摘要：随着城市建设的高速发展，城市“热岛效应”日益加剧，对人们生活产生多方面的负面影响，为了拓展绿色空间，缓解“热岛效应”，提升人们的生活品质，越来越多的国家开始重视屋顶绿化，有些甚至上升至环保高度。现今，我国屋顶绿化的建设也正在快速发展中，但在营造技术中还是存在一些问题，本文将对屋顶花园的设计和施工要点做进一步探讨和总结。
关键词：屋顶花园；设计；施工
引言：与传统的绿地形式不同，屋顶花园通常位于建筑物、构筑物的顶部，其种植土与自然土层隔离。建设者充分考虑建筑物屋顶自身及周边的环境特点、结构形式和荷载情况，通过选择适宜的材料和抗逆性强的植物，结合特定的技术措施，实现节能环保和丰富景观的目的。屋顶花园是一个系统工程，涉及综合性学科，其特殊的立地条件要求在设计和施工过程中，能够有效的解决屋顶荷载、防水、使用安全等相关问题。
一、屋顶花园的设计原则
（1）场地
屋顶花园不同于一般的花园，由自身的场地特点和周围环境决定，屋顶花园居高临下，视野所及范围内的环境特点都应作为设计的重要参考因素。设计时应尽力观察、发现、认识场地原有特性，使场地和周边大环境融合，形成整体的设计理念，让人感觉舒适、美观。屋顶的面积、形状、位置、朝向、风向、气候条件、光照条件、屋顶的技术信息，如屋面的最大荷载、防水做法、种植土、水电管线设施的情况等对建造有利也有弊，都是设计的出发点[1]。
（2）空间
由于荷载限制，屋顶花园上往往不能建造大规模的景观构筑物，整体要以植物造景为主，不同类型的植物结合园路、功能场地形成了屋顶花园的空间氛围。而在有限的空间里，通过不同高度的植物进行组合搭配，使屋顶花园的空间变得更加丰富。
（3）功能
屋顶花园在生态方面最显著的功能就是净化空气、缓解城市“热岛效应”、改善城市内涝。据有关资料显示，有些屋顶花园对PM2.5的阻滞率达到90%以上；当建筑屋顶绿化达到70%以上，城市热岛效应能基本消失；因种植植物和多层结构，屋顶花园可有效截留雨水，一定程度上改善了城市内涝现象。除此之外，屋顶花园能延长建筑防水卷材使用寿命，起到保护建筑的功能，从而延长建筑使用寿命。在商业建筑上建造屋顶花园，还能创造更好的商业功能；医院、养老机构屋顶建造屋顶花园加强了医疗养老的功能；在屋顶花园建造菜园、果园，对营养基质进行严格消毒，利用雨水系统浇灌，充分利用场地条件，还能创造高品质的农副产品；利用多种类型的屋顶花园进行科普教育，使屋顶花园具备了一定的教育功能等等。总之，在设计时要多关注人的使用功能，不要局限于构图和形式，一切应以人为本。
（4）经济
合理、经济是屋顶造园的一个重要要求。应以植物为主，结合实际情况，最大限度地节省造价。以合理的设计选材、新颖多变的布局，获得更高的生态效益、环境效益、经济效益。同时也要做到后期养护管理方便。从现有条件来看，只有较为合理的造价，才能使屋顶花园得到普及。
（5）生态
屋顶花园要运用生态设计的手法，比如再生、节能、乡土植物、废物利用等。在植物造景方面，充分考虑本地域自然环境的特点，优先选用乡土植物品种，营建有特色的植物景观，注重植物的季相变化和空间变化，营造适合屋顶环境和地域环境的景观类型。
（6）科学
屋顶花园与自然土层相隔离，立地条件相对有限，植物的生长受到多种环境因子制约，要使植物能够正常生长，使屋顶花园整体能够有效、持续的发挥各种功能作用，必须多运用新材料、新技术。日本、德国等国家在研发屋顶绿化的产业中，推出了很多新材料、新技术，带动了立体绿化相关产业的发展。在我国，随着立体绿化的发展，很多企业引进国外先进技术，自主研发出新型的薄层栽培基质、植物根系防穿刺高分子复合防水卷材、屋顶花园专用轻质建材、屋顶花园专用草坪等产品，进一步促进了屋顶花园的发展。
二、屋顶花园的设计要点
1.要考虑建筑物屋顶结构的承重
（1）以屋顶花园的总荷载作为设计依据
建筑荷载影响屋顶花园的整体布局、基质类型、植物品种、景观构筑物、景观小品、构造层材料的选择等。建筑的安全荷载是屋顶花园设计的前提，也是其总荷载的上限。总荷载包括恒荷载与活荷载。防水层、（蓄）排水层、植物、基质、景观构筑物、景观设施和小品的重量属于恒荷载，它是影响屋顶总荷载的主要因素。风、雨雪、人为活动、不断生长的植物等因素构成活荷载。在建筑结构设计中，一般采用较大的平均荷载，所以屋顶花园中的各项荷载均要化成每平米的等效均布荷载[2]。
（2）设计中如何减轻荷载
减小屋顶荷载有下述方法：平面布局形式与屋顶结构相适应，把景观构筑物、种植池、水景、置石等较大荷载的元素安置在承重结构上或者跨度小的部位；利用结构找坡、分散荷载，控制种植池高度以及蓄水层深度；采用轻质材料，比如种植层基质荷重不应超过13 kN/m³，可选用人工轻质土、泥炭土、蛭石、珍珠岩、腐殖土等。景观构筑物可选用合成塑料管、竹管等材料做承重部位，可用PVC塑料、玻纤仿玻璃瓦、竹片等做顶部构造；假山可选用轻质石材，并控制其体量；置石小品等可考虑空心结构等等。
2.要考虑安全性
屋顶花园应设置安全通道以及独立出入口；为防止高空坠物、保证游人安全，应在屋顶花园周边设置安全挡墙或防护围栏，高度110cm以上，并加强景观设施和大型植物的固定措施。在多台风区域，为防止高大植物、设施倾倒，植物和设施的位置距离屋顶边缘的距离应大于植株和设施本身高度100cm以上。
3.各构造层的设计要点
屋顶花园的构造层从上至下依次为：植被层、种植基质、隔离过滤层、（蓄）排水层、隔根防水层、防水层、找平（坡）层、结构层。（新建屋顶花园可在建筑屋顶防水层、保护层基础上实施）
①结构层：一般为强度等级不低于C20的现浇混凝土。
②找平层：压实、平整水泥砂浆，对其进行足够的保湿养护，杜绝疏松、起砂、空鼓现象，质量应符合规范要求。
③找坡层：宜选用符合强度的轻质建材（如陶粒、加气混凝土等），坡度宜为1%-3%。
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④防水层：防水卷材或涂料，要能够耐水浸、抗腐蚀、性能优良、能较强适应基层伸缩、基层变形开裂的情况。
⑤阻根防水层：具备抵抗植物根系穿透的能力，有良好的耐久性、抗腐蚀性、阻根性、防撞击性、易维护性。
⑥（蓄）排水层：应是具有一定空隙、承载能力及蓄水功能的塑料排水板或橡胶排水板或陶粒（粒径20-50mm）。
⑦隔离过滤层：在排水层上应铺设200-250g/m²聚酯无纺布，以防止种植土流失或堵塞排水管。
⑧种植基质层：应选用质量轻、通透性好、持水量大、酸碱度适宜、清洁无毒的配方轻质土，通常由泥炭土、草炭、椰糠、壤土、腐殖土，珍珠岩，蛭石、砂子和有机肥料等按一定配方混合而成[3]。厚度可根据植物品种确定，一般地被100-200mm、小灌木300-400mm、大灌木500-600mm、乔木800mm以上。
⑨植被层：植物应选择耐旱、耐风、耐贫瘠、抗逆性强、易管理维护的品种。高大树木必须与屋面结构层相结合，采用地下拉锁支护固定。
三、屋顶花园的施工要点
施工流程：检查原有防水性能→防水层施工→防根穿刺层施工→排水层、滤水层施工→管线铺设→回填种植土→园建基层施工→栽种植物→园建面层施工→设施、小品。
施工要点如下：
1.检查原有的防水性能
封闭出水口，再灌水，进行96小时的严格闭水试验[4]。过程中要仔细观察屋顶各个区域及部位，看有无渗漏，如果在96小时内没有渗漏现象，证明屋面防水效果较好。如果试验中出现一定范围的渗漏现象，须做二次防水处理。直到再次进行闭水实验证明屋面不漏水，方可开展下道工序。在做防水前，要清洁原屋面，以增强屋面的附着能力。须注意的是不能损伤已建成屋顶的防水层，杜绝在原有防水层上穿管线、开孔洞，以及预埋铁件、支柱等。
2.防水层
施工中通常将柔性卷材防水和刚性防水结合起来使用。要注意各地区气候不同，选择的柔性防水材料也应不同，例如在寒冷地区，结构变形频繁地区的建筑物防水多选用SBS改性沥青防水卷材；而在炎热地区，多选用具有更好耐高温性能的APP改性沥青防水卷材。刚性防水材料主要是具备抗渗透能力的水泥砂浆混凝土。施工中根据防水材料的性能、防水等级确定防水层厚度[5]。
3.阻根防水层
热熔法：①掌握好卷材热熔胶的加热程度，加热不足，卷材与基层粘结不牢[6]；加热过度，会导致卷材老化，甚至被烧穿，严重影响防水效果。要注意卷材和基层须均匀加热，以热熔胶变成透亮黑为好。②趁热辊压、排气，使表面平展。③确保搭接宽度。④铺设防水卷材之后，对接缝口溢出的热熔胶，要随时刮缝并接口，使用密封材料封边，宽度不小于10cm。卷材整个连接处的上方设置保护层，采用喷灯满粘法，使用热风管。两层材料要连续施工，且错开50cm，搭接至少8cm。
粘结法：单面复合产品多选用垫条对接粘结的方式，重要工程可选用搭接加密封盖条的方式，厚型产品多采用焊接。上人屋面和永久性建筑做刚性保护层，用20mm厚、1：2.5水泥砂浆或30mm厚细石砼。非上人屋面和非永久性建筑做柔性保护层，涂刷两道约1mm厚水泥胶。
4.排水层
当遇到强降雨时期，或者人工浇灌过量时，种植土含水量过饱和，多余的水要及时排出屋面。传统使用卵石、火山石、矿渣等排水，但这些材料过重，不安全。目前广泛使用蓄排水板、陶粒。蓄排水板相对经济，其施工应符合规范规定，根据屋顶场地面积、形状、坡度确定布置形式，长度方向应垂直于屋顶长度或坡度方向，按地形依次铺设。坡度方向上每隔10-15m宜设置一排水波纹管。排水板底部搭接时注意：凸台向下，小凸台要套入大凸台；凸台向上，大凸台要套入小凸台；地表平面粘结搭接。固定排水板可用粘结法（采用相溶性好、较快干固的胶水）、钢钉固定（用射钉枪将其订在结构层上方，布置两排），平铺固定时要使大凸台套入小凸台。要选择质量好、耐践踏、抗性强的排水管，排水井施工要严谨，定期检查，确认排水系统是否通畅，及时清理杂物，防止泥沙、落叶等堵塞排水口。
4.过滤层
一般采用玻纤布或无纺布，不仅过滤、保水还可防止各层材料粘连。应采用聚酯纤维土工布（重量不低于250g/m²），使用双层，搭接宽度要达到15-20cm，铺设时注意不要使其受到机械损坏。延伸至建筑墙面，要低于种植土层5cm，搭接时遇到排水口、排气孔等，要安全搭接，最好能缝合成一体。
5.景观构筑物和小品
为降低施工成本，减轻建筑物屋顶荷载，景观构筑物和小品的砌筑结构宜全部选用轻质材料，比如选用容重较轻的轻质混凝土砌块，或者空心砖。屋顶上建造水景最重要是做好其结构，水景必须做单独的防水处理，一般在原有建筑的结构顶板或排水层上，采用整体浇筑或砌筑方式，池底、池壁要统一做一体式的防水处理。
6.栽种植物
种植土回填、平整后开始种植工序，草坪、地被和小灌木种植方式同常规地面种植。种植后要及时浇灌定根水，苗木成活后要逐渐减少浇水次数，屋顶花园因立地条件多选择耐旱、耐贫瘠、抗性强的植物品种，如果不控制水肥而使其生长过快，会降低植物的综合抗性。屋顶花园种植土层较薄，基质层多为轻质土较为疏松，加上屋顶风大，对于大灌木和乔木来说，其栽植后的固定、防风、防倾覆尤为重要。施工中应采用特殊方式加固处理，后期更要加强修剪和日常养护。
结束语：城市建设在不断高速发展．城市绿地面积越来越有限。屋顶花园这一景观类型把建筑空间与绿化空间有机联系在一起，成为保证现代社会建筑和园林可持续发展的一种行之有效的方式。通过以上对屋顶花园设计和施工阶段的要点分析，对屋顶花园的营建重点有了更加系统和清晰的总结归纳，具有一定的理论和实践意义。
参考文献：
[1]杨茜茜.屋顶花园设计研究[D].浙江大学，2014.
[2]杨智勇.屋顶花园的设计与施工[D].西安建筑科技大学，2012.
[3]桑林.现代城市屋顶绿化的发展及建造技术分析[J].《现代物业•现代经济》，2016.
[4]赵雅楠.我国寒冷地区屋顶绿化技术策略[D].河北工业大学，2011.
论文作者:张莉云
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：屋顶花园论文; 荷载论文; 屋顶论文; 植物论文; 防水层论文; 卷材论文; 水层论文; 《基层建设》2019年第17期论文;