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摘要：文章以“国悦府”屋顶花园设计实践为基础，通过文献求证、设计实践的形式与技术萃取等方法，总结屋顶花园应用形式及关键技术，以此提出城市建筑屋顶绿化应用的必要性。
关键词：屋顶花园 建筑第五立面 绿色 设计形式 关键技术
建筑屋顶空间是城市景观的第五立面，它是指在建筑上部由建筑外屋顶面和垂直护墙围合起来的建筑外部空间。随着城市进程的加快，城市人口的大量增加，城市基础设施投入量不断提高的同时，也带来了一系列的环境问题，城市气候恶化，绿地面积越来越少，人居环境质量日趋下降。用“城市森林、生态城市、园林城市、立体绿化”等新要领来规划城市，建设城市，改造城市，提倡城市与自然共存，与自然融合成为人们追求的目标，其核心是提高绿色覆盖率。因此向“第五立面”索取绿色，营造屋顶花园，为都市人在紧张工作之余提供一个休息和消除疲劳的舒适场所，在许多建筑师眼里已成为优质工程的一个设计内容，在园林工作者眼里是一个改善生态环境和人居环境质量的法宝。
屋顶花园的起源与发展
广义的屋顶花园是指在一切建筑物和构筑物的顶部、城围、桥梁、天台、露台或是大型人工假山山体等之上所进行的绿化装饰及造园活动。狭义的屋顶花园是指在屋顶绿化的基础上，把地面花园的部分设计手法应用于屋顶上，创造丰富的景观，为人们提供观光、休息、纳凉的场所。
屋顶花园不是现代建筑发展的产物，早在公元前6世纪，尼布甲尼撒就建造了巴比伦的空中花园(即被列为世界七大奇观之一的“悬空园”)。西方发达国家在20世纪60年代以后，相继建造了各类规模的屋顶花园和屋顶绿化工程。美国芝加哥为减轻城市“热岛”效应，正推动一项屋顶花园工程来为城市降温。日木东京明文规定新建筑占地面积只要超过1000平方米的屋顶1/ 5必须为绿色植物所覆盖。我国从80年代开始引进城市绿化技术，屋顶绿化已成为人口密集城市新的绿源。从环境的角度重新开拓了城市的绿化空间，让昔日光秃秃的屋顶变得生机盎然，也让我们的生活越来越接近自然。
屋顶花园的功效
美化我们的生活环境
从景观角度来说，屋顶作为建筑的“第五立面”是城市建设与美化不容忽视的关键环节。屋顶花园形成了绿色环境向建筑的参透，软化了灰色的钢筋水泥建筑，协调了生硬僵化的建筑实体与其周围环境的关系，使建筑与环境浑然一体，人与建筑浑然一体。
节约土地资源
建筑屋顶空间的利用，对缓解城市土地紧张、立体综合使用土地资源、提高土地提高土地利用效率有特殊作用，而屋顶花园的建设对解决当前绿化面积与建筑用地的矛盾有着一定的作用。现如今，占城市用地60%以上的建筑屋顶是扩大城市绿量，提升城市景观的可开发资源，屋顶绿化是对国土资源节约型的二次开发利用。
节约能源，保护我们的生态家园
屋顶花园在保护城市环境，提高人居环境质量方面更是起着不可忽视的作用。它可以改善顶层住宅的室内温度得到，提高屋面的保温、隔热效果，扭转屋顶住宅住户“冬冷夏热”的局面，提高居住舒适度，保护建筑物免受高温、紫外线等损害。同时屋顶花园有利于延长建筑物寿命，调节城市气候，扼制“热岛现象”，在一些易受洪水影响的地区，绿化屋顶通过其保持雨水的能力可以控制暴雨雨水流量。
另外，日本某娱乐中心从屋顶走到1楼栽培植物处，途中碰到飘动着黑黑翅膀的蜻蜓，还注意到入口侧面的柞树上有来吸蜜的铜花金龟了，并经常响着鸟儿的鸣叫。德国的实验表明在屋顶上为野蜂、步行虫和蝴蝶找到了其良好的生存环境。可见屋顶花园是对城市建筑破环自然生态平衡简捷有效的补偿办法。
“国悦府”屋顶花园的设计形式与关键技术问题
“国悦府”国悦府雄踞西长安街与三环路交汇处，属于更新改造项目。涵盖三种屋顶绿化类型（车库顶板绿化、建筑中庭绿化、建筑屋面绿化），其复合的绿化形式在屋顶花园设计方法中具有典型意义。
人与植物共同生活在一栋建筑之上
车库顶板绿化——“瀑布上的后花园”
首层下沉广场正入口是地下车库顶板坡面，它存在问题是坡面、地面构筑物高大、地势高低变化（图-1）。
设计利用坡面与人防出口设计了流水瀑布景观。在坡面上种植草皮绿植，攀爬植物将人防出口掩映在绿色之中（图-2）……
中庭绿化——“荷塘月色 曲径通幽”
建筑的中庭空间，它存在问题是通风条件差、采光性差、覆土薄，需考虑结构承重（图-3）。
设计后应该是豁亮的、幽静的。曲曲小径，静静休憩平台，弥望的应该满园的绿色和花丛。在绿色中间，零星地点缀着些水盘，恰如一粒粒的明珠，又如碧天里的星星。微风过处，送来缕缕清香（图-4）……
屋顶绿化——“被绿岛覆盖的屋顶”
屋顶存在大量的通风管井与设备（图-5），设计根据管井的位置和数量，将其划分为不同的组团再用绿色植物将其淹没，结合行走路线形成一个个绿岛。绿岛点缀在屋顶，点缀在城市楼宇间。绿色，拉近了人与场所之间的距离；绿色，成为屋顶主色调。这就是我们未来的家园，那一缕缕醉人的新绿绿色，当是小岛亘古不变的主题。（图-6）……
“国悦府”屋顶花园关键技术问题
3.2.1减轻屋顶荷载
如何减轻屋顶荷载。一方面是屋顶的结构选型，减轻结构自重和自防水问题；另一方面就是减轻屋顶所需“绿化材料”的自重，包括排水层的碎石改成轻质的材料等。例如：选用轻型培养基质也是有必要的，每平方米的轻型基质自重相当于实土的1/3。将大大增加了覆土厚度，使得植物选择更多样，同时新材料的运用也将更有利于植物的生长（表-1）。
表-1屋顶绿化轻型无机基质－宝绿素与草炭混合改良基质、常规土壤理化指标比较
3.2.2种植土壤
选用轻型栽培基质，将大大增加了覆土厚度，使得植物选择更多样，同时新材料的运用也将更有利于植物的生长（表-2）。
表-2屋顶绿化轻型无机基质－宝绿素与草炭混合改良基质、常规土壤理化指标比较
3.2.3种植技术及植物选择
大型植物的种植应重点考虑屋面荷载及加固问题。由于“国悦府”为改造项目所以更要严格核算其屋面荷载，设计微地形或种植稍大的植物，紧密结合建筑柱網关系，利用承重柱结合设计地形与种植的手法（图-7）；另外由于风力作用，还要做好植物的加固,如地上支撑法，和地下加固法。
选择植物配置在屋顶花园中是非常重要的一部分，它直接影响到绿化效果。
这要求我们根据屋顶的不同条件选择合适植物种类。“国悦府”中庭花园，影响建筑的采光与通风，适合选用草皮与低矮的常绿灌木，还要求植物耐阴。屋顶则受阳光直射、风力较大影响，所以宜选用阳性、耐寒、抗风植物。同时在种植上要考虑屋面通风井、空调机等对植物的影响，所以抗污染植物也是非常重要的。另外根据屋面的覆土深度尽量选用浅根性植物。
图-7屋顶绿化植物种植微地形处理方法示意图
3.2.4防水与给排水
屋顶绿化要考虑防水、渗漏问题。一般现在建设使用的防水处理方法主要有“刚”“柔”之分。刚性卷材多用于日温差较小的我国南方地区屋面防水。柔性卷材防水屋面是用防水卷材与粘接剂结合在一起，形成连续致密的结构层，从而达到防水的目的。柔性卷材防水屋面较能适应温度剧变、振动、不均匀沉陷等因素的变化作用，整体性好，不易渗漏。由于屋顶绿化种植较丰富我们在做柔性防水卷材的基础上，提前设防一道防水涂抹材料，是屋面防水更加可靠。
在排水问题上也非常关键，直接影响到屋面的防水，在此次设计中加设阻根膜与蓄、排水板新型工艺（有储存雨水功能）（图-8）。
在水问题上我们还应考虑屋顶的绿化的形式选择浇灌方式，沿街屋顶不宜使用喷灌手段。
3.2.5安全
屋顶花园的载体是建筑物顶部，除了考虑结构承重和屋顶防水构造的安全使用等建筑本身安全外，还应该注意在屋顶活动人员的安全。例如，屋顶绿化，需要在四周在原来女儿墙基础上架设防护栏板，同时在平面布置上将沿四周布置绿化阻止人近距离靠近女儿墙，严格保证人身安全。
结语：
我国城市建筑立体绿化率整体不高。以北京为例，北京已建设100 h㎡的空中花园，但不足所有的屋顶面积的1%，然而，北京的普遍屋顶荷载是150～200kg/㎡以上，比较适合轻型屋顶绿化；专家调查，北京屋顶光绿化的费用仅占该建筑工程的1‰～2‰，每㎡150～350元这种费用任何一家建设单位和房地产开发商都能接受。因此，快速城市化的今天，解决城市发展过程中诸多矛盾问题，建筑立体绿化的应用与产业化发展将成为重要选择途径之一。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：屋顶花园 建筑第五立面 绿色 设计形式 关键技术
建筑屋顶空间是城市景观的第五立面，它是指在建筑上部由建筑外屋顶面和垂直护墙围合起来的建筑外部空间。随着城市进程的加快，城市人口的大量增加，城市基础设施投入量不断提高的同时，也带来了一系列的环境问题，城市气候恶化，绿地面积越来越少，人居环境质量日趋下降。用“城市森林、生态城市、园林城市、立体绿化”等新要领来规划城市，建设城市，改造城市，提倡城市与自然共存，与自然融合成为人们追求的目标，其核心是提高绿色覆盖率。因此向“第五立面”索取绿色，营造屋顶花园，为都市人在紧张工作之余提供一个休息和消除疲劳的舒适场所，在许多建筑师眼里已成为优质工程的一个设计内容，在园林工作者眼里是一个改善生态环境和人居环境质量的法宝。
屋顶花园的起源与发展
广义的屋顶花园是指在一切建筑物和构筑物的顶部、城围、桥梁、天台、露台或是大型人工假山山体等之上所进行的绿化装饰及造园活动。狭义的屋顶花园是指在屋顶绿化的基础上，把地面花园的部分设计手法应用于屋顶上，创造丰富的景观，为人们提供观光、休息、纳凉的场所。
屋顶花园不是现代建筑发展的产物，早在公元前6世纪，尼布甲尼撒就建造了巴比伦的空中花园(即被列为世界七大奇观之一的“悬空园”)。西方发达国家在20世纪60年代以后，相继建造了各类规模的屋顶花园和屋顶绿化工程。美国芝加哥为减轻城市“热岛”效应，正推动一项屋顶花园工程来为城市降温。日木东京明文规定新建筑占地面积只要超过1000平方米的屋顶1/ 5必须为绿色植物所覆盖。我国从80年代开始引进城市绿化技术，屋顶绿化已成为人口密集城市新的绿源。从环境的角度重新开拓了城市的绿化空间，让昔日光秃秃的屋顶变得生机盎然，也让我们的生活越来越接近自然。
屋顶花园的功效
美化我们的生活环境
从景观角度来说，屋顶作为建筑的“第五立面”是城市建设与美化不容忽视的关键环节。屋顶花园形成了绿色环境向建筑的参透，软化了灰色的钢筋水泥建筑，协调了生硬僵化的建筑实体与其周围环境的关系，使建筑与环境浑然一体，人与建筑浑然一体。
节约土地资源
建筑屋顶空间的利用，对缓解城市土地紧张、立体综合使用土地资源、提高土地提高土地利用效率有特殊作用，而屋顶花园的建设对解决当前绿化面积与建筑用地的矛盾有着一定的作用。现如今，占城市用地60%以上的建筑屋顶是扩大城市绿量，提升城市景观的可开发资源，屋顶绿化是对国土资源节约型的二次开发利用。
节约能源，保护我们的生态家园
屋顶花园在保护城市环境，提高人居环境质量方面更是起着不可忽视的作用。它可以改善顶层住宅的室内温度得到，提高屋面的保温、隔热效果，扭转屋顶住宅住户“冬冷夏热”的局面，提高居住舒适度，保护建筑物免受高温、紫外线等损害。同时屋顶花园有利于延长建筑物寿命，调节城市气候，扼制“热岛现象”，在一些易受洪水影响的地区，绿化屋顶通过其保持雨水的能力可以控制暴雨雨水流量。
另外，日本某娱乐中心从屋顶走到1楼栽培植物处，途中碰到飘动着黑黑翅膀的蜻蜓，还注意到入口侧面的柞树上有来吸蜜的铜花金龟了，并经常响着鸟儿的鸣叫。德国的实验表明在屋顶上为野蜂、步行虫和蝴蝶找到了其良好的生存环境。可见屋顶花园是对城市建筑破环自然生态平衡简捷有效的补偿办法。
“国悦府”屋顶花园的设计形式与关键技术问题
“国悦府”国悦府雄踞西长安街与三环路交汇处，属于更新改造项目。涵盖三种屋顶绿化类型（车库顶板绿化、建筑中庭绿化、建筑屋面绿化），其复合的绿化形式在屋顶花园设计方法中具有典型意义。
人与植物共同生活在一栋建筑之上
车库顶板绿化——“瀑布上的后花园”
首层下沉广场正入口是地下车库顶板坡面，它存在问题是坡面、地面构筑物高大、地势高低变化（图-1）。
设计利用坡面与人防出口设计了流水瀑布景观。在坡面上种植草皮绿植，攀爬植物将人防出口掩映在绿色之中（图-2）……
中庭绿化——“荷塘月色 曲径通幽”
建筑的中庭空间，它存在问题是通风条件差、采光性差、覆土薄，需考虑结构承重（图-3）。
设计后应该是豁亮的、幽静的。曲曲小径，静静休憩平台，弥望的应该满园的绿色和花丛。在绿色中间，零星地点缀着些水盘，恰如一粒粒的明珠，又如碧天里的星星。微风过处，送来缕缕清香（图-4）……
屋顶绿化——“被绿岛覆盖的屋顶”
屋顶存在大量的通风管井与设备（图-5），设计根据管井的位置和数量，将其划分为不同的组团再用绿色植物将其淹没，结合行走路线形成一个个绿岛。绿岛点缀在屋顶，点缀在城市楼宇间。绿色，拉近了人与场所之间的距离；绿色，成为屋顶主色调。这就是我们未来的家园，那一缕缕醉人的新绿绿色，当是小岛亘古不变的主题。（图-6）……
“国悦府”屋顶花园关键技术问题
3.2.1减轻屋顶荷载
如何减轻屋顶荷载。一方面是屋顶的结构选型，减轻结构自重和自防水问题；另一方面就是减轻屋顶所需“绿化材料”的自重，包括排水层的碎石改成轻质的材料等。例如：选用轻型培养基质也是有必要的，每平方米的轻型基质自重相当于实土的1/3。将大大增加了覆土厚度，使得植物选择更多样，同时新材料的运用也将更有利于植物的生长（表-1）。
表-1屋顶绿化轻型无机基质－宝绿素与草炭混合改良基质、常规土壤理化指标比较
3.2.2种植土壤
选用轻型栽培基质，将大大增加了覆土厚度，使得植物选择更多样，同时新材料的运用也将更有利于植物的生长（表-2）。
表-2屋顶绿化轻型无机基质－宝绿素与草炭混合改良基质、常规土壤理化指标比较
3.2.3种植技术及植物选择
大型植物的种植应重点考虑屋面荷载及加固问题。由于“国悦府”为改造项目所以更要严格核算其屋面荷载，设计微地形或种植稍大的植物，紧密结合建筑柱網关系，利用承重柱结合设计地形与种植的手法（图-7）；另外由于风力作用，还要做好植物的加固,如地上支撑法，和地下加固法。
选择植物配置在屋顶花园中是非常重要的一部分，它直接影响到绿化效果。
这要求我们根据屋顶的不同条件选择合适植物种类。“国悦府”中庭花园，影响建筑的采光与通风，适合选用草皮与低矮的常绿灌木，还要求植物耐阴。屋顶则受阳光直射、风力较大影响，所以宜选用阳性、耐寒、抗风植物。同时在种植上要考虑屋面通风井、空调机等对植物的影响，所以抗污染植物也是非常重要的。另外根据屋面的覆土深度尽量选用浅根性植物。
图-7屋顶绿化植物种植微地形处理方法示意图
3.2.4防水与给排水
屋顶绿化要考虑防水、渗漏问题。一般现在建设使用的防水处理方法主要有“刚”“柔”之分。刚性卷材多用于日温差较小的我国南方地区屋面防水。柔性卷材防水屋面是用防水卷材与粘接剂结合在一起，形成连续致密的结构层，从而达到防水的目的。柔性卷材防水屋面较能适应温度剧变、振动、不均匀沉陷等因素的变化作用，整体性好，不易渗漏。由于屋顶绿化种植较丰富我们在做柔性防水卷材的基础上，提前设防一道防水涂抹材料，是屋面防水更加可靠。
在排水问题上也非常关键，直接影响到屋面的防水，在此次设计中加设阻根膜与蓄、排水板新型工艺（有储存雨水功能）（图-8）。
在水问题上我们还应考虑屋顶的绿化的形式选择浇灌方式，沿街屋顶不宜使用喷灌手段。
3.2.5安全
屋顶花园的载体是建筑物顶部，除了考虑结构承重和屋顶防水构造的安全使用等建筑本身安全外，还应该注意在屋顶活动人员的安全。例如，屋顶绿化，需要在四周在原来女儿墙基础上架设防护栏板，同时在平面布置上将沿四周布置绿化阻止人近距离靠近女儿墙，严格保证人身安全。
结语：
我国城市建筑立体绿化率整体不高。以北京为例，北京已建设100 h㎡的空中花园，但不足所有的屋顶面积的1%，然而，北京的普遍屋顶荷载是150～200kg/㎡以上，比较适合轻型屋顶绿化；专家调查，北京屋顶光绿化的费用仅占该建筑工程的1‰～2‰，每㎡150～350元这种费用任何一家建设单位和房地产开发商都能接受。因此，快速城市化的今天，解决城市发展过程中诸多矛盾问题，建筑立体绿化的应用与产业化发展将成为重要选择途径之一。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。