绿色种植屋面的研究

第３４卷第２期　浙江工业大学学报　Ｖ０１．３４　Ｎｏ．２　２００６年４月　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＺＨＥＪＩＡＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ａｐｒ．２００６　绿色种植屋面的研究　施韬　．施惠生　．Ｗｉｌｆｒｉｅｄ　Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ。　（１．同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室，上海２０００９２Ｉ　２＋德国戚达有限公司上海办事处。上海２００１２￣）　摘要：绿色种植屋面拥有久远的历史，我们在许多古代建筑中都可以发现绿色种植屋面的雏形．在　屋面进行绿化种植，对房屋建筑和周围环境能够起到保护和改善的作用，同时对人们的活动和心理　也有积极的一面．绿色种植屋面有一定的构造和层次，各个屡次具有不同的功能和作用．根阻拦材　料在种植屋面中显得十分重要．在屋面上进行绿化应该结合屋面的特点，根据搭配和组合的要求，　选择合适的植物进行种植．　关键词：风景园林；种植屋面；构造；根阻拦材料；植物选择　中图分类号：ＴＵ９８６．３；ＴＵ５７　６　文献标识码：Ａ文章编号：１００６－４３０３（２００６）０２—０２２０－０４　Ｔｈｅ　ｇｒｅｅｎ　ｒｏｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ＳＨＩ　Ｔａｏ　，ＳＨＩ　Ｈｕｉ　ｓｈｅ　，Ｗｉｌｆｒｉｅｄ　Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ　（Ｉ．Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｋｅｙ　ｌａｂ　ｏｆ　ｃｉｖｉｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔｏｎｇｉｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ　２．Ｖｅｄａｇ　ＧｍｂＨ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　ｏｆｆｉｃｅ．Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００１２７・Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｅｅｎ　ｐｌａｎｔｓ　ｒｏｏｆ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｆｏｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｏｄｅｒｎ　ｔｉｍｅ，ｈａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｌｏｎｇ　ｈｉｓｔｏｒｙ．Ｗｅ　ｓｔｉｌｌ　ｃａｎ　ｆｉｎｄ　ｍａｎｙ　ｒｕｄｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｇｒｅｅｎ　ｐｌａｎｔ　ｒｏｏｆ　ｆｒｏｍ　ａｒｃｈａｉｃ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｇｒｅｅｎ　ｐｌａｎｔ　ｃａｎ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｒｏｏｆｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎ。　ｍｅｎｔ．Ｇｒｅｅｎ　ｒｏｏｆ　ｈａｖｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌａｙｅｒｓ　ａｎｄ　ｅａｃｈ　ｌａｙｅｒ　ｈａｖｅ　ｔｈｅｉｒ　ｏｗｎ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ｂｅ。　ｌｉｅｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｒｏｏｔ　ｐｒｏｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｒｅ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｈａｒａｃ—　ｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｗｅ　ｍｕｓｔ　ｃｈｏｏｓｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｐｌａｎｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｏｏｆ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ；ｇｒｅｅｎ　ｒｏｏｆ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｒｏｏｔｐｒｏｏｆｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ；ｐｌａｎｔ　ｃｈｏｉｃｅ　别熟悉，在设计房屋建筑时也通常只考虑附属建筑　０　引　言　物、车库、造价和面积等因素。而忽略了屋顶绿化的　设计．　顾名思义，绿色种植屋面就是以绿色植物为主　多年以来，随着城市化进程的不断深入，建筑用　要覆盖物，配以植物生存所需要的营养土层、蓄水层　地日趋紧张，人口稠密地区不断增多等各种因素的　以及屋面所需要的植物根阻拦层、排水层、防水层等　出现，以及人们对居室的美观和视觉要求的提升，屋　所共同组成的一整个屋面系统．在２Ｏ世纪８Ｏ年代　顶花园的研究和发展无疑越来越得到了重视．在欧　中期以前，大多数人们对屋面的认识仅限于遮风挡　美等许多发达国家和地区甚至已经规定，建筑物必　雨的一种构造，设计师也通常因为其毫无创作价值　须建造屋顶绿化以弥补项目开发所导致的绿地损　而被动的接受这种厚重而叉必不可少的结构层的存　失．我国在２Ｏ世纪９Ｏ年代后期也逐渐认识到了环　在．当时的人们对屋顶绿化的生态学功能还不是特　境保护的重要性，对建筑规划的绿化面积作出了比　收稿日期：２００５—０７—０５　作者简介：施韬（１９７９～）。男，浙江杭州人，博士研究生。主要研究建筑材料科和环境材料．　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　施韬，等：绿色种植屋面的研究　较明确的规定．笔者将就绿色种植屋面的历史、作　用、基本构造以及植物的选择等内容作介绍和阐述．　进，使得种植屋面的防植物根穿透和防水等问题得　到了较完善的解决，屋顶花园有了飞速的发展．图３　和图４分别为德国现代的种植屋面建筑，其中图３　１屋顶绿化的历史　人类对于屋顶绿化的历史，最早可以追溯到　２　６００多年前的古巴比伦王国．当时Ｎｅｂｕｋａｄｎｅｚａｒ　国王和Ｓｅｍｉｒａｍｉｓ王后所建造的“空中花园”，被称　为重型种植屋面，图４为轻型种植屋面．　之为古代世界七大奇迹之一，这可以说是我们所能　了解到的屋面绿色种植最早的雏形（如图１所示）．　我们现在所能够看见的古代建筑中，也能够发现许　多类似绿色种植屋面的构造．如公元前４世纪古意　大利依特拉斯坎人的拱形墓穴，以及在斯堪迪纳维　亚半岛上古老挪威人的房子等等［１］．　图　古巴比伦王国的空中花园　图２　凯泽中心屋顶花园构造剖面图　到了现代，随着工程技术的进步和新型材料的　出现，现代化的屋面种植成为可能．自上个世纪初以　来，欧美和日本等发达国家不断开展绿色花园的研　发和建造工作．其中，于１９５９年建成的美国奥克兰　市凯泽（Ｋａｉｓｅｒ）中心屋顶花园，被认为是现代屋顶　花园发展史上的一个里程碑（见图２）．上世纪８Ｏ年　代以后，具有良好性能的根阻材料及施工技术的改　图３　德国重型种植屋面　图４德国轻型种植屋面　２　绿色屋顶花园的优点和积极作用　；■’－～Ｉ　Ｉ！ｌｅ　Ｊｊ■●’●■Ｌｊ－Ｃ衄Ｕ’ｌ　ＩＪ＿．ｆ　，●－Ｈ，Ｉ　、．＿，Ｙ　＿●－Ｊ。几　随着工业化、城市化进程的不断加速，各种环境　问题１３趋恶劣，空气污染，噪音污染，热岛效应等等．　随着建筑物的不断增多，地面绿化空间越来越少，生　物的生活环境也随之减少，许多生物种类面临生存　危机．由于城市硬地面积比例很高，排水不畅甚至堵　塞的问题很严重，这种情况在遇到暴雨天气的时候　尤为突出．我们面临的诸如此类的问题还有很多．现　在，绿色屋顶花园无疑给我们提供了一份满意的　答案．　２．１绿色屋顶花园对建筑物的保温、隔热作用　利用现代建筑物的屋面建造绿色植被，可以明　显改善居住区周围的气候．通过实验可以证明，和没　有绿化的屋面相比，绿化的屋面可以降温．在酷热的　夏天，当气温大约在３Ｏ℃时，没有绿化的地面已达　到不堪忍受的４Ｏ～５Ｏ℃，而绿化屋顶基层以下１Ｏ　ｃｍ处的温度则为舒适的２Ｏ℃．在冬天，绿化屋顶像　一个温暖罩保护着建筑物．长有植物和含有空气层　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２２２・　浙江工业大学学报　第３４卷　基层的绿化屋顶可以显著减缓热传导以利节能．实　验证明．，和没有绿化的屋面相比，种植屋面可以节约　房屋供暖费用达５Ｏ　９，６之多．所以，屋顶花园对于夏　天和冬天的极端温度有着突出的缓冲作用．　２．２　改善建筑物周围的小气候及优化环境　屋顶花园不占用土地，却增加了城市的绿化面　积．绿色植物能够吸附空气中的尘埃，同时，吸入二　氧化碳。放出氧气，在一定程度上改善城市中的空气　质量．另～方面，植物叶子和土壤中的水分蒸发过程　可以吸热降温．据日本东京的城市绿化部门测算，若　屋顶完成５Ｏ　的绿化，可将城市最高温度降低　０．８４℃，这显然有利于缓解城市的“热岛效应”．　２．３储水和减少屋面泄水的作用　当许多屋顶都被绿化时，屋面排水可以大量减　少．在德国巴伐利亚的园艺站所进行的实验显示，结　构厚度为１０　ｃｍ的平屋面，能够使降水强度降低　７Ｏ％左右．除延缓屋面排水外，绿化屋顶还能够把大　部分降水储存起来．大约有一半的降水会存在于基　层上或通过植物蒸发掉．因此，屋顶花园的这种优　点，不仅为下水道和蓄水池减轻了负担，也为城市的　排水工程设计降低了费用．　２．４对建筑构造层的保护　屋顶构造的破坏只有少部分是由承重物件引起　的，在多数情况下是由于屋面防水层温度应力所造　成的破坏．迅速的温度变化对建筑物特别有害，它会　引起屋顶构造的膨胀和收缩，使建筑物出现裂缝，导　致雨水的渗入．温差的变化也会使屋面材料过早老　化，减少使用寿命．如上文所述，屋顶花园可以调节　夏天和冬天的极端温度，减小温差带来的影响，同时　也阻挡了大量射线对屋面的直接照射，不仅保护了　屋顶构造，还能延长其使用寿命．　２．５隔音作用　城市中人口相对集中且活动频繁，是噪声污染　严重的地区．屋顶花园不仅是抵挡噪音的一道屏障，　而且植物层本身对声波也有吸收作用．德国的研究　显示。绿化屋顶与一般屋顶相比，可减低噪声２Ｏ～　３Ｏ　ｄＢ，屋顶土层１２　ｃｍ厚时隔音大约４Ｏ　ｄＢ，２０　ｃｍ　厚时隔音大约４６　ｄＢ．因此，经过绿化的屋顶可以起　到隔音和减低噪声的作用．　２．６心理和美学的作用　人类天性向往自然，绿化的环境能够对人的心　理产生影响．绿色屋顶花园的山水景色使人感受到　大自然的气息，在混泥土的无机世界中感受到绿色　植物的旺盛生命力，从而产生亲切、轻松、愉悦的心　图５德国的屋顶花园建筑　理感受，也体会到了大自然的天然美感．另一方面，　在房屋建筑附近的绿色花园，不仅丰富了城市景观　的视觉效果（即所谓的第五立面），还给人们的休闲　娱乐活动带来很大的方便．我们知道，在地面上找一　个宽敞的空间建立起类似的风景建筑其投入和造价　是非常昂贵的．图５向我们展示了德国的屋顶花园　建筑．　３德国绿色种植屋面的基本构造　在德国，绿色种植屋面有轻型屋面和重型屋面　之分．轻型屋面是指屋面系统中土层相对较薄，覆盖　的植物体形较小、对温度和湿度的适应能力强，生命　力旺盛而无需特殊维护和保养的屋顶．重型屋面是　指屋面系统中土层相对较厚，覆盖的植物体形较复　杂、对温度和湿度的要求较高，需特殊维护和保养的　花园屋顶．重型绿色种植屋面可作为花园、活动场所　等加以充分利用，我们通常所说的屋顶花园一般都　是重型屋面．德国现代绿色种植屋面的基本构造如　图６所示．各主要构造的名称及主要功能已在表１　中列出．　植物　上壤和基层　层面板　图６德国现代绿色种植屋面的基本构造　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　施韬，等：绿色种植屋面的研究　表１种植屋面的构造及功能　构造名称　功能　植物层　…．　完成美学和改善环境的要求，如同花园　给植物提供生存空间，使植物有生根空间，　用合成物提供水和养分　…一　排水和过虑层　芸　阻止微　分离层　保护防水层不受结冰所产生的应力的影响　植物根阻拦层阻止根穿透防水层及保温层　　．．．　改善建筑物的使用条件同时减少采暖和空　俅砬詹　调的费用　蒸气阻拦层　享蓑　窑　温层因　基础　承重部分例如：水泥屋面，复合夹板或钢结构　４使用植物根阻拦防水材料的必要性　种植屋面必须使用植物根阻拦材料．因为许多　植物都拥有发达的根系，它们能够穿透防水层，甚至　是结构层，从而使整个屋面系统失去作用．事实上，　在一般的屋面上，如有必要也应该使用具有根阻能　力的防水材料，因为一些植物的种子由于空气流动　作用仍然会飘落在屋面上并顽强的生长（如图７）．　图７　因种子飘落而在屋面自然生长的绿色植物　种植屋面上植物发达的根系对建筑物的破坏主　要可以概括为以下３个方面．　４．１　穿透防水层导致防水功能失效　在没有植物根阻拦措施的情况下，屋面所有种　植物的根系都会扎入防水材料，造成屋面防水层的　破坏，从而导致渗漏（如图８所示）．　４．２穿透结构层造成更为严重的破坏　在没有根阻措施的情况下，植物根系会扎入屋　图８植物根穿透防水材料　面突出物（如电梯井、通风孔等）的结构层或女儿墙　从而造成建筑物结构上的破坏．这种破坏不仅比第　一种情况更加严重，需要更多的维修费用，而且如果　不及时补救，将会危及整个建筑物的安全使用．　４．３　穿透防水层或破坏结构层而造成的连带损失　在屋面上进行园林建设，由于排水、蓄水、过虑　等功能的需要，其结构远比普通自然种植的结构复　杂，而防水层又往往处于屋面体系的最下面．一旦植　物根穿透防水层，将导致结构层大面积渗漏，情况严　重时，将不得不更换防水材料，这意味着必须将上面　已经精心培养成熟的植物层以及土层全部铲除，排　水层和过滤层也要铲除，然后才可能更换已经千疮　百孔的防水材料，由此产生许多不必要的维修费用．　同时，维修过程中所需材料、机具的搬运及施工往往　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．　因此，防止植物根穿透，已经成为了屋面种植成　功与否的关键．在德国，对于根阻防水材料的研究已　经进行了很久．在德国园林研究协会（ＦＬＬ）于１９８５　年发行的第一部绿色屋面指南中，就已经写明了研　究植物根阻拦的具体方法步骤．对于各种改性沥青　卷材和高聚物卷材，都有了超过１Ｏ年的验证，屋面　植物的根、茎能够被有效地抑制．　５植物的选择　植物的选择是屋顶绿化重要部分．影响屋顶绿　化植物的选择因素很多（如图９所示）．　由于屋顶具有光照好、风大、空气湿度小、植物　病虫害少、土层薄等特点，冬季植物易遭冻害，夏季　（下转第２２７页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　陈玉娟，等：小城镇山水化空间结构发展研究——以绍兴小越镇为例　．２２７・　就依托高等级的交通走廊，利用现状良好的背景条　件、经济基础与设施条件、空间资源引导城镇空间发　展，来建立新型的可持续发展的山水化生态城镇．　这种间隙式的空间布局和山水化的空间形态为　居民提供了美好的生活环境，使人造环境与自然环　境和谐共生，符合我国传统文化的价值取向和自然　观．山水化空间发展模式还具有良好的开放性和弹　性，对未来的发展变化具有较强的适应能力，是可持　续发展模式，也是符合科学发展观的规划模式．今后　城镇规划应以“五个统筹”的规划观　为基本理念，　统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、　统筹人与自然和谐发展、统筹国内发展和对外开放．　坚持突出特色、全面、协调、均衡和可持续发展的规　图３　小越镇自然与人文景观规划　划原则，优化城镇空间结构，以达到城乡统筹发展．　３　结　语　参考文献：　［１］黄亚平．城市空间理论与空间分析［Ｍ］．南京；东南大学出版　社，２００２．　通过研究城镇空间与自然景观之间的依赖关　［ｚ］段进．城市空间发展论［Ｍ］．南京：江苏科学技术出版社，１９９９．　系，寻求一种顺应自然的开放系统，以达到能够兼容　Ｅ３］黄光宇．乐山绿心环形生态城市模式［Ｊ］．城市发展研究．１９９８，　不同的功能，组合不同的空间，适应不同的时段，形　５（１）：７－９．　成有特色的城镇空间形态．这种组团群落状沿交通　［４］李永洁．李建平．广东省城镇空间结构研究［Ｊ］．规划师．２００２，　线发展的空间结构从整体来说，每个组群像一个个　ｌ８（１０）：７６　８０．　生态群落一样相对集中独立，这有利于大区域的职　［５］仇保兴．按照五个统筹的要求强化城镇体系规划的地位和作　用口］．城市规划，２００４，（１）：１８—２７．　能分工、用地分工和基础设施建设．例如小越的规划　（责任编辑：翁爱湘）　（上接第２２３页）　植物种类影响方面　条件决定功能方　于墙面绿化，通常选用有卷须、钩刺能够吸附、缠绕、　变化能力　调节温度和湿度　意外效果　水份平衡　攀缘的植物，如爬山虎、凌霄等，使其在各种垂直墙　表现力　植物种的保护　多样性　消防　面上快速生长．在花坛周围，乔木、灌木之下，要尽量　栽种一些镶边植物，如小叶女贞、地阳花，这样不仅　绿化屋顶的植物选择　增加美观度，而且能够避免裸土和空白．最后，要运　与生长环境有关的方画　与维护有关的方呵　用丰富多彩的地被植物，合理组织，创造鲜明、活泼　气候　植物生长的技术指标　组成建造的方式　的底层空间．　表面坡度　完成和成长维护　平画布局　维持维护　致谢：特别感谢德国威达有限公司中国地区首　图９　影响屋顶绿化植物选择的因素　席代表李伶女士对本文撰写所提供的帮助和支持．　易受灼晒．植物的配制必须根据地域性差异和绿化　功能的不同，选择那些喜光照、根系浅、叶小、茎抗　参考文献：　．　风、植株抗寒能力强的树种．在选择植物时，应尽量　［１］瓦尔特・科尔布，塔西洛・施瓦茨著．屋顶绿化［Ｍ］．袁新民　注意四季花卉的搭配，同时选择一些常绿树木，以防　译．沈阳：辽宁科学技术出版社．２００２．　止因季节变迁而导致屋顶花园的观赏功能下降．对　（责任编辑：翁爱湘）