論城市存量建筑的綠色屋頂策略

裴小波 楊和平 董 宏

(1.華南國際工業原料城(深圳)有限公司，廣東 深圳 518111； 2.深圳市北林苑景觀及建筑規劃設計院有限公司，廣東 深圳 518045； 3.太原學院，山西 太原 030000)

1 概述

城市化的突飛猛進帶來了土地資源緊缺、城市環境惡化、建筑能耗巨大等問題，而深圳的土地和能耗正成為制約其發展的因素。雖然當前有些新建建筑采用了綠色屋頂技術，但對于存量建筑的改造，我們卻長期束之高閣，隨著城市更新改造的興起，存量建筑的綠色屋頂計劃也必將成為優化城市空間、增加綠色空間的一個重要策略。

2 問題溯源

2.1 難以滿足結構強度要求

深圳綠色屋頂推廣的首要難題在于房屋結構的限制。擬綠化房屋必須從建設規劃、審批階段就提前做足準備確保結構承重的可行性，而大量的存量建筑都因結構的限制而將綠色屋頂拒之“樓”外。

2.2 難以達到防止滲漏的標準

城市存量建筑因修繕不及時，材料老化等原因，通常很難達到防漏、防滲、防腐的要求，也為綠色屋頂構成了極大的障礙。

2.3 生態補償機制的缺失

綠色屋頂是一項以生態效益為主的公益事業,需要相應的生態公益補償機制的支撐。作為全球公認的綠色屋頂的典范國家德國，不光在技術上有其先進性，在政策和立法上也出臺了一系列的補償措施，比如針對綠色屋頂可提供工程款的50%～80%補貼或獎勵，減免50%～80%的排水費，甚至可提供低息或無息貸款。

2.4 屋頂形式和做法的影響

城市存量建筑的屋頂有較大比例的為坡屋頂且屋頂做法老舊，較難滿足綠色屋頂的坡度和荷載要求。

3 綠色屋頂的技術應對

綠色屋頂系統構件必須為結構健全無損的屋頂，至少應包含防水、排水、生長介質和植物，且每一項都應有可替代的材料。系統種類的范圍包括預約生產的植物層，至由各種個別構件組合而成的傳統的多層方式，到包含排水、土壤(介質)和植物于一體的自我獨立的模式單元。

3.1 結構荷載的核算

實施綠化的屋頂一般都是坡度為1%～3%的平屋頂，從目前的實踐來看，存量建筑改造的屋頂功能主要是以解決城市生態效益的綠色植被為主，以重生態又可觀賞的屋頂草坪為輔，受到建筑屋頂荷載的限制，做法一般為：

1)綠量型綠色屋頂：此類綠色屋頂按通用15 cm～40 cm的種植土厚度，通常為20 kg～30 kg重量,水飽和狀態亦不超過40 kg～60 kg。

2)游賞型綠色屋頂：此類綠色屋頂按通用30 cm～60 cm的種植土厚度，通常工程重量為30 kg～40 kg,水飽和狀態大約不超過50 kg～80 kg。綜上所述，綠色屋頂的總荷載應在靜荷載與動荷載的基礎上再加上10%～20%的安全系數。

3.2 防滲技術的應用

屋頂的防滲分為卷材防滲和種植土防滲：

卷材防滲宜采用APP防水卷材。各種耐老化、耐高溫等物理耐受度都較好，也能防止植物根系穿刺。綠色屋頂的種植土防滲首先要保證防水層、過濾層、過濾網、粗礫土和種植土等五層結構的完整。土層厚度要充分結合種植設計的要求選定，草坪、景天科植物等需10 cm的種植土層，花灌木需15 cm～30 cm土層，中小喬類則需40 cm～55 cm厚的土層。綠色屋頂的防滲應考慮向下和向上兩個方面，為避免水分和土壤對屋頂的滲漏和腐蝕破壞，應在土壤中加入高分子保水劑，而為避免水分蒸發過快，則應采用噴灌、微噴、滴灌、滲灌、浸潤虹吸等的方式。

3.3 種植技術的優化

綠色屋頂的種植因空間位置特殊，一般應由大到小，由里到外，先重點后一般的原則依序逐步進行，配置中、小型喬木栽植點應在承重柱上。移栽植物必須用土球苗，并對其進行修枝處理來減少水分損失。可采用盆栽箱技術以降低植物根系對防水層的破壞作用。盆栽箱體箱底帶十字形風道，將箱體分成4個儲水箱，有均勻排列的溢水孔，是一種通用的單元模塊，其最大的優勢是可以避免植物根系對屋頂的穿刺。具體施工中可以采用組合式盆栽技術。

3.4 根阻攔技術的應用

根系的無阻攔的自然生長會對建筑屋頂造成致命的破壞，對于屋頂相對脆弱的存量建筑更是如此。多數喬木都具有根系深，穿透力強的特點，即便是草類植物的根系相當發達且穿透力較強，其生長都具有向水性和向下性，在生長過程中會對處于下部的防水層產生巨大的壓力，對防水層及結構層的破壞不亞于灌木和喬木。而且因存量建筑的屋面年久失修產生風化或者異化，致使種植土增多，根系更易扎入防水層，造成防水層破壞，從而導致滲漏。為減弱屋頂上根系的無限度向下生長，一般選用HDPE防滲隔根膜或改性瀝青耐根穿刺防水卷材，兼具阻根和防水功能，多采用熱熔施工工藝。

3.5 綠化基質的選擇

因綠色屋頂中的種植土通常不和自然土壤相連，應綜合考慮保水、營養、厚度等多種因素。綠色屋頂的綠化基質可分為無機復合基質、有機復合基質、無機—有機復合基質等三類，可選擇：泥炭土、蛭石、糠灰、鋸末、珍珠巖等，還要混合一些沙壤土。應根據不同基質的理化特性結合造價等因素選擇，常見基質基本理化性質見表1。

表1 綠色屋頂常見基質基本理化性質

通常，泥炭土可作為綠色屋頂中主要的栽培基質，也可加入適量的糠灰或其他成分，改善透氣性和土基的養分，因此，改性泥炭是建造屋頂花園的理想材料。

3.6 施工流程的選取

綠色屋頂的施工工序應依種植情況和場地情況選擇，存量建筑的綠色屋頂建設應特別重視承重的核算，有人員活動的屋頂動荷載，承重量應在260 kgPm2以上，無人游覽的屋頂承重量不低于75 kgPm2～110 kgPm2，如有較大喬木或有較大構筑物小品的綠色屋頂，應先核實結構圖紙以明確結構承重上的強點和弱點，分別布置相應的大中喬木種植點位，和預留設計活動場地的位置。為兼顧綠色屋頂空間的豐富度，需點綴一些花灌木或園林小品,故動靜荷載都將增加，屋頂種植的承重指標應為動靜荷載的和再加上10%～20%的安全系數。

總體程序為：1)核算存量建筑屋頂荷載;2)計算設計綠色屋頂荷載值;3)清掃屋面及閉水試驗;4)驗收基層、綠地種植池池壁施工;5)鋪設排、蓄水及隔根層材料;6)鋪設過濾層材料;7)鋪設噴、滴灌系統、安裝雨水觀察孔;8)鋪設種植基層;9)種植植物;10)植物固定支撐;11)綠地表層材料覆蓋。

3.7 施工工藝的選擇

避免種植面和建筑立面邊緣直接貼近以防根系對建筑交接面的破壞,應在屋面四周設置排水溝且距女兒墻不少于30 cm。沒有女兒墻的，距離立面邊緣不得少于50 cm。應做好種植區的緣石、收邊等工作,便于形成游覽和工程通道，強化景觀效果，同時確保對種植區的安全維護。總之，在綠色屋頂的施工中結合設計定位，適當的對種植空間化整為零可以為后續的屋頂檢修、防護等提供方便。

3.8 防風抗風的處理

存量建筑的綠色屋頂種植盡可能的選擇低矮灌木或草坪、地被植物進行綠化，植物要耐旱、耐寒、抗風性好。屋面種植1.2 m以下為宜，若超出2 m要用采用支護和牽引固定。高度大于2 m的植物應采用防風支護技術，支護措施包括地上和地下支護兩種,其中地下支護需要核算承重后增加基座。對于臨近外墻的喬木需要增設護欄以防在臺風期發生傾倒。

3.9 綠色屋頂的防災減災

暴雨、臺風、火災等災害現象給綠色屋頂的發展提出了新的要求。要嚴格按照消防要求留出消防通道和撲救面，為避免雷擊應在綠化的外圍敷接閃帶，當屋面有大面積的喬灌木時，應根據情況敷接閃網，為盡可能減少臺風影響，也應盡可能少用高大喬木。

4 結語

正如深圳市近年來推行的存量土地高效利用的模式一樣，我們也應該向建筑屋頂要綠色空間。城市的存量建筑屋頂寸“頂”寸金，但也存在各種技術上瓶頸，我們應深入研究綠色屋頂技術在存量建筑更新改造上的重要意義，探索適宜的方法，確保城市存量建筑的綠化、美化、生態化。

[1] 王曉偉,李 凡.如何對舊建筑進行綠色屋頂[J].北京農業,2013(18):93-96.

[2] 馬曉鈺.城市舊建筑綠色屋頂景觀設計研究[D].楊凌：西北農林科技大學,2014:32-37.

[3] 郭 旗.城市環境與舊建筑綠色屋頂改造[J].城市建設理論研究(電子版),2011(16):41-45,50.

[4] 喻圻亮.深圳地區既有建筑屋頂的綠色節能改造研究[J].華中建筑，2008(5):96-105.