种植屋面系统技术的实例分析

摘要：本文笔者结合自己多年的工作经验，主要阐述了种植屋面系统技术，并结合实例分析了其的实际应用，供同行参考。

关键词：种植屋面；设计；防水层；结构

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

1 种植屋面系统技术

1.1 屋面结构基层

为了顺利排除屋面上的雨水，屋面需保证2%的坡度。对于种植屋面，屋面坡度大于15°（27%）就必须进行防滑处理，防滑枕木的间距根据屋面坡度设定：屋面坡度15°～20°，防滑枕木的间距为100cm；屋面坡度20°～30°，防滑枕木的间距为50cm；屋面坡度30°～40°，防滑枕木的间距为33cm；屋面坡度40°～60°，防滑枕木的间距为20cm。

1.2 屋面结构的承载能力

种植屋面结构同时要承受“静荷载”和“活荷载”，静荷载由所有的构造层共同组成，如防水层、保温层、保护层、砾石以及排水层、过滤层和种植层，要考虑这些构造层所用的材料在饱和水状态下的密度。另外，还要考虑植物本身产生的逐渐增加的荷载和灌溉产生的附加荷载。

1.3 蒸汽阻拦层（隔汽层）

当采用正置式屋面结构时，为了避免结构顶板结露，防止水蒸气进入保温材料导致保温层破坏，需要在保温层下设置隔汽层。对于种植屋面系统，隔汽层还可以起到辅助阻拦植物根穿透的作用。这是因为隔汽层充分发挥功能后，可以阻碍室内的湿气、潮气向上升，避免保温材料受潮、吸水，这种干燥的“基层”势必会减弱植物根系向下生长的力（因为植物的根具有喜水性），从而减弱对防水层的穿透作用。因此，种植屋面系统中采用行之有效的隔汽层是十分必要的。

在种植屋面系统中，还需要关注隔汽层的防火性能。种植屋面系统本身对外部的防火性能很好，但是对来自室内的火种需要依靠隔汽层来阻断，尤其是采用压型钢板等防火性能差的基层材料的情况下，具有防火功能的隔汽层更为重要。

1.4 绝热层（保温层）

绝热层的设计必须满足所在地区的情况，符合所在地区的建筑节能标准。绝热层材料的吸水性能直接影响其保温隔热性能，吸水率越高，保温隔热性能越差。因此，应选用吸水率小的绝热材料。

在种植屋面系统中，绝热层要承受其上各构造层的静荷载以及可能增加的各种活荷载（植物的增重、种植土中不断变化的水量、交通荷载等），要求绝热层要有足够的承载能力。

1.5 底层防水层及耐根穿刺防水层

耐根穿刺（根阻）防水材料能防止植物根穿透防水层而造成防水功能失效，以及防止植物根穿透结构层而造成更为严重的结构破坏。也就是说，用于种植屋面的防水卷材不仅要满足普通屋面用防水材料的所有性能指标，同时还要具有根阻性能。不是所有可以阻根的材料都适宜用在种植屋面系统中，除根阻性能以外它还需具有防水性能、环保性能、自重轻、施工方法简单、节点及搭接部位易操作等特点，还需要与整体种植屋面系统匹配。

防水材料及耐根穿刺防水材料也必须具备一定的防火性能，否则在施工过程中是相当危险的。近年来由于防水材料被引燃而着火的惨痛教训证明，防水材料的防火性能不容忽视，目前一些劣质防水材料易燃以及燃烧后毒性强的情况必须杜绝。

1.6 排水层

排水层应该保证雨水能有效的排出，保证植物和种植土不腐烂或被冲走。选用排水层材料时必须考虑最大流程长度这一重要指标；还要根据当地水质情况，考虑排水层的抗生物性。当屋面坡度>3%且种植土层厚度较薄（小于150mm）时，可不考虑人为设置排水层；当屋面坡度较小且土层厚度较薄（小于150mm）时，需设置排水层，不宜选用热胀冷缩系数较大和吸热、导热性强的材料。

1.7 过滤层

过滤层的作用是防止渗入水将细土和基质成分从植被支撑层冲走，形成泥浆，并进入排水层，从而防止泥浆对排水层的渗水性产生不利影响。因此，在蓄排水层上必须设置过滤层，过滤层的总孔隙率直接影响水的渗透速度，宜选用总孔隙度大的材料。

1.8 种植土层

种植屋面用种植土有别于普通的种植土，需要考虑以下几个重要技术指标：颗粒粒径

1.9 植被层

由于屋顶具有光照好、风大、空气湿度小、病虫害少、土层薄等特点，植物冬季易遭冻害，夏季易受灼晒。植物的配置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、茎抗风、植株抗寒能力强的树种。在选择植物时，应尽量注意四季花卉的搭配，同时选择一些常绿树木，以防止因季节变迁而导致屋顶花园的观赏功能下降。在花坛周围和乔木、灌木之下，要尽量栽种一些镶边植物，如小叶女贞、地阳花，不仅增加美观度，而且能避免裸土和空白。最后，要运用丰富多彩的地被植物，合理组织，创造鲜明、活泼的底层空间。

1.10 排水口的设置

种植屋面的排水口是不允许被遮盖住的，要保证排水口的周围没有植物，容易辨认，不要因为植物的长入而影响排水，宜将排水口置于一个直径为60～100 cm的砾石面内。

2 种植屋面实例

2.1 项目概况

某工程位于广西南宁市北回归线以南，气候较为温和，平均气温度在21.60C，冬季最冷的1月平均12.80C,夏季最热的7、8月平均28.20C，属于夏热冬暖气候。项目为地下一层，地上三层的文化公共建筑，计容总建筑面积为15252.847平方米。节能设计当采用大面积的种植屋面，增加遮阳隔热效果。工程总平面图见图1：

图1南宁文化公共建筑总平面图

整个公共区绿化面积为15000m2，绿化面积中有8000～10000m2为构筑物顶板绿化，属于种植屋面的范畴，该区域位公共建筑中部的建筑物周围，构筑物顶板均为抗渗混凝土结构。

2.2 种植屋面系统设计原则

由于该项目涉及的种植面积很大，土层厚度50～80cm不等，且种植土层与自然土直接相连，因此在该种植屋面系统中不设排水层。

由于土层较厚且与自然土相连，所以种植土和植被的选择局限性较小，但考虑到植物的增重不要超过结构承载能力，宜选择慢生的植物。另外，为了达到很好的景观效果，采用灌木、地被等植物混种并配合园林小品，在地面上看到的就是一个大花园。防水系统采用双层防水材料，面层防水材料选择德国威达具有根阻性能的铜离子复合根阻防水卷材，底层防水材料选择普通的SBS改性沥青防水卷材，两个材料均属于SBS改性沥青材料，完全兼容。另外，防水材料所有泛水部位的节点处理有别于普通屋面，要求高出种植土层15cm，施工中需严格限定防水收口在土层以上至少15cm，确保防水效果。

该项目种植屋面的构造层次见图2，女儿墙构造节点处的处理方式见图3。

1―复合种植土；2―保护过滤毯；3―聚乙烯分离滑动保护膜；4―4 厚Vedalfor WS-I 铜复合胎改性沥青耐根穿刺防水卷材；5―底层防水卷材；6―找坡找平层

图2 种植屋面构造层次

图3 女儿墙构造节点处的处理方式

2.3 铜离子复合根阻防水卷材

该项目采用的是德国威达铜离子复合根阻防水卷材。该卷材是一种含有铜离子聚酯胎基（250g/m2）的SBS改性沥青根阻防水材料，其根阻性能主要是通过铜离子复合胎基来实现的。当植物根接触到铜离子复合胎基，会因为胎基中铜离子的作用，转向寻找其他方式继续生长，不会继续破坏防水层。同时，该产品的铜离子聚酯胎基保持聚酯胎基的性能，延伸率可达40%，抗拉强度高达800N/5cm，有利于材料适应结构的变形，避免撕裂。

该材料通过了长达4年的根阻性能试验，根阻性能优越，且无毒、无挥发性物质，不会对环境造成影响，节能环保。材料充分体现了防水性能和根阻性能的完美结合，使用成功的案例有的寿命达30年以上。

2.4 项目效果

1）节省排水排污费用

绿色种植屋面具有储水和减少屋面排水的作用。该项目所处区域雨量充沛、日最大降水量大，这种情况下，普通屋面的排水压力很大，而对于跨度很大的公共建筑而言，排水更是难上加难。但种植屋面能够把大部分降水储存起来，约有一半以上的降水会存在于基层上或之后通过植物蒸发掉，这就大大缓解了公共建筑屋面的排水压力，也缓解了公共建筑周边的排水排污压力，从而大量节省了排污费用和排水系统的维护费用。

2）改善项目周围小气候环境

采用种植屋面，屋面上的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，在一定程度上能改善公共建筑周围的空气质量，从而改善建筑物周围的小气候。

3）彻底改善工作环境

调节工作环境温度。种植屋面能显著减缓热传导，使文化公共建筑内温度适宜，减少空调的使用率，节省能量耗费。降低噪音，提高劳动保护水平。种植屋面可以起到隔音和降低噪声的作用，公共区域周边噪声污染较大，种植屋面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，从而降低噪音污染，提高劳动保护水平。

绿化的环境能够对人的心理产生积极影响。种植屋面使员工感受到大自然的气息，感受到绿色植物的旺盛生命力，产生亲切、轻松、愉悦的心理感受，能更好地投入到生产生活中去。

3 结束语

采用种植屋面来打造绿色文化公共中心这一方式，在社会高速发展的今天，人们的生产生活环境急剧恶化，硬地面积迅猛增加，充分意识到种植屋面的潜在作用，无疑可以给人们一个巨大启发，营造一个绿色节能环保的环境。