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高承载地坪的原理
  • 高承载地坪的原理

高承载地坪的原理

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摘要概述了屋顶绿化的历史,介绍屋顶绿化的环境功能,并对屋顶绿化的设计原则及技术要求进行了总结,旨在促进屋顶绿化的推广应用。 
  关键词屋顶绿化;环境功能;设计原则;技术要求 
  AbstractThe history of roof greening was reviewed,and the environmental functions of roof greening were introduced. Design principles and techniques required were summarized,so as to promote the popularization and application of roof greening. 
  Key wordsroof greening;environmental functions;design principle;techniques required 
   
  随着城市人口的快速膨胀,城市建筑用地日趋紧张,造成建筑用地价格飞涨,再加上定居的负面生态效应等因素,使得人们不得不考虑如何充分、合理地利用建筑面积,这就使得屋顶成为人们关注的焦点,屋顶绿化也成为现代建筑发展的必然趋势。 
  1屋顶绿化的历史 
  屋顶绿化是指植物栽植于与地面隔开的平顶屋区域的一种简单的绿化方式,以提供人们观光、歇息、纳凉的场所。最早的屋顶绿化可以追溯到4 000年前,古代苏美尔人所建的大庙塔就是屋顶花园的发源地。而真正的屋顶花园是在公元前6世纪(公元前605—562年),由尼布甲尼撒(Nebu-chadnezzar)建造的著名的巴比伦空中花园,其被世人列为古代世界七大奇迹之一,位于幼发拉底河岸。 
  自20世纪中期开始,英国、美国、德国、日本等国家相继建造了大量的屋顶花园,其中最具代表性的要属1959年由美国建造的具有高技术含量的奥克兰市泽凯中心屋顶花园。一位风景建筑师以开拓者的精神在一座6层楼的顶部建造了一个景色秀丽的空中花园,全园面积1.2 hm2。屋顶上作了防水渗透处理后,上覆薄层土壤,配植乔木、花草,有曲折的甬道穿行其间,并设靠椅和小凳供人休憩。后来,这座屋顶花园被认为是现代屋顶花园发展史上的一个里程碑。近年来,我国在沿海以及较发达的大中城市也对屋顶进行开发利用,屋顶绿化虽然还处在起步阶段,但已经开始呈现生机勃勃之势,前景十分广阔[1-2]。 
  2屋顶绿化的环境功能 
  屋顶绿化不仅使绿地向空中发展,节约土地,有效开拓城市空间,还能改善屋顶眩光,美化城市景观,促进绿色空间与建筑空间相互渗透,它在保护城市环境、提高人居环境质量方面的作用更是不可忽视[3-4]。 
  2.1绿地补偿作用,提供休憩和娱乐活动场所 
  在建筑密集的城市中,人们常常为满眼都是冰冷的混凝土构筑物,周围见不到一点绿色而烦躁。国际生态和环境组织调查指出,要使城市获得最佳环境,人均占有绿地面积必须达到60 m2以上。大多数城市还远达不到这个要求,加上城市化进程的加速,地价上涨,建筑密度提高,道路进一步密集,更有纵横交错的高架桥、立交桥,绿地面积将越来越小。如果能充分利用建筑物的屋顶、阳台等进行绿化,就可以很好地补偿人均绿地面积,覆土厚大于50 cm的屋顶绿化面积以40%的比率计入绿地面积。利用屋顶空间进行绿化,既可开辟休息和活动场所,又可点缀街景,增添城市建筑的艺术魅力。据估计,一座城市的屋顶面积,大约为居住区面积的20%。若屋顶被全部绿化,人们将置身于一座真正的园林城市,可在花香鸟语中尽情感受大自然。 
  2.2净化空气,减弱噪音 
  每人要吸收氧气750 g/d,放出二氧化碳900 g/d,而自然界中唯一能制造氧气的只有植物的光合作用。由此推算,每人至少要拥有10~15 m2森林或25~30 m2草坪才能获得足够的新鲜空气。再加上工业、交通运输的耗氧量远大于此,这就要求有更多的人均绿地才能满足空气成分平衡的需要。据测定,一座城市如果把屋顶都利用起来进行绿化,那么这座城市空气中的二氧化碳可降低70%~85%,同时可提高大气中的氧浓度。植物还能吸收人类工业活动过程中产生的大量废气、有害气体和滞留灰尘微粒等。此外,由于植物层对声波具有吸收作用,绿化后的屋顶可以隔音和减低噪声,按照霍希尔施密德原理,绿化后的屋顶与一般屋顶相比,可减低噪声20~30 dB。 
  2.3加强屋顶隔热效果,改善小气候 
  一年四季其温度各不相同,而屋顶的表面首当其冲,始终处于剧烈的温度变化之中。夏季经过阳光直射的屋顶,表面温度往往要超出空气温度。调查发现,有绿化的屋顶温度可下降4~6 ℃,进而可以节约夏季空调用电量。冬季一般屋顶温度低于空气温度,而屋顶经过绿化以后,温度变化幅度就将显著减小。绿色屋顶因植物的蒸腾和潮湿土壤的蒸发作用消耗的潜热明显比未绿化的屋面大,导致绿化屋顶面的储热量减少,绿化屋顶获得的空气热量减少,热效应降低,从而减弱城市的“热岛效应”。同时,植物的蒸腾和潮湿土壤的蒸发作用会使绿化屋顶的水蒸气含量增加,致使空气绝对湿度增加,加上绿化后屋顶温度有所降低,所以屋顶的相对湿度增加得更为明显。由此,屋顶绿化对城市“干岛”有减弱作用。屋顶绿化种植了植物之后能提高蓄水能力、减少雨水下泄。普通的屋面约有80%的雨水流入下水道。在雨季,这给下水道形成了很大的压力。屋顶绿化后,50%~60%的雨水滞留在屋顶上,贮藏于植物的根部和栽培介质中,待日后逐步蒸发,从而减轻了下水道的压力,对城市环境起到了平衡作用。 
  2.4有效保护屋顶,延长建筑物寿命 
  平屋面建筑屋顶构造的破坏多数情况下是由屋面防水层温度应力引起的,还有少部分由承重物件引起。温度变化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,形成渗漏。我国《建设工程质量管理办法》中明确规定:建筑物屋面防水保修期只有3年。这样就势必要对屋面防水层进行整修。此外,空气迅速变化的温度对建筑物特别有害。例如,冬季,经过一个寒冷的夜晚,建筑物件结冰,白天短时间内建筑物表面的温度突然升高;夏季夜晚降温后,白天的建筑物表面温度也会很快显著升高。由于温度的变化,建筑材料将会受到很大的负荷,其强度会降低,寿命也会缩短。如果将屋顶进行绿化,不但可调节夏季和冬季的极端温度,还可对建筑物构件起到相当大的保护作用。经绿化的屋顶能够有效阻隔空气,使屋面避免紫外线的直接照射,从而可延缓各种密封材料的老化,延长屋面的使用寿命。 
  3屋顶绿化的设计原则及技术要求 
  一般屋顶绿化面层结构从上到下依次是:植物和景点层、排水口及种植穴、管线预留层、种植介质层(包括灌溉设施、喷头、置景石)、过滤层、排水层、找平层、保温隔热层、现浇混凝土楼板或预制空心楼板。屋顶绿化成败的关键在于减轻屋顶荷载,改良种植土,以及排水设施、屋顶结构选型和植物的选择、种植设计与维护等问题。 

  屋顶绿化需选用分量轻、营养高的种植介质,以减轻屋顶荷载,同时为园艺植物提供良好的生长环境。屋顶绿化材料层须通气、排水良好,同时将采用喷灌、滴灌等方法,减轻水分和土壤对屋顶的渗漏和腐蚀。绿化植物与屋顶绿化的使用功能相符,选择植物需考虑种植介质层的厚度,同时兼顾气候环境因素。设计时必须做到以植物造景为主,把生态功能放在首位。确保营建屋顶绿化所增加的荷重不超过建筑结构的承重能力,屋面防水构造能安全使用。因为屋顶绿化面积相对于地面的公园、游园等绿地较小,所以必须精心设计才能取得较理想的艺术效果。 

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