建筑屋顶绿化技术的应用与发展

浅谈建筑屋顶绿化技术的应用与发展【摘要】为改善日趋恶化的城市环境，增加城市的绿地面积，屋顶绿化工程和技术原来越受重视。

本文结合屋顶绿化的国内外发展情况，对绿化的类型、绿化屋顶植物、屋顶构造技术等进行了详细的探讨，并针对屋顶绿化面临的问题进行分析，以便推动屋顶绿化技术的发展。

【关键词】屋顶绿化；构造技术；佛甲草；蓄排水板引言屋顶绿化是指在高出地面以上，周边不与自然土层相连接的各类建筑物、构筑物等的顶部以及天台、露台上的绿化。

基于绿化屋顶的特殊作用，国内外学者从不同专业角度做了大量研究和实践。

国外在这方面起步很早，尤其是欧洲，如德国、希腊、瑞典，其大量的研究成果已进入实践阶段，绿化屋顶在这些国家已成为常态。

近年来许多亚洲国家，如新加坡、日本和中国也有学者逐渐进入绿化屋顶研究领域，并取得了一些成果。

笔者对近年来国内外绿化屋顶的构建情况进行了梳理，为设计者和管理者提供资料参考。

1国内外研究现状1.1绿化屋顶类型根据屋顶管理的精细化程度将绿化屋顶分为三类：①精细化绿化屋顶；②粗放化绿化屋顶；③半精细化绿化屋顶。

精细化绿化屋顶种植基质深，荷载大，植物类型多，景观效果好，有高低层次丰富的植物空间群落，常常配合水池、亭阁等形成休闲空间，但对灌溉、施肥、修剪等管理要求最高；粗放化绿化屋顶植物类型较单一，常为单一草坪，种植基质薄（一般小于15cm），荷载小，很少甚至不需要管理，通常要求植物具有较强的生存能力，这也是众多学者研究最集中的领域。

半精细化绿化屋顶介于这两者之间，只是在单一草坪上增加简单的植物类型。

根据绿化屋顶的实现方式可分为：①一般覆土型绿化屋顶；②容器型绿化屋顶。

覆土型绿化屋顶是最常见的类型，施工时将绿化屋顶的各部分按构造层次，依顺序现场安装，可做成粗放化或精细化绿化屋顶。

容器型屋顶绿化是将各构造层次和植物整合成一个标准容器，便于移动，施工时直接吊装到位，便于工业化大规模生产，但相对来说植物类型较为单一，常用来做粗放化绿化屋顶。

容器型绿化屋顶在国外比较普遍。

1.2 绿化屋顶植物和基质屋顶阻隔了大地对植物水分和营养的供给，使屋顶植物的生长空间与地面有很大差别，一方面，屋顶植物在高温、低温、干旱、大风等恶劣气候条件下生存，基质应保证植物生长所需，具有一定保水性和营养缓释性，另一方面还涉及屋顶荷载、维护管理、生长周期等问题，因此植物和基质材料的选择对绿化屋顶实施尤为重要。

对粗放型绿化屋顶植物的筛选，欧洲一直走在前列。

1867年巴黎世博会上就展示了“屋顶花园”模型，在当时引起巨大轰动此后绿化屋顶引起了人们的持续关注。

2002年，马德里大学的学者们通过比较，确定了早熟禾、白景天和苔藓类植物具有极强生命力，不需任何养护，且根部很小，不影响屋顶防水层。

随后亚洲很多国家也筛选出了适应当地气候条件的屋顶绿化植物，如日本有近40种多肉植物用于屋顶绿化，新加坡也做了很多这方面的研究，上海农科院赵定国及深圳职业技术学院鲁朝晖等人研究了景天科佛甲草，发现其也表现出良好的抗旱性能及较好的观赏性。

台湾中兴大学几位学者发现在湿热气候下景天科、大戟科和马齿苋科植物具有很强的生命力。

在近20年的国内外屋顶绿化植物筛选研究中，已有100多种植物成功运用到屋顶绿化，其中超过一半为景天科植物。

一直以来，国外主要是利用瓦片或碎砖粉碎后，与有机物质混合来改良普通田园土，在国内基质也分为田园改良土和轻质土，田园土用有机质、有机肥、填充材料等进行改良；轻质土则主要为无机介质。

最近，日本的雅科等人得出在介质中增加10%有机质的比例后植物生长最好。

也有很多研究者就地取材，用本土特有的材料，如细砂、椰糠等来改良基质。

1.3绿化屋顶构造技术早在1982年，德国就立法强制推行屋顶绿化政策，随后各国逐渐意识到绿化屋顶在环保、生态、景观方面的积极作用，针对当地气候，各国纷纷对现有技术加以规范，颁布了一系列技术规程。

在中国，2007年实施的指导性标准《种植屋面技术规程》（jgj155-2007），明确了种植屋面各构造层次做法及材料选择。

各地因气候差异较大，各省市针对当地气候也相应制定了适应本地的技术规范如北京2005年颁布了《屋顶绿化规范》地方标准，同年，成都市推出了《成都市屋顶绿化及垂直绿化技术导则》，上海2010年推出了《上海市屋顶绿化技术规范》，还有其他一些城市也出台了相关导则，这些技术规范都明确了绿化屋顶的建造方法。

（1）一般覆土型绿化屋顶（图1），在屋面的构造层次中，隔根层一般采用合金防水卷材、sbs及app防水卷材、高密度聚乙烯（hpde）土工膜等材料。

排（蓄）水层有几种材料可供选择，中国长期以来一直用粒径搭配的卵石作为排水层用在屋顶绿化上，其抗压性能和排水性很好，但荷载很大。

天然的陶粒材料，质轻、透水，作为排水层具有较大优势，但没有蓄水功能，易碎、抗压性差。

目前主要推广应用的是从国外引进技术的轻质hpde蓄排水板，凹凸的板面设计除了排水功能外，还具有强大的蓄水功能，让植物根系直接吸收水分，再通过蒸发，以蒸汽的形式来持续保持土壤湿润，杜绝了植物和土壤干湿交替频繁的现象。

但在绿化屋顶全生命周期的环境评价时发现，这种蓄排水板在生产过程中会给环境带来负荷，而且现有蓄排水板的耐久年限还有待提高。

滤水层的材料目前国内外都采用土工布，它能有效保护基质不致流失。

（2）容器型绿化屋顶。

也称为模块化绿化屋顶，是近几年来发展最快也最热门的领域，其独有的快速成坪的优势，具有很大的市场潜力，而且施工简单。

集各构造层次为一体的单一种植模块，根据植物选择的不同，模块深度也不相同。

模块本身具有蓄排水功能，安装简单，维修方便。

其中以美国发展最快，“绿格”是其较有影响力的容器型屋顶绿化系统。

中国容器型绿化屋顶才刚刚起步，还有很大的发展空间，如厦门中卉生物工程有限公司研发的立体种植容器系列已取得了多项国家专利，该容器有较好的排水、保水性能，施工便捷，已得到市场认可，并在厦门、上海大面积推广应用。

2 具体施工过程中的建议和要求2.1 种植介质的材料选定种植介质要具有自重轻、不板结、保水保肥、适宜植物培育生长、施工简便和经济环保等性能。

一般可选用种植土、泥炭土、草炭土、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、细砂和经过发酵处理的动物粪便等材料，按一定比例混合配制而成。

泥炭可作为主要的栽培基质。

实际使用中，普通土：泥炭=2：1。

泥炭是建造屋顶花园的理想材料。

2.2 草坪或地被植物的选择1）佛甲草，属景天科植物，在耐热、耐旱、耐寒、耐瘠、隔热、节能、环保等方面表现突出，总结出：绿色期长，抗旱能力强，耐低温、抗寒能力强，无需过厚基质种植，减轻屋面负荷，浅根系不会破坏屋面结构、管理粗放，自然匍匐生长、“零管理”等优势。

近年来，园林部门把佛甲草作为屋顶绿化植物，具有理想的效果。

是应用于屋顶绿化及墙面绿化的杰作（图2）。

2）景天。

多年生肉质草木，喜日光充足、温暖、干燥通风环境，对土壤要求不严格。

性较耐寒、耐旱等特性。

常用于屋顶绿化的品种有中华景天、凹叶景天、红叶景天、金叶景天等。

3）垂盆草。

景天科、景天属多年生肉质草本。

垂盆草因其极具抗寒、耐高温、抗干旱和潮湿，无病虫害、可粗放管理等特点，而且绿色期长，生长期间枝叶密集翠绿，花色金黄鲜艳，适用于环境条件相对较为恶劣、且粗放型管理的屋顶绿化，是一种价值很高的植物材料。

4）其它植物。

如飞惊草、各类草坪、观赏竹等等。

2.3 旧屋面改造，应进行结构验算在结构允许情况下，土层厚度为80～120mm，荷载按80～150kg/m2考虑，并种植相适应的草种。

2.4 屋顶绿化的保温隔热性能当平屋面上的找坡平均厚100mm，再加上覆土厚度为80的屋面，其传热系数k≤1.5w/（m2·k）；若复土厚度≥200mm时，传热系数k≤1.0w/（m2·k）。

2.5 质量控制的要点1）出水口。

需比结构面低15mm，使渗漏水能顺利排出，内设分隔物（板）。

2）找坡。

基层找坡面要准确，使夹层内不会有积水（坡度按建筑类别和地方规划设计）。

3）边缝、节点。

对各种边缝、节点都是采取首先阻止水流经过，再用防水油膏等材料嵌缝的双重防范措施。

3问题及展望绿化屋顶的发展，已由市民随意建设逐渐发展到政府主导推广层面，建构技术也日益完善，但面对绿化屋顶的大量推广，目前尚存许多问题有待解决。

1）定量性研究不足。

目前，绿化屋顶的研究很多还停留在定性层面，因为植物的参与，其生物特性使降温节能机制变得异常复杂，而且植物本身具有很强的地域属性，不同植物的代谢和对太阳辐射的反映特性千差万别，一些研究表明，植物的叶面积指数、叶片角度及分布对绿化屋顶的降温作用非常明显。

2）学科交叉融合欠缺。

绿化屋顶技术是一项复杂的跨多学科技术，涉及植物研究、材料选择、构造措施、建筑热工、城市生态等诸多领域，需要多学科的交叉融合。

基础理论研究的成果需结合应用学科，最终体现在实际构造上，进而推广应用。

而目前，各学科研究各自为政，仅局限于自己的领域，不利于新成果的快速推广应用。

3）政策层面激励制度缺失。

尽管一些地方政府已意识到绿化屋顶对环境、生态和能源所起的积极作用，但尚未建立明确的激励制度怎样将其引入市场，变被动建造为主动建造，尤其是大量的公共建筑屋顶，在这一过程中，政府的角色无疑对于绿化屋顶的推广和有效管理起着至关重要的作用。

4 结语总之，绿化屋顶技术已在稳步推进中，朝着荷载轻、普适性强、降温效果好、施工方便、管理便捷、耐久性好、景观良好、价格低廉的方向积极发展。

最近几年来，从地域植物的筛选、基质的因地制宜到构造技术的不断更新，不同类型绿化屋顶技术都得到了长足发展，相关技术研究也取得了许多成果，将促使绿化屋顶赢得更为广阔的发展空间。

参考文献：[1]柳孝图.城市热环境及其微热环境的改善环境科学，1997（1）：54-58[2]鲁朝辉.佛甲草屋顶建坪技术研究草业科学，2003（10）：65-66[3]赵玉婷.屋顶绿化植物选择研究进展.山东林业科技，2004（2）：27-29。