可生長建筑材料種類豐富、分布廣泛?？缮L建筑材料在湖南地區(qū)傳統(tǒng)建筑屋面構(gòu)造中的應(yīng)用主要是以木或竹做屋架，以草本植物做隔熱保溫墊層，鋪設(shè)瓦片。隨科技的進(jìn)步，環(huán)保型秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦等各種新型可生長建材研發(fā)出來并應(yīng)用于湖南地區(qū)現(xiàn)代建筑屋面構(gòu)造中。另外，更為生態(tài)節(jié)能的綠色種植屋面技術(shù)在湖南也不斷在進(jìn)步完善，得以推廣。

關(guān)鍵詞：可生長建筑材料；湖南地區(qū)；屋面構(gòu)造；應(yīng)用

中圖分類號：TU50

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-0422（2013）06-0138-02

1 引言

可生長建筑材料是指在自然界中利用陽光、水、大氣等生物圈資源自行生長而成，運(yùn)用于建筑建設(shè)中的材料，主要包括木材、竹材、稻草、蘆葦、秸稈、草皮、綠色植物、部分動物皮毛、骨骼以及自然泥土、石塊等。湖南為大陸性中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，省境距海400公里，受東亞季風(fēng)環(huán)流的影響密切相關(guān)。氣候具有光、熱、水資源豐富，春夏多雨，秋冬干旱的特點(diǎn)。這樣的氣候特征使得湖南地區(qū)的可生長建筑材料種類豐富、分布廣泛。

2013年，湖南省召開會議要求從今年起開展綠色建筑行動，推動綠色建筑規(guī)?；l(fā)展。其中，從2014年開始對須嚴(yán)格執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，在頒發(fā)建設(shè)工程規(guī)劃許可證、施工許可證時就必須落實(shí)綠色建筑相關(guān)內(nèi)容。建筑材料作為建筑的物質(zhì)基礎(chǔ)，極大程度上決定了建筑對環(huán)境的影響，綠色建筑的規(guī)?；l(fā)展離不開生態(tài)建筑材料的應(yīng)用研究。可生長建筑材料因來自于自然界中的植物或動物資源，本身參與自然界生態(tài)大系統(tǒng)的循環(huán)，具有很好的環(huán)境協(xié)調(diào)性，其生態(tài)意義重大。本文將研究可生長建筑材料在湖南地區(qū)屋面構(gòu)造中的應(yīng)用。

2 可生長建筑材料在湖南地區(qū)傳統(tǒng)建筑屋面構(gòu)造中的應(yīng)用

可生長建筑材料在湖南地區(qū)屋面構(gòu)造中的應(yīng)用古而有之，歷史悠久。湖南地區(qū)傳統(tǒng)建筑中，常以木或竹為屋架結(jié)構(gòu)材料，采用卯榫、咬合、捆綁等多種連接方式，使屋面受力合理傳遞，保證建筑堅(jiān)固穩(wěn)定（如圖1）。屋面外鋪材料常采用小青瓦（如圖2），輔以蘆葦、稻草、秸稈、亞麻等草本植物做墊層，這些材料中含有大量植物纖維和空氣間隙，材質(zhì)柔軟，具有良好的熱工性能。到了20世紀(jì)90年代，房屋建設(shè)中的坡屋面仍常以木材做屋面基層、檁條、椽條等。其構(gòu)造做法分為有椽條和無椽條兩種。1）無椽構(gòu)造：這種構(gòu)造方式是在承重結(jié)構(gòu)上設(shè)檁條，在檁條上釘屋面板，屋面板上鋪油氈防水，在油氈上釘順?biāo)畻l，順?biāo)畻l既有固定卷材的作用，又順雨水的作用，掛瓦條在順?biāo)畻l上，瓦片直接鋪在掛瓦條上（如圖3）。2）有椽條構(gòu)造：當(dāng)屋架或橫墻的間距較大時，檁條將不能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載能力，如直接鋪設(shè)屋面板，會使屋面板的厚度加大，耗費(fèi)材料。此時，在檁條的垂直方向加設(shè)椽條，可以減小屋面板的厚度（如圖4）。

3 可生長建筑材料在湖南地區(qū)現(xiàn)代建筑屋面構(gòu)造中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，可生長建筑材料在現(xiàn)代建筑屋面構(gòu)造中的應(yīng)用研究更加多樣化，產(chǎn)業(yè)化。其應(yīng)用研究主要是從兩個方面進(jìn)行的：一是根據(jù)可生長建筑材料本身的材料性能進(jìn)行的新型建材開發(fā)研究，如以秸稈纖維為基材開發(fā)研究的保溫隔熱環(huán)保涂料、環(huán)保型秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦等；二是就可生長建筑材料在現(xiàn)代建筑屋面構(gòu)造應(yīng)用中的做法技術(shù)深入研究，如綠色植物種植屋面技術(shù)的研究推廣。

3.1 現(xiàn)代新型可生長建材在湖南地區(qū)建筑屋面構(gòu)造中的應(yīng)用

湖南地區(qū)夏熱冬冷，屋面構(gòu)造中，保溫隔熱材料的應(yīng)用必不可少。許多節(jié)能研究成果證明坡屋面較平屋面更為節(jié)能，對既有建筑進(jìn)行平改坡是節(jié)能改造的有效方法，這樣坡屋面瓦材的選擇應(yīng)用就變得尤為重要。

環(huán)保型秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦就是一種現(xiàn)代新型可生長建材。它是以農(nóng)村麥稈、稻草稈、雜草、玉米稈、花生殼、鋸粉、媒灰、豆稈等秸稈纖維作為生產(chǎn)原料精制而成。秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦沿襲了傳統(tǒng)建筑茅草屋面的獨(dú)特性能，秸稈纖維為多孔結(jié)構(gòu)，具有自動調(diào)節(jié)溫濕度的材料性能和優(yōu)于其它普通材料的吸音性能，其天然的植物纖維可降解性使產(chǎn)品具有耐酸耐堿的特性，傳承了可生長建筑材料的生態(tài)意義。另外經(jīng)研究證明：秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦的紫外線穿透率僅為0.6%，天然的抗紫外線功能已超過納米材料。其導(dǎo)熱系數(shù)為1.1839w/（m.k），是粘土瓦的1/3，厚水泥瓦的1/5，0.5mm厚彩鋼瓦的1/2000，保溫隔熱性能好。秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦光滑致密，不吸水不易吸附灰塵，防水性能好。秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦重量為（6.0+0.2）kg/m²，質(zhì)輕，從而有效減少建筑荷載，提高安全性，且便于搬運(yùn)施工。秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦在幾何形狀上具有雙向拉伸性，即便彎度變化很大，伸縮也能被瓦自身消化，確保瓦的幾何尺寸不變，提高了建筑的整體防震性能。環(huán)保型秸稈纖維超強(qiáng)聚酯瓦在湖南地區(qū)已經(jīng)開始被應(yīng)用到住宅、廠房等各種建筑屋面建造中（如圖5）。

3.2 綠色植物種植屋面技術(shù)在湖南地區(qū)的應(yīng)用研究

綠色植物種植屋面因?yàn)橹参锏恼趄v作用和光合作用影響，在吸收大量太陽輻射能的同時消減了對周圍空氣的二次輻射，從而降低了地表和大氣之間的熱量交換，使屋頂空氣獲得熱量減少，提高了建筑頂層的舒適度，調(diào)節(jié)了城市氣候，緩解了熱島效應(yīng)。湖南地區(qū)屬于典型的夏熱冬冷地區(qū)，夏季平均氣溫在29℃左右，最高溫時部分地區(qū)可達(dá)到40℃，冬季最低溫度可至零下，建筑屋面對隔熱保溫的要求很高。綠色植物種植屋面技術(shù)在湖南地區(qū)的應(yīng)用研究推廣具有生態(tài)價值和實(shí)效意思。湖南在上世紀(jì)90年代就開始了屋面綠化的嘗試，近十年來，湖南新建建筑中超過5%進(jìn)行了屋面綠化（如圖6）。2012年7月，《湖南省屋頂綠化技術(shù)導(dǎo)則》開始試行。

綠色種植屋面構(gòu)造層次包括：結(jié)構(gòu)層、找坡層、保溫隔熱層、找平層、普通防水層、耐根穿刺防水層、蓄水層、過濾層、種植土、植被層（如圖7）。綠色種植屋面技術(shù)研究主要包括以下內(nèi)容：1）植物選型；2）栽培質(zhì)選型；3）蓄排水技術(shù)研究；4）耐根防水技術(shù)研究；5）保溫材料選型及構(gòu)造技術(shù)研究。綠色種植屋面技術(shù)在國外如德國、日本已逐步發(fā)展成熟。在將其技術(shù)成果引入之時，有必要根據(jù)湖南的氣候特點(diǎn)及現(xiàn)有的技術(shù)條件進(jìn)行本土化和可操作性的改良研究。屋頂綠化植物一般應(yīng)選用比較低矮、根系較淺耐早、耐寒、耐瘠薄、根系穿刺性不強(qiáng)的地被植物為宜。喬木、灌木類選擇非速生、高度不超過2m的為宜。適合湖南地區(qū)屋頂綠化的常用植物有以下這些：紫荊，紫薇，木槿，茶花，櫻花，桂花，楓樹，臘梅，石榴，蘇鐵，羅漢松，珊瑚，石楠，黃楊，杜鵑，八角金盤，金葉女貞.茶梅，美人蕉，金銀花，紫藤，黃馨，垂盆草，紅花酢漿草，黃花佛甲草等多種喬，灌木及地被。

湖南地區(qū)綠色植物種植屋面技術(shù)應(yīng)用研究除了構(gòu)造層次上的研究，不可忽視施工技術(shù)的研究。形成湖南地區(qū)統(tǒng)一規(guī)范的施工標(biāo)準(zhǔn)、施工程序、施工技術(shù)理論參數(shù)指標(biāo)將是綠色植物種植屋面技術(shù)在湖南地區(qū)應(yīng)用研究發(fā)展的重要內(nèi)容之一。

4 結(jié)語

隨著屋面構(gòu)造研究的不斷深入，將傳統(tǒng)生態(tài)建筑材料與現(xiàn)代科技有機(jī)結(jié)合，研究開發(fā)出現(xiàn)代可生長新型建筑材料，應(yīng)用于湖南地區(qū)的屋面建設(shè)，完善生態(tài)屋面建造技術(shù)，維持人類社會的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)的良性循環(huán)，這是每一位本土建筑技術(shù)人員的職責(zé)、使命，只有這樣才能為湖南創(chuàng)造更美好的環(huán)境。