淺談屋頂綠化的技術問題

　　摘要：本文從綠色屋頂的布載，構造，綠色植物的選擇以及植物的防風處理幾方面對屋頂綠化的技術進行了探討。
　　 關鍵詞：荷載、構造、植被
　　中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)06(c)-0000-00
　　
　　1荷載計算與合理布載
　　計劃安裝綠色屋頂的第一步就是測定建筑物的結構是否可以承受該系統的靜荷載。荷載計算既應該考慮整個栽培綜合體在培養基（人工種植土）滿水狀態下的重量，也要考慮滯水墊層的重量。人工種植土經雨水或澆灌后的濕容重將增大20%～50%，即使是容重小于1000kg / m3的人工種植土，當土達到飽和時其濕土容重仍將接近1000 kg / m3。[ ]
　　植被荷載國內目前尚無完整的技術資料統計地被植物花灌木和喬木的荷載。根據德意志聯邦共和國工程師克勞斯?奧洛魏（Klaus Ohlwein）給出的有關數據資料[ ]，當利用低矮植物綠化屋頂時，其平均荷載分別為：
　　地被草坪5kg / m2
　　低矮灌木和小叢木本植物10 kg / m2
　　長成灌木和1.5m高的灌木 20kg / m2
　　3m高的灌木 30kg / m2
　　高大喬木則作為集中荷載（點荷載）考慮， 高大喬木和灌木根系增加的荷載為：
　　大灌木 （6m以下） 40 kg / m2
　　小喬木（10m以下） 60 kg / m2
　　喬木（15m以下）150 kg / m2
　　種植土荷載日本采用人工輕質土壤，其土壤與輕質骨料（蛭石、珍珠巖、煤渣和泥炭等）的體積比為3 : 1，容重約為1400 kg / m3；美國和英國人工種植土成份為沙土、腐殖土、人工輕質材料等，其容重在1000~1600 kg / m3；德國采用腐殖質、泥炭、泡沫質屑和有機肥料合成的人工種植土，其容重按不同的配合比在700（純泥炭土）~1500 kg / m3。國內在20世紀80年代后建造的屋頂綠化（花園）采用的人工種植土容重普遍在780~1600 kg / m3之間。[ ]大型喬木需100cm以上的種植土，地被只需10~20cm的種植土即可生長。
　　排水層荷載通常采用陶土燒制的陶粒，容重僅有600 kg / m3。
　　荷載分布通常，為了使屋頂綠化的荷載能夠盡量合理地傳給建筑結構構件，對于集中荷載較大的高大植株及設施應對應承重梁、墻、柱的位置布置，而避免將其布置在梁間的樓板上，以保證結構承載的合理性，增加結構的穩定性。
　　2屋面構造
　　一套完整的屋頂綠化系統是一個培養植物的綜合體，包括多種具有特殊功能的特殊材料，各組成部分按下列順序從下到上依次放置：防水層、排水層、過濾層、培養基（人工種植土）。綠化坡屋頂的坡度宜控制在5°~15° 否則，需要安裝防滑檻防止基質層滑落。
　　防水層植物根系穿透屋面是對綠化屋頂的主要威脅。防水層是為了防止水分和植物的根莖穿透建筑物，保證建筑物屋頂不漏水和屋頂下水道暢通無阻。剛性防水和柔性防水都是可以采用的方法。現代屋頂綠化防水的發展趨勢是采用各種高分子材料制造的防水卷材。
　　排水層設置排水層的目的首先是為了改善屋頂人工合成土壤的通風狀況，其次儲存多余水分以利備用。土壤的含水量、溫度和通氣狀況直接影響到植物根系的生長，植物在土壤含水適量而又透氣的情況下根系較為發達，否則就較少。材料的選擇應滿足通氣、排水、儲水和輕質的要求。國內外多采用有較大孔隙，自重又輕的陶粒，容重為600 kg / m3。
　　過濾層防止培養基的細小顆粒隨澆灌水和雨水流失。如果顆粒流失，不僅會影響培養基的成分和養料，而且會堵塞屋頂的排水系統，甚至影響到整幢建筑物排水系統的通暢。過濾層應采用既透水又能過濾細小顆粒的材料，必須具有良好的滲水性能，以便防止植物根系處于過分潮濕的環境。稻草層（30mm），細爐渣（50mm），粗沙層（50mm），玻璃纖維布都曾被用作屋頂綠化的過濾層。
　　培養基（人工種植土）培養基支持植物生長并起到固定植物根系的作用，它是水分和營養物質的貯藏器。采用人工基質可以大大減輕屋頂荷載，而且可以根據植株種類和生存發育需要情況確定種植區不同位置的土層厚度(一般為15~100cm)。這種材料由無機和有機培養混合物或合成墊層組成，它必須考慮輕質、貯水、透氣、防腐。
　　不同植物生存和生育所需土層的最小厚度是不相同的，而植物本身又有深根型與淺根型之分，對種植土的深度要求也有所不同，另外屋頂植物的防風處理和抗倒伏性也對人工種植土提出了不同的要求。能夠生存在屋頂上的植物種類的數量同基質層的厚度直接成正比。
　　植被植物是整個綠化系統中不可缺少的部分。植物移植到屋頂人工培養基中后，生態環境發生改變，其生長要素水的供應受到限制（人工種植土保水性較自然土差，同時因為土層較薄，水的毛細作用也受到很大影響），因此栽種植物必須經過精心挑選以適應當地的氣候條件，還應該考慮暴露在極限溫度、降水量、風力和太陽輻射下的情況，使用的培養基厚度也必須考慮同所選植物生長需要相一致，以保證一套能成功運轉的綠化系統。
　　所有這些人工材料都是為屋頂綠化專門設計生產的，并能在長時間內保持水分。
　　3植物選擇
　　選擇屋頂綠化的植物時，不但必須全面考慮種植條件（如土厚、成分、排水、澆灌、養護等），還要考慮植物本身的特性。比如應品種強壯，具有抵抗極端氣候的能力；能適應淺薄少肥的土質，能忍受干燥、潮濕、夏季干熱風、冬季露地過冬；有抗倒伏能力；易移植成活，耐修剪，生長較慢且維護簡單易行。
　　4植物防風
　　在多層和高層建筑全開敞屋頂上，屋頂強風對植物的生長造成很大的危害，對較大植物進行特殊加固處理有三種方法：
　　1) 在植株根部培養基層下，埋塑料網（扎根網）以擴大根系固土作用；
　　2) 在植株根部的種植土表面，結合自然地形和設計，適當堆土置石（堆壓重物），以壓固根系；
　　3) 將植株主干用拉桿成組綁扎支撐，并使拉桿成三角形不變體。
　　總體來說，我國的屋頂綠化技術較發達國家還有一定差距，我國對屋頂綠化的各項技術、專用材料，植被等，尚缺乏深入、細致、系統的研究，缺少專業技術人員及研究機構，遠沒有達到產業化，屋頂綠化的施工與設計也沒有成系統的運作。所有這些都極大地限制了屋頂綠化在我國的廣泛運用。