可生长建筑材料在湖南地区屋面构造中的应用研究

袁医娜　刘建平

摘要：可生长建筑材料具有很好的环境协调性，生态意义重大。湖南地区可生长建筑材料种类丰富、分布广泛。可生长建筑材料在湖南地区传统建筑屋面构造中的应用主要是以木或竹做屋架，以草本植物做隔热保温垫层，铺设瓦片。随科技的进步，环保型秸秆纤维超强聚酯瓦等各种新型可生长建材研发出来并应用于湖南地区现代建筑屋面构造中。另外，更为生态节能的绿色种植屋面技术在湖南也不断在进步完善，得以推广。

关键词：可生长建筑材料；湖南地区；屋面构造；应用

中图分类号：TU50

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）06-0138-02

1 引言

可生长建筑材料是指在自然界中利用阳光、水、大气等生物圈资源自行生长而成，运用于建筑建设中的材料，主要包括木材、竹材、稻草、芦苇、秸秆、草皮、绿色植物、部分动物皮毛、骨骼以及自然泥土、石块等。湖南为大陆性中亚热带季风湿润气候，省境距海400公里，受东亚季风环流的影响密切相关。气候具有光、热、水资源丰富，春夏多雨，秋冬干旱的特点。这样的气候特征使得湖南地区的可生长建筑材料种类丰富、分布广泛。

2013年，湖南省召开会议要求从今年起开展绿色建筑行动，推动绿色建筑规模化发展。其中，从2014年开始对须严格执行绿色建筑标准的项目，在颁发建设工程规划许可证、施工许可证时就必须落实绿色建筑相关内容。建筑材料作为建筑的物质基础，极大程度上决定了建筑对环境的影响，绿色建筑的规模化发展离不开生态建筑材料的应用研究。可生长建筑材料因来自于自然界中的植物或动物资源，本身参与自然界生态大系统的循环，具有很好的环境协调性，其生态意义重大。本文将研究可生长建筑材料在湖南地区屋面构造中的应用。

2 可生长建筑材料在湖南地区传统建筑屋面构造中的应用

可生长建筑材料在湖南地区屋面构造中的应用古而有之，历史悠久。湖南地区传统建筑中，常以木或竹为屋架结构材料，采用卯榫、咬合、捆绑等多种连接方式，使屋面受力合理传递，保证建筑坚固稳定（如图1）。屋面外铺材料常采用小青瓦（如图2），辅以芦苇、稻草、秸秆、亚麻等草本植物做垫层，这些材料中含有大量植物纤维和空气间隙，材质柔软，具有良好的热工性能。到了20世纪90年代，房屋建设中的坡屋面仍常以木材做屋面基层、檩条、椽条等。其构造做法分为有椽条和无椽条两种。1）无椽构造：这种构造方式是在承重结构上设檩条，在檩条上钉屋面板，屋面板上铺油毡防水，在油毡上钉顺水条，顺水条既有固定卷材的作用，又顺雨水的作用，挂瓦条在顺水条上，瓦片直接铺在挂瓦条上（如图3）。2）有椽条构造：当屋架或横墙的间距较大时，檩条将不能充分发挥结构承载能力，如直接铺设屋面板，会使屋面板的厚度加大，耗费材料。此时，在檩条的垂直方向加设椽条，可以减小屋面板的厚度（如图4）。

3 可生长建筑材料在湖南地区现代建筑屋面构造中的应用

随着经济发展，可生长建筑材料在现代建筑屋面构造中的应用研究更加多样化，产业化。其应用研究主要是从两个方面进行的：一是根据可生长建筑材料本身的材料性能进行的新型建材开发研究，如以秸秆纤维为基材开发研究的保温隔热环保涂料、环保型秸秆纤维超强聚酯瓦等；二是就可生长建筑材料在现代建筑屋面构造应用中的做法技术深入研究，如绿色植物种植屋面技术的研究推广。

3.1 现代新型可生长建材在湖南地区建筑屋面构造中的应用

湖南地区夏热冬冷，屋面构造中，保温隔热材料的应用必不可少。许多节能研究成果证明坡屋面较平屋面更为节能，对既有建筑进行平改坡是节能改造的有效方法，这样坡屋面瓦材的选择应用就变得尤为重要。

环保型秸秆纤维超强聚酯瓦就是一种现代新型可生长建材。它是以农村麦秆、稻草秆、杂草、玉米秆、花生壳、锯粉、媒灰、豆秆等秸秆纤维作为生产原料精制而成。秸秆纤维超强聚酯瓦沿袭了传统建筑茅草屋面的独特性能，秸秆纤维为多孔结构，具有自动调节温湿度的材料性能和优于其它普通材料的吸音性能，其天然的植物纤维可降解性使产品具有耐酸耐碱的特性，传承了可生长建筑材料的生态意义。另外经研究证明：秸秆纤维超强聚酯瓦的紫外线穿透率仅为0.6%，天然的抗紫外线功能已超过纳米材料。其导热系数为1.1839w/（m.k），是粘土瓦的1/3，厚水泥瓦的1/5，0.5mm厚彩钢瓦的1/2000，保温隔热性能好。秸秆纤维超强聚酯瓦光滑致密，不吸水不易吸附灰尘，防水性能好。秸秆纤维超强聚酯瓦重量为（6.0+0.2）kg/m²，质轻，从而有效减少建筑荷载，提高安全性，且便于搬运施工。秸秆纤维超强聚酯瓦在几何形状上具有双向拉伸性，即便弯度变化很大，伸缩也能被瓦自身消化，确保瓦的几何尺寸不变，提高了建筑的整体防震性能。环保型秸秆纤维超强聚酯瓦在湖南地区已经开始被应用到住宅、厂房等各种建筑屋面建造中（如图5）。

3.2 绿色植物种植屋面技术在湖南地区的应用研究

绿色植物种植屋面因为植物的蒸腾作用和光合作用影响，在吸收大量太阳辐射能的同时消减了对周围空气的二次辐射，从而降低了地表和大气之间的热量交换，使屋顶空气获得热量减少，提高了建筑顶层的舒适度，调节了城市气候，缓解了热岛效应。湖南地区属于典型的夏热冬冷地区，夏季平均气温在29℃左右，最高温时部分地区可达到40℃，冬季最低温度可至零下，建筑屋面对隔热保温的要求很高。绿色植物种植屋面技术在湖南地区的应用研究推广具有生态价值和实效意思。湖南在上世纪90年代就开始了屋面绿化的尝试，近十年来，湖南新建建筑中超过5%进行了屋面绿化（如图6）。2012年7月，《湖南省屋顶绿化技术导则》开始试行。

绿色种植屋面构造层次包括：结构层、找坡层、保温隔热层、找平层、普通防水层、耐根穿刺防水层、蓄水层、过滤层、种植土、植被层（如图7）。绿色种植屋面技术研究主要包括以下内容：1）植物选型；2）栽培质选型；3）蓄排水技术研究；4）耐根防水技术研究；5）保温材料选型及构造技术研究。绿色种植屋面技术在国外如德国、日本已逐步发展成熟。在将其技术成果引入之时，有必要根据湖南的气候特点及现有的技术条件进行本土化和可操作性的改良研究。屋顶绿化植物一般应选用比较低矮、根系较浅耐早、耐寒、耐瘠薄、根系穿刺性不强的地被植物为宜。乔木、灌木类选择非速生、高度不超过2m的为宜。适合湖南地区屋顶绿化的常用植物有以下这些：紫荆，紫薇，木槿，茶花，樱花，桂花，枫树，腊梅，石榴，苏铁，罗汉松，珊瑚，石楠，黄杨，杜鹃，八角金盘，金叶女贞.茶梅，美人蕉，金银花，紫藤，黄馨，垂盆草，红花酢浆草，黄花佛甲草等多种乔，灌木及地被。

湖南地区绿色植物种植屋面技术应用研究除了构造层次上的研究，不可忽视施工技术的研究。形成湖南地区统一规范的施工标准、施工程序、施工技术理论参数指标将是绿色植物种植屋面技术在湖南地区应用研究发展的重要内容之一。

4 结语

随着屋面构造研究的不断深入，将传统生态建筑材料与现代科技有机结合，研究开发出现代可生长新型建筑材料，应用于湖南地区的屋面建设，完善生态屋面建造技术，维持人类社会的可持续发展及生态的良性循环，这是每一位本土建筑技术人员的职责、使命，只有这样才能为湖南创造更美好的环境。