种植屋面与标准解析

文／丁瀚文 安徽省建筑科学研究设计院 安徽合肥 230001

引言：

随着我国改革开放的深化和城市化程度的不断扩大,人们赖以生存的城市空间也变得越来越小。为了提高城市的绿化覆盖率、改善生态环境、美化城市景观,实施屋面绿化是最有效的途径。

1、城市化程度加深与种植屋面广泛应用

城市化程度的加深是通过城市化率来体现的，即城市人口所占比例。通过以下表1、表2，不难看出各发达国家的城市化率在过去的100年中增长了108%，中国作为发展中国家在近60年中国更是增长了3 倍。

表1 发达国家城市化率（%）

表2 中国城市（镇）化率（%）

根据联合国预估，国际上发达国家整体城市化率于2050年会突破86%，而我国在2050年的城市化率会突破72.9%。

随着人口城市化率的逐年增长，城市绿化成为迫在眉睫的任务。研究表明：城市绿化覆盖率与热岛强度成反比，绿化覆盖率越高，则热岛强度越低，当覆盖率大于30%后，热岛效应得到明显的削弱；覆盖率大于50%，绿地对热岛的削减作用极其明显。规模大于3 公顷且绿化覆盖率达到60%以上的集中绿地，基本上与郊区自然下垫面的温度相当，即消除了热岛现象，在城市中形成了以绿地为中心的低温区域，成为人们户外游憩活动的优良环境。我国人口超过200 万的大型城市大约有50 个，中小型城市约620 个。随着城市的城区范围的不断扩大,高层、超高层建筑的层出不穷,相应的城市容积率也在不断增加。数据表示，我国城市的城区建筑占地约为城区面积的七成，城市道路占地约2 成，绿化面积占地不到一成，远远低于国际平均值，国际上大都市，如巴黎、华沙、堪培拉等等它们的绿地占到城区面积的七成左右，这样看来，我国城市人均绿地只能是国外人均绿地的1/10。举个例子，如若北京规划市区现有建筑平屋顶约7000 hm，若绿化30%屋面，人均大约增加绿地2 平方米。

现如今，如何改善城市绿化覆盖率，优化城市生态环境，提升城市景观以及人们居住和工作环境成为城市发展的焦点，节能、节水、节电、科学的发展和建设我我们的家园是未来新型城市的发展方向。由此，种植屋面应运而生，并在各大城市得到广泛应用。

2、种植屋面概述

随着社会的发展,城市环境持续恶化，城市中的用地资源更加紧张，城市居民对于观赏游息活动场地需求相继扩大，优化城市环境，扩大城市绿化面积成为目前主要而任务。种植屋面恰恰是现今缓解上述问题的一个恰当的手段,具有非常大的社会价值和商业潜力。种植屋面即铺设容器植物以及种植土的地下建筑顶板以及建筑屋面。简单形式种植屋面，单纯种植低矮灌木和地被植物屋面。花园形式种植屋面，可以种植地被植物以及乔灌木，合理设置坐凳以及园路屋面。

种植屋面的主要作用,体现在能显著降低城市热岛效应、节能环保、美化 景观、保护并延长防水层的使用寿命,同时对调节温度、湿度、净化空气、防治污染。种植屋面工程是由种植、防水、排水、绝热等多项技术构成。对未来的城市发展和建设以及对于建筑节能来讲，种植屋面（屋顶绿化）可以一定程度上起到保温隔热、节能减排、节约淡水资源、对建筑结构及防水起到保护作用，尘效果显著，同时也是有效缓解城市热岛效应的重要途径。

2.1 调节改善城市气候

绿色植物具有温湿度调节以及降噪防尘、净化空气等功能，在城市现代化发展背景下，城市人口增加，城市环境恶化，热岛效应越加突出，人们通常需要前往郊区寻找清新绿色空气。绿色屋面借助植物自身蒸腾作用，可以帮助控制热辐射，减少空气二次辐射，控制地表和大气间热量交换，缩减屋顶空气热量，降低热效应，削弱热岛效应，调节气候环境。据有关部门测算，若城市建筑物种植屋面达到50%时，能够使城市最高温度降低0.84 度，有助于改善热岛效应。

相对于环境空气温度，大气空气湿度也同样是体现城市环境质量的一个重要方面，假设，当一座城市总的含水量不变的情况下，（其中涵盖城市管道和建筑中固态水和蒸发在空气中的气态水），绿色植物具有的含湿作用、潮湿土壤具有的蒸发作用，会减少存储在建筑和城市管道中的水量，增大存储于空气中的水量，不难看出，屋面绿化率增加后，相应的城市空气湿度也将大大的提高，提升了空气中的水分子含量，从而弱化了城市的“干岛”效应。

另外进行屋面绿化还可以减轻城市大气污染，涵养水土，滞留灰尘，减弱噪音等，对改善城市总体环境有很大好处。

2.2 保温、隔热、隔音、滞尘

据有效数据显示，植物绿叶对于折射在其之上的太阳能的利用，有百分之六十用于水分的蒸发， 穿透植物损失掉30%，有2%用于光合作用、大量生物能的制造，剩余的8%反射回大气之中，绿叶对于红外光的反射高达70%，红外光恰恰是致热的重要因素。由此看出，绿化屋面能使得建筑物屋面的太阳能大大的吸收消化、反射回去，从而有效的给建筑物屋面降温，保证建筑物室内恒温。

种植屋顶和非种植屋顶相比，夏季屋顶下的室内温度低1.3-1.9℃，冬季屋顶下的室内温度高1.1-1.2℃。若通过空调来调节夏季和冬季室内的温度，计算显示1公顷面积的总能耗价值大约为7000 元/天。再以北京为例，北京规划市区拥有可种植的建筑屋面约0.7 万公顷，如若通过空调来调节建筑夏季和冬季的温度，总能耗价值约为5000 万元/天；换种方式，将0.7 万公顷建筑屋面的三成，也就是2100 公顷，推进种植屋面，即可降低能耗价值约1500 万元/天。由此，种植屋面的开发和应用，是降低能耗、节约城市开支的不二选择。

研究表明，屋面覆土300mm 以上，保温隔热效果明显，裸露屋顶表面年最大温差为58,2℃，而种植屋顶表面年最大温差仅为29,2℃，两者相差高达29℃。

所以种植屋面对夏季和冬季的极端气候有明显的缓冲作用。

种植屋面的种植物具有一定的抵挡和吸收噪音的功能，起到隔音和降低噪音的作用。德国研究表面，种植屋面和非种植屋面相比，可降低噪音20-30dB，覆土120mm,隔音大约40dB；覆土200mm,隔音大约46Db。

同时对种植屋面植物滞尘效果研究表面，二者相比，花园式年平均滞尘量12.3g/m, 滞尘率平均为31.13%，简单式年平均滞尘量8.5g/m,滞尘率平均为21.53%。

2.3 保护建筑结构，提升城市功能

屋面构造的破坏多数是由于屋面温度应力效应所造成的破坏。频繁急剧的温度变化，所造成屋面构造的膨胀与收缩和材料老化，导致屋面因为裂缝失效，种植屋面可以对屋顶实施有效保护，减少屋面阳光暴晒，防止冬季热量散失，对夏季和冬季的极端气候有明显的调节作用，减小温差，防止屋面裂缝产生，延缓材料老化是有利的。屋顶绿化实际上是土壤吸水饱和后会自然形成一层憎水膜，可起到滞阻水的作用。

种植屋面也能够储存下大部分的降水，种植屋面其基层会储存约五成的降水其中还包括植物蒸发的水量，从而有效的解决了屋面降水的排水的问题，减轻城市雨季排水的压力。据统计，花园式种植屋面能有效拦截雨洪水约65%，简单式种植屋面能有效拦截雨洪水21%。假设北京地区年降水量600mm，将北京规划市区现有建筑屋面的三成即2100 公顷改为种植屋面，则可拦截雨水资源905.1 万t/a，也就是降低了905.1 万t/a 的城市污水处理量，大大的缓解了城市的雨洪压力。

2.4 美化城市环境，满足人们心里和美学

如果用植物绿进行垂直墙面和稳定绿化，取代黑灰色沥青墙面、混凝土，可以优化整体景观效果，大大提高人们环境舒适程度。

3、种植屋面技术条件标准体系与标准解析

表3 规范、规程

3.1 《种植屋面工程技术规程》解析

3.1.1 适用范围

适用于新建、既有建筑屋面和地下建筑顶板种植工程。

3.1.2 主要内容

《种植屋面工程技术规程》由我国住建部颁发执行。种植屋面涵盖绝热、排水、防水、种植等多种技术融合，种植屋面可以有效发挥出建筑结构保护、防水等功能，改善城市热岛效应问题。规程相关技术内容弄暴扣3 条总则、18 条术语、23 条基础规定、36 条种植屋面材料、54 条种植屋面施工、16 条管理、62 条种植屋面工程设计。共8 节281 条1 个附录。

3.1.3 两个强制性条文

第3.2.3 条：种植屋面设计阶段对种植荷载进行准确计算。全面鉴定原有建筑屋面结构。

建筑荷载会影响整个建筑结构稳定性和安全性，种植屋面设计中需要明确屋面基础层次构造，联系不同层荷载实施准确结构计算，鉴定原有结构，判断是否适合改造。种植荷载涵盖饱和水条件下种植土以及植物荷重。

第5.1.7 条：种植屋面防水层需要达到一级防水等级，最少设置一个耐根穿刺防水材料。

种植屋面设置钢筋混凝土现浇结构，因为工程投资规模大，一旦出现渗漏，则很难维修和查找，为此需要保障防水层达到20年应用寿命要求，防水层需要达到一级防水标准。《屋面工程技术规范》GB50345 规定一级防水最少需要设置两道防水设防。

3.1.4 种植屋面构造层次

通常种植屋面分布层次结构按照从上到下的顺序为种植土、植被、滤水层、蓄排水层、耐根穿刺、一般防水层、保温隔热层、结构基层。上述基础层次结构无需全面具备，需要联系建筑特征和所处区域地域环境、气候条件适当减少。

主要构造层要求：

a.结构层

种植屋面结构可实施现浇钢筋混凝土，对应材料强度等级需大于C20，现浇钢筋混凝土整体抗渗等级应超出P6。如是装配式混凝土板结构，需要在板缝设置细石混凝土，对应构造钢筋等级超出C20，进行密实填充，以提高结构层的整体刚度。其他发达国家内，现浇钢筋混凝土屋面更加适合花园式种植模式，压型金属板以及装配结构等大跨度屋面可以选择简单种植。平屋面对应排水坡度需超出2%，坡屋面整体坡度低于10%，根据平屋面适合设计，如果坡度超出20%，需要进行防滑结构施工，坡度超出50%，则不适合种植屋面工程。

b.普通防水层

普通防水层一道防水设防的最小厚度符合下表4的规定。

表4 普通防水层一道防水设防的最小厚度

c.耐根穿刺防水层

防水层需选择耐根穿刺的工程材料，具体应用类型分为高分子橡胶类、塑料类以及改性沥青类等防水材料，整体应用性能需要满足标准规范要求。一般平屋面以及地下建筑顶板如果为现浇混凝土结构，适合花园式种植模式，普遍应用复合铜胎基以及化学组根技制成防水材料，应用固定机械施工措施。

3.2 《种植屋面用耐根穿刺防水卷材》JC/T1075-2008 技术要求解析

3.2.1 厚度

改性沥青制作的防水卷材对应厚度需超出4mm，塑料以及橡胶类防材料厚度应大于1.2 毫米。

3.2.2 基本性能

种植屋面用耐根穿刺防水基本性能（包括人工气候加速老化）应符合相应国家标准或行业标准中的相关要求。见表5

表5 种植屋面用耐根穿刺防水卷材基本性能

3.2.3 应用性能

种植屋面用耐根穿刺防水应用性能指标应符合表6的要求。

表6 种植屋面用耐根穿刺防水应用性能

3.2.4 其他要求

防水卷材应具备化学阻根剂，如不含化学组根剂，植物根系易穿透防水卷材，破坏防水层。其胎基应是复合铜胎基、聚酯胎基。既采用双层做法（0.6mm+1.3mm）×2，其中聚乙烯丙纶防水卷材芯材厚度不小于0.6mm。

3.3 种植屋面绿化指标

种植屋面绿化指标宜符合表7的规定。

表7 种植屋面绿化指标

结语：

综上所述，种植屋面能改善城市化进程所带来的城市绿化率亟待增长的问题，自身具有调节城市气候、保温、隔热、隔音、滞尘、保护建筑结构、提升城市功能、美化城市环境等等优点，对于建筑节能、绿色建筑的推广等城市发展目标有着推动的重要意义。在做好设计规划的同时，种植屋面技术不容忽视，在工程实际中，应充分理解种植屋面标准体系，严格把控规范标准质量，只有这样，才能将种植屋面技术的作用充分发挥，提升工程质量与城市绿化，促进建筑节能技术行业健康稳定发展。