海绵城市在建筑设计中运用

摘要:城市的快速发展使城市出现了各种各样的问题，城市水系统问题及热岛效应让我们困扰不已。“海绵城市”策略的实施已经刻不容缓。简述了"海绵城市"策略提出的时代背景与理念，并以未建建筑、已建成建筑两个角度，以及建筑材料的选用与建筑构造节点的创新方向初步探索出一些与"海绵城市"策略相适应的办法。

关键词:海绵城市;建筑材料;建筑构造

1海绵城市策略提出的时代背景

近年来，经济的快速发展使城市出现洪涝灾害、雨水径流、水资源匮乏等问题。另外地下水过度开发和回灌不足也对气候产生了严重的影响，例如热岛效应、土地沙漠化等，这些问题是当下城市建设中应当迫切解决的问题。在关于城镇化建设会议上发表重要讲话，特别谈到“海绵城市”快速建设的重要性。对于已经发展数百年的城市，尤其是近几十年的现代城市，在城市规划一开始就出现的弊端并不能尽快从根本上解决，只能从城市的水系统方面和建筑设计方面进行一定的技术化改造。而水系统的改造需要更大的经费和精力，有时甚至会妨碍城市交通及人们的日常生活，所以建筑本身的设计与改造尤为重要。

2“海绵城市”在建筑角度的实施分类

实施海绵城市计划可以综合利用渗透、滞留、蓄在建筑方面实施海绵城市的目标有2个问题值得我们思考:一是海绵城市理论提出后建筑的方案应该如何设计;二是对海绵城市提出前已经建好的建筑应该如何改造。下面从这两个角度出发对建筑场地材料、建筑材料的选用与建筑构造节点的创新方面进行详述。

3新建建筑设计

3.1设置渗水铺装渗水铺装与非渗水铺装相比有以下优势:①自然降水能够较快地渗入地下，适当地保持地下水资源存量。②路面积水量减少，使行人车辆安全出行。③有利于调节地表温度和湿度，维持生态平衡。另外，对城市环境来说还有吸收噪音、吸收粉尘的作用。选用渗水铺装时可采用渗水砖、透水混凝土，以及生态铺装等材料。(1)渗水砖具有较高的耐久性、渗水性等特点，可用于人行路、路侧石、围树石、盲道石等，在建筑总平上可提供帮助。如广西壮族自治区柳州市某小区广场(见图1)。另外其色彩丰富也可用于广场、塑模彩砖等。(2)透水混凝土具有较高的渗水性等特点，主要应用于园林、广场、景观道路铺装部位。另外其色彩丰富的特点，可以根据环境功能设计图案大型，其构造节点如图2所示。各个省均先后在公园、道路等地方实施。(3)生态铺装指铺装与铺装之间故意留出一定大小的空隙，可以在上面种植植被，优点是可以和植物相结合，主要应用于景观道路及生态停车场。如广西壮族自治区广西科技大学图书馆的地上生态停车场(见图3)。

3.2绿化屋顶绿化屋顶对于雨水一直具有良好的渗透和滞留绿化植物选择的主要原则如下:①选择抗寒性强、耐旱的草本植物和矮灌木。②较低的养护管理要求。③移植耐修剪、容易成活、生长较缓慢的品种。④选择能够吸收污染、抵抗空气污染的品种。⑤选择不易倒伏、耐积水、抗风的植物种类。⑥选耐瘠薄、阳性的浅根植物。如:乔木、花灌木、地被植物与宿根花能力，并且可以配合雨水收集装置设置渗透层实施净化。在南方地区雨季，时常几天连续下雨。通过绿化屋顶的植被会有大量雨水渗透且滞留在土壤之中，并可调节顶层建筑功能用房温度。新建建筑设计可按照正常绿化屋顶建造方法建造，以蓄水种植隔热屋面屋顶为例。卉、藤本植物、绿篱、抗污染树种等。种植层:在设计种植层时，主要对种植层的栽培介质的密度进行控制，其栽培介质的堆积密度不宜大于10kN/m3。滤水层:滤水层可分为根系发达、根系弱两方面。灌木或乔木等根系发达的绿化植物可在粗骨料上铺60～80mm厚细骨料，细骨料按5～20mm粒级配，上粗下细。绿篱、藤本植物等根系弱植物可选用聚酯无纺纱过滤层或玻璃纤维布过滤层，具有重量小特点。蓄水层:蓄水层的处理根据植物的选用不同而有所区分，当选用灌木或乔木等稍微大型的绿化植物时可选用轻质多孔粗骨料蓄积，粗骨料的粒径不应小于25mm，蓄水层(包括骨料和水)的深度不小于60mm。当选用绿篱、藤本植物等小型植物时，可选用80mm厚15～20陶粒，内铺穿孔PVC管，对土壤层保持相对量的水分。防水层:防水层的考虑需根据建筑屋顶的防水等级设置相应的防水方法，二毡三油、SBS防水卷材或复合防水。附加蓄水池部分需要选用等级不低于C25钢筋混凝土材料一次浇筑完成。

3.3雨水收集系统雨水收集系统包括自动系统和普通收集。自动系统是在建设时在屋顶檐沟排水处、地面地漏和明沟暗沟处、绿地低凹处设置集水口，经过一系列的过滤可以将雨水存储于水箱之中，以用于建筑内的生活用水及绿地的灌溉(见图5)。如果降水量过大，也可以通过收集装置合理规划依次排水，减少出现城市洪涝的几率。普通收集就是指通过简单的方式收集雨水，例如在建筑旁边设置蓄水池、渗透井，造价低，但适用范围有限，需要人力管理。雨水收集系统的造价及后期的维护比较昂贵，建筑可根据自身情况采取部分实施。而普通方法虽然造价很低，但始终影响整个建筑场地内的气氛。关于雨水收集系统我们可以参考瑞士政府的作法。瑞士政府将这种政策推行到每家每户，在各户居民住宅的屋顶设雨水回收口，利用水管将雨水引入室内的蓄水池。经过简单的沉淀过滤后可直接利用水泵将雨水输送到房屋的各个部分。如输送到屋顶处，建立屋顶花园，为花园植被提供水分。沉淀后雨水还可以被输送到卫生间和厨房，用于洗涤衣物、冲洗厕所、种花种草、清洁室内等。

3.4提高场地内绿化率除以上方式之外，我们还可以通过提高场地内绿化率来实现海绵城市计划。在南方，尤其是岭南地区气候，建筑更提倡通透性。在建筑设计中可设置下沉式庭院，下沉式绿色花园，也可将首层架空，尽量减少对该地区原有绿地植被的破坏，以及设置绿化停车场等一系列方式来提高场地内的绿地率。也可以在大型的建筑聚落群中设置人造湖，如小区、学校等。人造湖在一定程度上对建筑群起到了一定的蓄水作用，也可促进地下水的回灌，水量的蒸发使建筑群内的小型气候有很大的帮助。如:广西科技大学的积微湖、宗元湖，华林郡邸别墅区观赏湖，以及清华坊的人造湖畔等，大量的这种做法对市区的热岛效应也有一些改善。

4已建建筑改造

对已建建筑改造本文主要探讨普通屋顶改造为绿化屋顶，应该注意以下4个问题:

4.1旧建筑的屋顶是否能够承载住绿化屋顶的荷载原有屋顶一般是普通上人屋顶，均布荷载大约是150kg/m2，规范指出上人屋顶一般情况下不允许加建屋顶花园。因此，我们需要在不改变均布荷载的情况下，进行改造。

4.2改造后的屋面需要什么样的防水层可以将原结构的防水油毡层改为SBS防水卷材，这样既可以增强屋面的防水性，又可以降低结构的均布荷载，从35kg/m2降到10kg/m2左右。

4.3是否增设过滤层和排蓄水层过滤层可选用聚酯无纺纱过滤层或玻璃纤维布过滤层，重量小，具有良好的渗透性，不妨碍植物毛细管作用，且会保证蓄水能力。排蓄水层大致可以选用80mm厚15～20陶粒，内铺穿孔PVC管，对土壤层保持相对量的水分。既能保持水量充足，又避免植物水分过多而死。

4.4屋顶绿化植物种类对于已建屋顶绿化所选植物应具备耐旱，根系浅且弱，没有穿透屋顶防水层能力、抓地牢不易被风吹起、所需土壤层薄，对屋面荷载小等特点，如佛甲草、爬山虎、牵牛花、凌霄、地锦类、油麻藤、茑萝、木香等植物都具备以上特征。

5结语

“海绵城市”理论的实施已经刻不容缓，在建筑领域上已通过设置渗水铺装、建造或改造绿化屋顶、雨水的收集，以及建筑场地内绿化率提高等手段切实地贯彻“海绵城市”理论。只有坚持“海绵城市”理论，才能有效解决城市雨水问题，有效地改善城市气候。

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作者：郝文学 单位：广西科技大学土木建筑工程学院