種植屋面與標準解析

文／丁瀚文 安徽省建筑科學研究設計院 安徽合肥 230001

引言：

隨著我國改革開放的深化和城市化程度的不斷擴大,人們賴以生存的城市空間也變得越來越小。為了提高城市的綠化覆蓋率、改善生態(tài)環(huán)境、美化城市景觀,實施屋面綠化是最有效的途徑。

1、城市化程度加深與種植屋面廣泛應用

城市化程度的加深是通過城市化率來體現(xiàn)的，即城市人口所占比例。通過以下表1、表2，不難看出各發(fā)達國家的城市化率在過去的100年中增長了108%，中國作為發(fā)展中國家在近60年中國更是增長了3 倍。

表1 發(fā)達國家城市化率（%）

表2 中國城市（鎮(zhèn)）化率（%）

根據聯(lián)合國預估，國際上發(fā)達國家整體城市化率于2050年會突破86%，而我國在2050年的城市化率會突破72.9%。

隨著人口城市化率的逐年增長，城市綠化成為迫在眉睫的任務。研究表明：城市綠化覆蓋率與熱島強度成反比，綠化覆蓋率越高，則熱島強度越低，當覆蓋率大于30%后，熱島效應得到明顯的削弱；覆蓋率大于50%，綠地對熱島的削減作用極其明顯。規(guī)模大于3 公頃且綠化覆蓋率達到60%以上的集中綠地，基本上與郊區(qū)自然下墊面的溫度相當，即消除了熱島現(xiàn)象，在城市中形成了以綠地為中心的低溫區(qū)域，成為人們戶外游憩活動的優(yōu)良環(huán)境。我國人口超過200 萬的大型城市大約有50 個，中小型城市約620 個。隨著城市的城區(qū)范圍的不斷擴大,高層、超高層建筑的層出不窮,相應的城市容積率也在不斷增加。數(shù)據表示，我國城市的城區(qū)建筑占地約為城區(qū)面積的七成，城市道路占地約2 成，綠化面積占地不到一成，遠遠低于國際平均值，國際上大都市，如巴黎、華沙、堪培拉等等它們的綠地占到城區(qū)面積的七成左右，這樣看來，我國城市人均綠地只能是國外人均綠地的1/10。舉個例子，如若北京規(guī)劃市區(qū)現(xiàn)有建筑平屋頂約7000 hm，若綠化30%屋面，人均大約增加綠地2 平方米。

現(xiàn)如今，如何改善城市綠化覆蓋率，優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境，提升城市景觀以及人們居住和工作環(huán)境成為城市發(fā)展的焦點，節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電、科學的發(fā)展和建設我我們的家園是未來新型城市的發(fā)展方向。由此，種植屋面應運而生，并在各大城市得到廣泛應用。

2、種植屋面概述

隨著社會的發(fā)展,城市環(huán)境持續(xù)惡化，城市中的用地資源更加緊張，城市居民對于觀賞游息活動場地需求相繼擴大，優(yōu)化城市環(huán)境，擴大城市綠化面積成為目前主要而任務。種植屋面恰恰是現(xiàn)今緩解上述問題的一個恰當?shù)氖侄?具有非常大的社會價值和商業(yè)潛力。種植屋面即鋪設容器植物以及種植土的地下建筑頂板以及建筑屋面。簡單形式種植屋面，單純種植低矮灌木和地被植物屋面?；▓@形式種植屋面，可以種植地被植物以及喬灌木，合理設置坐凳以及園路屋面。

種植屋面的主要作用,體現(xiàn)在能顯著降低城市熱島效應、節(jié)能環(huán)保、美化 景觀、保護并延長防水層的使用壽命,同時對調節(jié)溫度、濕度、凈化空氣、防治污染。種植屋面工程是由種植、防水、排水、絕熱等多項技術構成。對未來的城市發(fā)展和建設以及對于建筑節(jié)能來講，種植屋面（屋頂綠化）可以一定程度上起到保溫隔熱、節(jié)能減排、節(jié)約淡水資源、對建筑結構及防水起到保護作用，塵效果顯著，同時也是有效緩解城市熱島效應的重要途徑。

2.1 調節(jié)改善城市氣候

綠色植物具有溫濕度調節(jié)以及降噪防塵、凈化空氣等功能，在城市現(xiàn)代化發(fā)展背景下，城市人口增加，城市環(huán)境惡化，熱島效應越加突出，人們通常需要前往郊區(qū)尋找清新綠色空氣。綠色屋面借助植物自身蒸騰作用，可以幫助控制熱輻射，減少空氣二次輻射，控制地表和大氣間熱量交換，縮減屋頂空氣熱量，降低熱效應，削弱熱島效應，調節(jié)氣候環(huán)境。據有關部門測算，若城市建筑物種植屋面達到50%時，能夠使城市最高溫度降低0.84 度，有助于改善熱島效應。

相對于環(huán)境空氣溫度，大氣空氣濕度也同樣是體現(xiàn)城市環(huán)境質量的一個重要方面，假設，當一座城市總的含水量不變的情況下，（其中涵蓋城市管道和建筑中固態(tài)水和蒸發(fā)在空氣中的氣態(tài)水），綠色植物具有的含濕作用、潮濕土壤具有的蒸發(fā)作用，會減少存儲在建筑和城市管道中的水量，增大存儲于空氣中的水量，不難看出，屋面綠化率增加后，相應的城市空氣濕度也將大大的提高，提升了空氣中的水分子含量，從而弱化了城市的“干島”效應。

另外進行屋面綠化還可以減輕城市大氣污染，涵養(yǎng)水土，滯留灰塵，減弱噪音等，對改善城市總體環(huán)境有很大好處。

2.2 保溫、隔熱、隔音、滯塵

據有效數(shù)據顯示，植物綠葉對于折射在其之上的太陽能的利用，有百分之六十用于水分的蒸發(fā)， 穿透植物損失掉30%，有2%用于光合作用、大量生物能的制造，剩余的8%反射回大氣之中，綠葉對于紅外光的反射高達70%，紅外光恰恰是致熱的重要因素。由此看出，綠化屋面能使得建筑物屋面的太陽能大大的吸收消化、反射回去，從而有效的給建筑物屋面降溫，保證建筑物室內恒溫。

種植屋頂和非種植屋頂相比，夏季屋頂下的室內溫度低1.3-1.9℃，冬季屋頂下的室內溫度高1.1-1.2℃。若通過空調來調節(jié)夏季和冬季室內的溫度，計算顯示1公頃面積的總能耗價值大約為7000 元/天。再以北京為例，北京規(guī)劃市區(qū)擁有可種植的建筑屋面約0.7 萬公頃，如若通過空調來調節(jié)建筑夏季和冬季的溫度，總能耗價值約為5000 萬元/天；換種方式，將0.7 萬公頃建筑屋面的三成，也就是2100 公頃，推進種植屋面，即可降低能耗價值約1500 萬元/天。由此，種植屋面的開發(fā)和應用，是降低能耗、節(jié)約城市開支的不二選擇。

研究表明，屋面覆土300mm 以上，保溫隔熱效果明顯，裸露屋頂表面年最大溫差為58,2℃，而種植屋頂表面年最大溫差僅為29,2℃，兩者相差高達29℃。

所以種植屋面對夏季和冬季的極端氣候有明顯的緩沖作用。

種植屋面的種植物具有一定的抵擋和吸收噪音的功能，起到隔音和降低噪音的作用。德國研究表面，種植屋面和非種植屋面相比，可降低噪音20-30dB，覆土120mm,隔音大約40dB；覆土200mm,隔音大約46Db。

同時對種植屋面植物滯塵效果研究表面，二者相比，花園式年平均滯塵量12.3g/m, 滯塵率平均為31.13%，簡單式年平均滯塵量8.5g/m,滯塵率平均為21.53%。

2.3 保護建筑結構，提升城市功能

屋面構造的破壞多數(shù)是由于屋面溫度應力效應所造成的破壞。頻繁急劇的溫度變化，所造成屋面構造的膨脹與收縮和材料老化，導致屋面因為裂縫失效，種植屋面可以對屋頂實施有效保護，減少屋面陽光暴曬，防止冬季熱量散失，對夏季和冬季的極端氣候有明顯的調節(jié)作用，減小溫差，防止屋面裂縫產生，延緩材料老化是有利的。屋頂綠化實際上是土壤吸水飽和后會自然形成一層憎水膜，可起到滯阻水的作用。

種植屋面也能夠儲存下大部分的降水，種植屋面其基層會儲存約五成的降水其中還包括植物蒸發(fā)的水量，從而有效的解決了屋面降水的排水的問題，減輕城市雨季排水的壓力。據統(tǒng)計，花園式種植屋面能有效攔截雨洪水約65%，簡單式種植屋面能有效攔截雨洪水21%。假設北京地區(qū)年降水量600mm，將北京規(guī)劃市區(qū)現(xiàn)有建筑屋面的三成即2100 公頃改為種植屋面，則可攔截雨水資源905.1 萬t/a，也就是降低了905.1 萬t/a 的城市污水處理量，大大的緩解了城市的雨洪壓力。

2.4 美化城市環(huán)境，滿足人們心里和美學

如果用植物綠進行垂直墻面和穩(wěn)定綠化，取代黑灰色瀝青墻面、混凝土，可以優(yōu)化整體景觀效果，大大提高人們環(huán)境舒適程度。

3、種植屋面技術條件標準體系與標準解析

表3 規(guī)范、規(guī)程

3.1 《種植屋面工程技術規(guī)程》解析

3.1.1 適用范圍

適用于新建、既有建筑屋面和地下建筑頂板種植工程。

3.1.2 主要內容

《種植屋面工程技術規(guī)程》由我國住建部頒發(fā)執(zhí)行。種植屋面涵蓋絕熱、排水、防水、種植等多種技術融合，種植屋面可以有效發(fā)揮出建筑結構保護、防水等功能，改善城市熱島效應問題。規(guī)程相關技術內容弄暴扣3 條總則、18 條術語、23 條基礎規(guī)定、36 條種植屋面材料、54 條種植屋面施工、16 條管理、62 條種植屋面工程設計。共8 節(jié)281 條1 個附錄。

3.1.3 兩個強制性條文

第3.2.3 條：種植屋面設計階段對種植荷載進行準確計算。全面鑒定原有建筑屋面結構。

建筑荷載會影響整個建筑結構穩(wěn)定性和安全性，種植屋面設計中需要明確屋面基礎層次構造，聯(lián)系不同層荷載實施準確結構計算，鑒定原有結構，判斷是否適合改造。種植荷載涵蓋飽和水條件下種植土以及植物荷重。

第5.1.7 條：種植屋面防水層需要達到一級防水等級，最少設置一個耐根穿刺防水材料。

種植屋面設置鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構，因為工程投資規(guī)模大，一旦出現(xiàn)滲漏，則很難維修和查找，為此需要保障防水層達到20年應用壽命要求，防水層需要達到一級防水標準?！段菝婀こ碳夹g規(guī)范》GB50345 規(guī)定一級防水最少需要設置兩道防水設防。

3.1.4 種植屋面構造層次

通常種植屋面分布層次結構按照從上到下的順序為種植土、植被、濾水層、蓄排水層、耐根穿刺、一般防水層、保溫隔熱層、結構基層。上述基礎層次結構無需全面具備，需要聯(lián)系建筑特征和所處區(qū)域地域環(huán)境、氣候條件適當減少。

主要構造層要求：

a.結構層

種植屋面結構可實施現(xiàn)澆鋼筋混凝土，對應材料強度等級需大于C20，現(xiàn)澆鋼筋混凝土整體抗?jié)B等級應超出P6。如是裝配式混凝土板結構，需要在板縫設置細石混凝土，對應構造鋼筋等級超出C20，進行密實填充，以提高結構層的整體剛度。其他發(fā)達國家內，現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面更加適合花園式種植模式，壓型金屬板以及裝配結構等大跨度屋面可以選擇簡單種植。平屋面對應排水坡度需超出2%，坡屋面整體坡度低于10%，根據平屋面適合設計，如果坡度超出20%，需要進行防滑結構施工，坡度超出50%，則不適合種植屋面工程。

b.普通防水層

普通防水層一道防水設防的最小厚度符合下表4的規(guī)定。

表4 普通防水層一道防水設防的最小厚度

c.耐根穿刺防水層

防水層需選擇耐根穿刺的工程材料，具體應用類型分為高分子橡膠類、塑料類以及改性瀝青類等防水材料，整體應用性能需要滿足標準規(guī)范要求。一般平屋面以及地下建筑頂板如果為現(xiàn)澆混凝土結構，適合花園式種植模式，普遍應用復合銅胎基以及化學組根技制成防水材料，應用固定機械施工措施。

3.2 《種植屋面用耐根穿刺防水卷材》JC/T1075-2008 技術要求解析

3.2.1 厚度

改性瀝青制作的防水卷材對應厚度需超出4mm，塑料以及橡膠類防材料厚度應大于1.2 毫米。

3.2.2 基本性能

種植屋面用耐根穿刺防水基本性能（包括人工氣候加速老化）應符合相應國家標準或行業(yè)標準中的相關要求。見表5

表5 種植屋面用耐根穿刺防水卷材基本性能

3.2.3 應用性能

種植屋面用耐根穿刺防水應用性能指標應符合表6的要求。

表6 種植屋面用耐根穿刺防水應用性能

3.2.4 其他要求

防水卷材應具備化學阻根劑，如不含化學組根劑，植物根系易穿透防水卷材，破壞防水層。其胎基應是復合銅胎基、聚酯胎基。既采用雙層做法（0.6mm+1.3mm）×2，其中聚乙烯丙綸防水卷材芯材厚度不小于0.6mm。

3.3 種植屋面綠化指標

種植屋面綠化指標宜符合表7的規(guī)定。

表7 種植屋面綠化指標

結語：

綜上所述，種植屋面能改善城市化進程所帶來的城市綠化率亟待增長的問題，自身具有調節(jié)城市氣候、保溫、隔熱、隔音、滯塵、保護建筑結構、提升城市功能、美化城市環(huán)境等等優(yōu)點，對于建筑節(jié)能、綠色建筑的推廣等城市發(fā)展目標有著推動的重要意義。在做好設計規(guī)劃的同時，種植屋面技術不容忽視，在工程實際中，應充分理解種植屋面標準體系，嚴格把控規(guī)范標準質量，只有這樣，才能將種植屋面技術的作用充分發(fā)揮，提升工程質量與城市綠化，促進建筑節(jié)能技術行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。