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屋顶绿化在德国

作者:佚名   来源:   时间:2005-09-14

德国作为最先开发屋顶绿化技术的国家,在新技术研究方面保持着世界领先的地位,日本、美国等对屋顶绿化的技术研究以及发展均是基于德国的基本理论。和国外的屋顶绿化技术相比,中国还处在研究的阶段,相关的材料检测标准、设计规范标准、施工规范以及相关的验收标准都还没 有国家标准或者规范出台。


德国FLL机构(The Landscape Research Development &Construction Society)成立于1975 年,主要使命就是研究、创立、普及和推广屋顶绿化发展原则、指南与规范。FLL是由40多位各个领域内的专家组成的委员会,委员会负责指南规范的开发与制定工作。屋顶绿化指南就是FLL的30多项出版物的一部分。


屋顶绿化的类型


根据德国的标准,通常将屋顶绿化分为三种类型:拓展型屋顶绿化(Extensive Green-Roof)、半密集型屋顶绿化(Semi-intensive Green-Roof)和密集型屋顶绿化(Intensive Green-Roof)。


拓展型屋顶绿化


国内称为简单式屋顶花园,顾名思义就是根据建筑荷载比较小的特点,利用草坪、地被、小型灌木和攀援植物进行屋顶覆盖绿化。中国的做法多采用草坪,而德国多采用景天科(Sedum)这种耐干旱低养护的植物,往往不需要单独设置灌溉系统,只靠自然降水就可以解决植物养护的问题。


拓展型屋顶绿化目前要比密集型的屋顶绿化更普及一些,它就像一个活的“植物毯子”,建造速度快、成本低、重量轻,并且几乎不用维护,每年只要检查1到2次就可以了,但通常不能让人在上面活动。


半密集型屋顶花园


半密集型屋顶花园适用于可以看得见的屋顶,需要全年都能观赏到绿色和开花植物。其厚度较拓展型的厚,植物选择的范围也更广,但不包括乔木类的高大树木。其需要定期灌溉和维护,屋顶上可以留有小路和庭院供人们行走和停留。


密集型屋顶绿化


密集型屋顶绿化可以说是真正意义上的屋顶花园,通常可以加入树、草、亭子、水池、假山和木椅等各种园林设计元素,为人们提供了休闲和运动的空间,但也需要经常的维护和保养。


对于建筑静荷载大于等于250kg/平方米的建筑物,可以选择半密集型屋顶绿化;对于建筑静荷载大于等于500kg/平方米的建筑物,可以选择密集型屋顶绿化(国内称为花园式屋顶绿化),其植物选择种类比较丰富,灌木或者乔木都是可以选择的,可以采用乔、灌、草结合的复层植物配植方式,产生比较好的生态效益和景观效果。一些景观设计上的元素,例如花架、山石、水景等较重的物体都应设计在墙、柱、梁等位置,地面也可以设计出地形。


通常景观设计师面对屋顶绿化的时候会遇到两种情况:一种是新建的建筑物屋顶;另一种就是老旧建筑物的屋顶改造。设计师需要根据建筑物的不同而选择不同的屋顶绿化形式。通常建筑师在考虑屋顶结构荷载的时候将地震荷载、风荷载、雪荷载和静荷载计算在内,并没有计算屋顶绿化系统和种植层以及景观设计元素的荷载,如果没有经过建筑师的允许不加考虑就增加屋顶绿化,那么增加的荷载对建筑结构将造成损害甚至出现危险。如果业主在没有设计屋顶绿化的屋顶上执意要增加绿化,那么必须征得建筑师的同意并且共同商讨结构加固措施。


屋顶绿化的植物根系阻拦


在德国,植物根系阻拦材料并不是最先在花园屋面上得到应用的。即使是在仅有防水层或包括压制层的屋面上,由于空气的流动作用导致一些植物的种子飘落到屋面上,在一定的条件下,植物也能顽强的生长,其后果导致植物根系穿透防水层甚至结构层,从而使整个屋面系统失去作用。


在花园屋面上,由于土层的存在,产生了更有利于植物生长的环境。中国有句俗话“种瓜得瓜,种豆得豆”,但用在花园屋面上却有失偏颇。其他的一些外来植物一般都较预先铺设的屋顶绿化植物更具生命力,它们会不断侵蚀这些植物的领地。


另外,如果认为草类植物的根系不够发达或强度较差,就会走入另一个误区。草类植物的根系相当发达并且穿透力较强,对防水层及结构层的破坏不亚于灌木和乔木。


植物如果在无下部结构的自然土的生长环境下,植物的根系可按自然规律生长而不受其他条件的限制。而当在建筑物的结构层上进行园林建设时,就必须引导和限制植物根系的生长,其必要性在于:


防止植物根穿透防水层而造成防水功能失效


在屋面结构层上进行园林建设,由于排水、蓄水、过滤等功能的需要,屋面种植结构层远比普通自然种植的结构复杂,而防水层一般处于最下面一层。一旦防水层被穿透而进行维修,将导致运作良好的其他各层被同时翻起,增加不必要的维修费用。同时,维修过程中所需材料、机具的搬运及运输也会影响建筑物的正常运作,建筑物所有者为保持清洁和形象而导致的间接损失不可估量。


防止植物根穿透结构层而造成更为严重的结构破坏


在没有植物根系阻拦措施的情况下,屋面所种植物的根系会扎入屋面突出物(如电梯井、通风孔等)的结构层、女儿墙而造成结构破坏。这种破坏一方面比第一种情况增加更多的维修费用,另一方面这种破坏如不及时补救,将会危及整个建筑物的使用安全。


因此,从经济和安全角度考虑,植物根系阻拦层的设置对于花园屋面的建设是不可或缺的。如果忽略植物根系阻拦层的设置,将造成因小失大的严重后果。


屋顶迅速排水至关重要


提到屋顶绿化的排水方式,至关重要的原则就是利用整个屋面现有的排水系统,无论设计中使用的是排水沟、雨水斗、落水系统还是虹吸排水,在设计中都尽量不要破坏屋面排水的整体性,尽量避免地表径流的方式排水。德国现在广泛使用的是塑料制品的蓄排水系统,国内也慢慢开始广泛使用,这种产品的好处就是排水迅速,在屋面上不会形成积水,有利于植物生长。和传统的陶粒卵石排水相比,不但排水层厚度减小了,而且重量方面也减小了很多,减轻了屋面的荷载。


近几年北京经历了几场大暴雨,在路面上经常可以看到很多地方都有积水,往往都是由于下水道堵塞或者地面低洼形成了积水,其实在屋面上同样存在这样的问题。很多时候设计人员喜欢将道路铺装上的水排向周边的绿地,如果遇到暴雨的时候,绿地上的排水系统将承受双倍的排水压力,同时一些枯树枝或落叶等还容易堵塞排水口。同样道理,如果降雨不能迅速排掉必将屋面变成一片汪洋,这也是为什么很多时候建议整体铺装屋顶绿化系统更有利于排水通畅的原因。


对于屋檐设置的落水和虹吸式排水稍微会复杂一些,需要计算屋顶排水量和汇水面积,以便检验 屋面排水系统是否可以承受暴雨的考验。参照《建筑给排水设计手册》,北京地区降雨历时5分钟的暴雨强度(升/100 平方米·秒),(以及工业企业特征p 的取值,即建筑物的复杂程度和用途),选p=5 的情况可以计算出北京地区100 平方米最大暴雨5 分钟的水量为1518 升。然后设计人员参照所选用的蓄排水产品的排水量进行计算,看看所选用的产品是否能够满足要求。


纵观国内的排水产品,多数产品只有排水功能而没有蓄水功能。其实对于屋顶花园来说,蓄水能力和排水能力同样重要,因为暴雨是对屋顶绿化系统的最大考验,优秀的蓄水能力可以减小暴雨对屋面排水系统的巨大压力,同时还可以储存一部分水分作为植物的养分,所以设计师可以选择一些具有良好排水性并且能够储存一部分水分的排水系统。


自然原土不能用于屋顶绿化


在很多屋顶绿化项目中,经常会有业主从节约成本的角度要求使用自然原土作为屋顶绿化的基质材料,其实自然土壤根本不适用于屋顶绿化。


自然土壤的荷载过大,达到1800kg/立方米。以10厘米土壤层计算下来一平方米土壤荷载就是180kg,在屋面宝贵的荷载范围内就占据了很大的比例。而火山岩土壤完全保水之后的容重只有500kg左右,同样以10厘米的厚度计算一平方米荷载只有50kg。自然土壤颗粒细密,密实度大,如果遇到自然降雨,雨水很难迅速进入土壤,更别说可以渗透到下面的蓄排水系统中,本来希望看到的整体排水又变成了地表径流。


现在屋顶绿化专用的土壤已出现了很多种,比如:腐殖土加入陶粒、火山岩土壤等等。原则上都 是使用轻质的人工基质加入一些直径在5-8毫米左右的轻质颗粒物,比如常见的粘土砖破碎的颗 粒、蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土颗粒等等,目的就是增加基质层中的空隙率,加快水的渗透速度,同时减轻荷载。