建筑屋面种植的生态效益及发展策略

建筑屋面种植的生态效益及发展策略

1屋顶工程相关标准随着城市经济的快速发展和城市生态环境的日益重视，绿化逐渐纳入城市建设计划。为便于指导规范屋顶绿化的材料选型、安全施工及有效监理,2005年北京出台了《屋顶绿化规范》(DB11/T281-2005)地方标准。2007年,中国防水协会组织编写了《种植屋面工程技术规程》(JGJ155-2007)行业标准。从国内外研究发展趋势上看,建筑绿化的理念逐步向资源节约、植物配置多元化、低成本、低维护的方向发展,建筑绿化形式也更趋向于回归自然。与此相适应材料技术,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、涉及荷载安全的种植介质都取得了长足的进步和发展。本文就种植介质及种植设计土深加以详细说明。2屋顶上的负荷设计2.1种植荷载《种植屋面工程技术规程》(JGJ155-2007)第4.1.3条款规定:新建种植屋面工程的结构承载力设计,必须包括种植荷载。既有建筑屋面改造成种植屋面时,荷载必须在屋面结构承载力允许的范围内。2.2屋顶结构长期荷载(1)简单式种植屋面荷载不应小于1.0kN/m2,花园式种植屋面荷载不应小于3.0kN/m2,并应纳入屋面结构永久荷载。(2)种植土的荷重应按饱和水容重计算。(3)种植荷载应包括植物生长期增加的可变荷载,并应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定。(4)初栽植物种植荷载应符合表1的要求。4种植介质选择就种植介质材料的选择应用涉及饱和水容重、排水、透气性、土壤肥力等关键性指标。屋面种植选择种植介质当区别于地面绿化,要求土壤肥力充足,而应选择肥力相对瘠薄,透气、排水性能良好且饱和水容重较轻的介质,以减轻建筑荷载,同时减少花灌木快速生长所造成的荷重增加。屋顶绿化种植介质的pH值最好控制在6.5~7.5之间;总含盐量不得高于0.1%。4.1无机复合种植土(1)田园土:主要用于地下车库顶板或下沉式广场等处,因用量大,较为经济。(2)改良土:选用草炭、稻糠、珍珠岩或蛭石等与土壤按比例混合,借以减轻荷重。(3)无机复合种植土:多用于屋顶绿化,可大大减轻荷重;或地库顶板荷载不足时替代部分种植土。注意,部分替代田园土时,应将无机复合种植土铺垫在土壤的下部。《种植屋面工程技术规程》(JGJ155-2007)种植介质其物理性能指标应符合表3的相关规定。4.2优良生态特性无机复合种植土按用途可分为:营养栽培用和蓄排水用两大类。是采用非金属矿物质,根据土壤的理化性状及植物生理特点研制生产的“人工土壤”,具有轻量、洁净、排水通透、保水保肥、施工简便、适宜植物生长等优良特性。其特有的团粒多孔结构更加适宜植物的根系发育,对树木具有良好的固着作用。另外,定量设计的可调节的阳离子交换能力(CEC)使其能有效控制树木等植物的快速生长,缓解了树木快速生长荷重增加与建筑荷载之间的矛盾。且肥分均匀,植物长势均衡,成活率高。特别是在坡屋面绿化上,较土壤下重轻,防滑脱性能好。渗透率:水透过基质的速率指标(kg/hm2)。饱和吸水重量:基质饱和吸水后的总重量,是建筑结构荷载测算时的重要参考指标(kg/m3)。5最小生存土深种植土深设计关乎节省建筑标高和荷载等绿色建筑节材、节能等总体经济测算。就植物的生理特点而言,种植土深可分为最小的生长土深和最小的生存土深。在建筑屋面上绿化,因建筑荷载的有限性,种植土深设计应选择植物生存的最小土深,以免生长过快导致荷重增加,给建筑安全造成隐患。为简洁明了,列表说明大多乔灌木、地被等植物最小生存和生长土深及不同介质类型土层厚度要求,方便设计参阅。从绿色建筑节材角度出发,屋顶绿化可按草坪地被最小生存土深设计挡墙,高大花灌木局部起微地形或砌筑种植池方式,既减少建筑荷重,又节省垂直运输成本。6案例分析6.1无机复合种植土质量中组部屋顶原为普通上人屋面,结构荷载设计为200kg/m2,故此屋顶花园种植介质只能选用饱和水容重为650kg/m3的轻型无机复合种植土,草坪土深设计为150mm,轻型无机复合种植土单平米的饱和水容重约为120kg/m2,加上草坪单平米荷重30kg/m2,合计约为150kg/m2;龙柏、银杏种植池设计土深为500mm,轻型无机复合种植土单平米的饱和水容重约为400kg/m2,加上龙柏、银杏单平米的荷重80kg/m2,合计约为480kg/m2,局部超重部分只能选在结构承重梁或柱的位置。6.2土植物生物量科技部节能示范楼的屋顶花园则是与建筑同时规划设计的新建项目。建筑师为节省建筑荷载及标高,种植介质选用轻型无机复合种植土,种植土深设计平均为300mm,屋面荷载设计为300kg/m2。为突出生态效益,80%的屋面以植物造景为主,且植物品种丰富。有龙柏、龙爪槐、龙爪枣、早园竹、黄杨、金叶女贞、碧桃、紫叶李、贴梗海棠、丝兰、月季、萱草、鸢尾、玉簪、八宝景天等60余种植物。夏季屋面郁郁葱葱,满目青翠,百花摇曳,别有一番风情,恰是“水泥森林中的世外桃源”。顶层室内更有些许“窑洞的清凉”。7无机栽培基质的设计优点7.1种植屋面用轻型无机基质构造7.2技术要点:(1)饱和吸水时重量约450~650kg/m3,大大减轻了建筑结构的荷载。(2)合理的粒度配置和粒子的多孔性,促进植物虚根系发育,减少树木主根对建筑物结构的破坏。(3)纯无机栽培基质,理化指标稳定,不板结,土深不减少,长期应用无需换土。(4)通过阳离子交换能力的定量设计,可有效控制树木的快速生长,减缓荷重增加。(5)保温隔热效果明显。(6)良好的排水速率避免了雨水淤积瞬间荷重增加及树木欧根危害,同时可有效避免市政管道产生淤泥。8屋顶绿化平均覆土厚度北京市园林科学研究所2007年屋顶绿化课题,测得100mm土深可截留约20%的雨水,300mm土深则可截留约65%的雨水,且250mm至300mm土深处温度变化趋于稳定。故此,综合建筑节能、节材、节省建筑荷载及造价等多方位考虑,建筑屋面绿化平均覆土厚度应按简式屋顶绿化不得少于100mm,花园式屋顶绿化不得少于300mm实施最低土深限定。若结合截留雨水,减少城市雨洪压力,以及植物的多样性考虑,300mm土深设计最为理想。其他土深应根据景观种植乔木大小建筑荷载按最小的生存土深设计。2.3乔灌木高度调整(1)建筑屋面不宜种植大型乔木。(2)屋面种植的乔灌木高度宜小于2m。(3)株高大于2m的植物应采取防风加固措施。(4)乔灌木与边墙的安全