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摘要：总结了屋顶花园在城市中所发挥的生态作用，结合成功的实例探讨了屋顶花园的设计原则，进而从技术层面围绕屋顶花园的关键技术问题展开细致分析，以期切实保障屋顶花园实用功能的发挥与能效的表现，并为相关屋顶绿化工程的实施提供借鉴。
关键词：屋顶花园；景观设计；营造技术
引言：随着城市的发展，城市中可用于绿化的土地面积日益减少，而人们对绿地的需求却日益增加，屋顶花园正是可以解决这个矛盾的良方。屋顶花园是建于建筑物顶部，不与大地接壤的绿化形式，是地面绿化的一个有益补充。增加屋顶绿化面积不仅会大大提高城市的绿化覆盖率，还叮以起 到保护城市环境、改善城市气候条件的重要作用，具有极大的发展潜力。在西方发达国家，屋顶花园被视为集生态效益、经济效益与景观效益为一体的城市绿化的重要补充，受到广泛关注。
1、屋顶花园的内涵
屋顶花园是指在各类建筑物的顶部（包括屋顶、楼顶、露台或阳台）栽植花草树木、建造各种园林小品所形成的绿地。与其它类型绿地相比，屋顶花园的下面一般是人工建造的架空结构，土层厚度和所能承受的荷载都是制约其设计的重要因素。屋顶花园使建筑和园林有机的结合在一起，从而为人们创造更舒适的生活环境。
1.1 改善城市环境，净化城市空气栽植于屋顶的绿色植物具有滞尘、杀菌、降噪、抗污染以及增加空气中负离子的作用，具有很强的空气净化能力，能有效提高城市空气质量指数。此外，屋顶花园还具有有效减少雨水径流量，缓解暴雨突袭所造成的大量积水、洪涝及其他各种地质灾害以及缓和酸雨危害的作用。植物、人工种植土的吸收作用使屋顶花园的雨水排放量明显减少。
1.2 改善城市“热岛效应”高楼大厦的剧增导致城市“热岛效应”越来越严重，建筑物裸露的顶部接受太阳的辐射热，热量积聚上升，建筑物因此而升温，并且很难冷却，导致建筑物屋顶昼夜温差较大，容易对建筑物的外墙体或者楼盖四角造成严重影响。屋顶花园的建造能增加屋顶绿化面积，可以大大降低屋顶外表面的平均辐射温度，从而进一步改善城市的热环境，调节城市的温度和湿度，对缓解城市“热岛效应”有着积极的作用。
1.3 增加自然生态面积，陶冶人们的情操屋顶植物组景就是应用乔木、灌木、藤本及草本植物来创造景观，充分发挥植物本身形体、线条、色彩等自然美，配置成一幅幅美丽动人的画面，供人们观赏。屋顶花园不仅从形式上美化绿化生活空间，还可以使环境空间具有意境感，满足人们的精神需要，同时绿色植物还可以调节人体神经系统，缓解城市繁忙的生活给人们造成的紧张感，营造人与自然和谐相处的氛围。
2、屋顶花园常见的设计布局
2.1 片状种植式
2.1.1 地毯式
整个屋顶或屋顶的大部分满铺草坪、地被植物或小灌木，形成“绿色地毯”，这种方式对土壤的厚度要求不高，一般10-20 cm即可，而且绿化覆盖率高，生态效益好。高层建筑前低矮裙房顶上的绿化往往采用此种方式。对于建造年代久远，荷载较小的老式建筑屋顶上的绿化也可以采用此种方式，因此这种形式特别适合老城区改造。
2.1.2 自由式
吸收了中国古典园林的造景手法，竖向上利用微地形产生变化，突出自然气息，种植区采用自由式设计，种植地被、花卉灌木，借以形成小的绿化空间，产生层次丰富、色彩斑斓的植物造景效果。自由式种植区，一般种植面积较大，植物品种较多，因此种植厚度需要10-100 cm以上。
2.1.3 苗圃式
采用农业生产通用的排列式，将绿地用操作小路分割成种植池，种植果树、中草药、蔬菜和花木等。这种方式除了绿化效益外还兼具经济效益。
2.2 分散和周边式
采用花盆、花桶、花池、花坛等分散形式种植，种植池沿绿化区或沿建筑屋顶周边布置，是屋顶花园采用较多的绿化形式。这种点线式种植花木的方式可以根据使用要求和空间尺度灵活的布置，创造的景观多样，层次丰富。
2.3 庭院式
庭院式的屋顶花园实际上是将露地庭院小花园建到屋顶上。露 地小花园常用的景观元素如花灌木、园林小品、浅水池、置石等均可以在屋顶上建造，但直根系大乔木、较大的假山使用起来一定要谨慎，随着施工技术的不断革新和施工新材料的出现，受到的限制越来越少，更多的景观被应用到屋顶花园的营造中。
3、屋顶花园的设计原则
屋顶花园的设计应遵循以人为本、生态自然的设计原则，充分考虑人们的行为心理。将传统造园手法与现代规划设计理念相结合实施设计方案，创造一个优美而自然的空中景观。屋顶花园的设计要遵循以下原则。
3.1 突出功能性和文化性
屋顶花园的建设是为了拓展绿化空间，改善城市生活环境。除满足不同的使用要求外，绿化覆盖率指标必须保证在50%-70%，以充分发挥屋顶绿化的生态效益、环境效益和经济效益。规划设计时要考虑到当地的地方文化，巧妙地把地方文化和园林景观结合起来，寻找一个平衡的切人点。如上海邮政大楼的空中花园，其南面和东面用不锈钢镶嵌玻璃制成透着现代化气息的栏杆，凭栏可见蜿蜒的苏州河、黄浦江和上海现代化标志的东外滩和代表近代城市繁荣的外滩全景。屋顶花园内部设计了大片的草坪、丰富的花草树木、木制的长廊和亭台楼阁，以及小桥、溪水和游鱼，营造出动静结合的花园景致，也使人们通过该屋顶花园，领略到上海邮政大楼周边充满文化气息的特色景观和建筑。
3.2 彰显美观精致的特色
屋顶由于场地条件的限制，不能像在平地造园活动中那样灵活 自如。这就需要设计者在设计场地受限的条件下能将设计理念和意图巧妙地结合起来。各种活动设施、场地和活动区域的设计要精巧、细致，既符合美学观点，又符合人的行为模式和人体尺度要求，使人体会到方便、舒适和亲切。在微小地形条件下创造出小巧玲珑，精致美观的屋顶景观，形成独特的园林风格。如位于上海黄浦江畔的黄浦区生活垃圾中转站，是一座集生活垃圾中转、大件垃圾破碎及中转、电池和玻璃回收为一体的综合性中转站，该中转站根据地处市区中心的特点，在满足原工艺设备的前提下，采用半地下和地面双层设计，建成花园式建筑，屋顶花园布置得合理紧凑，节省了土地资源，并且与周围环境相融洽（下图）。
3.3 安全的设计原则
屋顶的造园需要充分考虑建筑物的安全荷载，设计者在设计前期要充分了解建筑物顶层的楼板安全载重值及其容许的最大安全荷载值，因为园林植物和小品以及土壤的布置会加重建筑物屋顶的荷载压力。屋顶的平面规划及其景点布置，需要根据屋顶的承重能力，精确计算，准确设计，合理布局，只有在最大安全荷载值以内的造园设计才是安全的设计。此外，屋顶花园往往设置在建筑物顶部，人员安全问题也是其设计的关键要素，应在屋顶四周设置防护栏杆。要考虑屋顶的女儿墙的有效高度，对于有儿童活动的区域，尤其要设计安全护栏装置，防止意外跌落事件发生。
3.4 经济实用性原则
屋顶花园的造价相对较高，建设前期必须做好概预算。需要全面考虑，结合实际情况节约施工和后期养护管理的费用。屋顶花园的造价越合理，越能够大面积推广使用，因此不必追求昂贵的材料，尽量使用合适的材料，减低建设成本，节约资金。各种设施要合理安排，布局灵活，同时还要注重功能的舒适性、方便性，如可合理安排功能空间，适当营造一定的私密空间和安静的休息空间，以便于人们在此交流和休息（下图）。
4、屋顶花园景观营造中应注意的问题
4.1 建筑荷载的问题
建造屋顶花园一般有两种情况：一种是在新建的建筑物屋顶造园，另一种是对老旧的建筑屋顶改造后造园。无论哪种形式都必须保证建筑屋顶能够承担造园的荷载。根据建筑设计规范，当屋面的静荷载大于等于140kg／m2时，只能利用草坪、地被、小型灌木和攀援植物进行屋顶的覆盖绿化。目前比较合理的做法是选用景天科耐干旱易养护的植物覆盖屋顶，这样做的好处是一般不需要单独设立灌溉系统，只靠天然降水就可以解决植物的养护问题。对于老旧建筑的屋顶改造，这种形式的优点最突出。出于景观的考虑，也可以布置一些具有一定意义的图案，营造一种整齐美丽的景观，特别是在低层的屋顶花园内布置，从高处俯视，其效果更佳。
当建筑静荷载大于等于250kg/m2时，可以利用园林要素营造出不同的景观空间。可以设计微地形来增加景观层次，也可以选择比较丰富的植物种类，采用乔、灌、草结合的复层生态群落式植物配植营造良好的景观效果。
4.2 屋顶防水和排水问题
4.2.1 屋顶防水
屋顶防水问题不仅影响到建筑物的正常使用，还关系到屋顶花园的使用寿命。在结构设计上，防水层一般处于较下位置，一旦出现问题，其上的排水层、过滤层、种植土、各类植物和工程需全部拆除后才能找到漏水的原因和部位，因此，屋顶的防水问题至关重要。一定要注意材料的选择并保证施工按标准进行。
4.2.2 屋顶排水
屋顶的排水和防水是一个问题的两个方面，只有顺利有序地排除屋顶的雨水、雪水和植物浇灌水，才能使屋顶不积水，从而保证屋顶不漏水。这就要求排水管的数量和直径能够负担得了对应的排水面积，同时屋顶要有一定的排水坡度。排水层一般应设置在过滤层之下，除了排水还可以改善种植土的通气状况，保证植物的根系发达，满足植物在生长过程中根系所需要的氧气。同时，当土壤中的水分过多时，排水层还可以储存多余的水分，而土壤中的水分过少时，植物又可以通过排水层吸收水分。因此，排水层应该选择通气、排水、储水和质轻的材料，同时要求骨料问应有较大孔隙，自重较轻。
4.3 土壤的选择
土壤是植物赖以生存的基础，由于屋顶承重的限制，选择的土壤介质应该具有自重轻、不板结、保水保肥、适合植物生长、经济环保等特点。一般人工配制种植土的主要材料有蛭石、沙土、泥炭、腐殖土、珍珠岩、煤渣、有机肥、发酵木屑等，但必须保证其容重在700 -1500 kg／m 3，容重过小，树木根系难以固定，容重过大，又会给楼顶承重造成负担。种植土的厚度一般由种植区的地形变化和植物本身的大小及不同植物的需要来确定，一般草本和地被植物15-30cm，花卉和小灌木30-45cm，大灌木45-60cm，浅根乔木60-90cm，深根乔木90-150cm。也可以局部使用种植池来栽种乔木，但必须注意景观上要协调。
4.4 植物选择与配置
在植物配置上，屋顶花园有着比露地园林更高的要求，应选择更有特色、更精美的植物品种，营造四季常青、三季有花、一季有景的植物景观。屋顶花园的位置决定了其生态环境较差，风力较大，光照时间长，昼夜温差大、湿度小、土层薄，因此应选择一些喜光、耐寒、耐热、耐旱、耐贫瘠、抗风能力强的树种。受土层厚度影响，植物还应具有须根、水平根系发达的特点，尽量少用直根系的大乔木，如果因为景观要求，选用了直根系大乔木，在施工时必须采取加固措施，并尽量设计在主墙、柱等承重位置上。
5、结语
随着经济的快速发展，高楼大厦不断拔地而起，城市人均绿地占有率不断减少，屋顶花园的兴起与发展已成为一种必然的趋势。屋顶花园的设计应遵循以人为本，安全可持续发展的设计原则，并且在具体的施工过程中充分结合其周边的环境条件及建筑物自身的荷载情况，切实考虑到建筑的承重、防水、排水等具体施工，提高施工质量，切实保障屋顶花园实用功能的发挥与能效的表现。
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论文作者:李华建
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/29
标签：屋顶花园论文; 屋顶论文; 植物论文; 荷载论文; 景观论文; 建筑物论文; 城市论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;