辦公樓屋頂花園設計探討——以結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化設計為例

葉建軍，羅先林，徐 俊，夏健喬，吳亞蒙，曾林風

(湖北工業(yè)大學土木建筑與環(huán)境學院，湖北 武漢 430068)

近年來，隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展，城市里低層、多層和高層辦公樓的規(guī)模日趨擴大，但配套的園林綠化面積極其有限，綠化覆蓋率遠遠達不到生態(tài)城市的規(guī)劃要求。目前城市里許多辦公樓的屋頂、露臺及大陽臺處于閑置狀態(tài)，未能將這個被人們“忽略的空間”合理的開發(fā)利用，甚至雜物成堆，嚴重影響城市環(huán)境質(zhì)量及城市天景。這些辦公樓里辦公人員的工作環(huán)境較為單調(diào)、枯燥和壓抑，綠化空間極其有限，小型的綠植擺件難以滿足辦公人員對綠色的渴望，嚴重缺乏綠色舒緩空間[1]。因此，在當下城市建設用地與園林綠化用地矛盾突出的情況下，怎樣讓單一灰色調(diào)的辦公樓充滿生機、活力和綠意，讓辦公人員更加健康、高效和輕松的辦公成為當下亟待解決的課題之一。將城市里的辦公樓屋頂改造設計成屋頂花園，既可緩解城市用地矛盾，美化城市環(huán)境，又可為辦公人員拓展綠色健康的公共游憩空間。

目前關于屋頂花園的相關書籍、文獻及案例較多，對設計規(guī)律都有詳細的論述[2-6]。這些關于屋頂花園的設計思想、方法和規(guī)律基本上可適用于普遍性的屋頂花園，然而針對辦公樓這一特殊類型的屋頂花園關注不夠，對其設計規(guī)律的研究較少，且研究的深度和廣度有限，不夠全面和系統(tǒng)[7]，因此，辦公樓屋頂花園設計規(guī)律的研究顯得尤為重要。針對上述問題，探討分析辦公樓屋頂花園設計要點及規(guī)律，并應用于湖北工業(yè)大學結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化設計案例，為辦公樓屋頂花園的設計提供參考與借鑒。

1 辦公樓屋頂綠化設計要點

1.1 設計立意

設計立意有鮮明的指向性，對整個景觀綠化設計尤為關鍵。辦公樓屋頂花園應強調(diào)“以人為本”的設計立意，營造優(yōu)美的景觀，提升辦公的環(huán)境，服務于人。設計立意時，在預算的基礎上，要充分考慮辦公樓的風格特點及辦公人員的需求，營造簡約、潔凈和輕松的辦公休憩氛圍，設計以溝通交流為主題的“戶外會議廳”，以緩解辦公壓力為主題的“綠色氧吧”，以綠色健康為主題的“生態(tài)花園”等。在現(xiàn)代都市普遍快節(jié)奏的生活和工作壓力下，閑暇之余，漫步于別具一格的屋頂花園，便于互動交流、欣賞美景、緩壓解乏。

1.2 總體設計要點

1.2.1 平面設計

1)功能模塊布局 功能模塊是屋頂花園極其重要的組成部分，通常包括植物、通道、休息、小品等模塊，發(fā)揮生態(tài)、休閑、會議交流等功能?；谖蓓?shù)奶厥馕恢茫涔δ懿季种饕芟抻谖菝娴钠矫嫘螤?、?guī)模大小、附屬設施(如水箱、通風、空調(diào)等設施)等因素，相比自然地面綠化功能布局的宏大、多樣，屋頂花園功能布局顯得較為緊湊、單一。功能模塊布局以景觀營造、功能需求為基礎，通道功能模塊順著植物功能模塊延伸，便于觀景；休息、交流功能模塊可布置于屋頂花園的中心位置或通道功能模塊的盡頭，便于休憩；小品功能模塊布置較為零散，在其它功能模塊周邊合理點綴，便于組景。以巧妙的設計手法，在屋頂平面上將休息、交流、通道、植物、小品等功能模塊合理的布置，以達到最佳的組合方式和鳥瞰效果。

2)園路設計 園路是整個屋頂花園景觀要素中不可或缺的一環(huán)，既是連接各功能分區(qū)的重要通道，又是游憩場地，其設計對觀賞效果有直接的影響。辦公樓屋頂花園的園路設計需充分利用功能模塊中交通流線的走勢，園路可采用圖1所示的設計：規(guī)準的折線型，也可采用蜿蜒的弧線或曲線型，還可采用曲折相結(jié)合的復合型等布置形式，展現(xiàn)園路變幻的折線、曲線美。園路設計還須考慮屋頂花園鳥瞰視角，俯視整個屋頂時，由園路和各功能分區(qū)構(gòu)成豐富多樣的圖案，具有屋頂其它景物所不能媲美的視覺美感。

圖1 園路類型

3)鋪裝設計 辦公樓屋頂花園的鋪裝設計不僅要從景觀方面考慮，注重觀感、美觀，還要從鋪裝材料本身考慮，注重質(zhì)地、性能。設計時首先要考慮質(zhì)地輕，須在屋面層的承荷能力范圍內(nèi)，同時還要有足夠的承載力；其次要考慮耐久性，須透水、防腐、防滑等，適于屋頂驟變的溫差、風霜雨雪等惡劣天氣；然后要考慮裝飾性，需根據(jù)辦公樓不同風格、主題選擇對應的材料，材料表面需柔和，以減少鳥瞰時炫光等不適感；最后要重視協(xié)調(diào)性，各種鋪裝材料的運用需與植物的紅花綠葉相協(xié)調(diào)，共同構(gòu)景。

1.2.2 空間及形色設計

1)空間設計 辦公樓與周圍建筑聯(lián)系緊密，且體態(tài)多樣，屋頂形式也不盡相同，空間設計應“因頂制宜”。如圖2所示，四周建筑高，中間低的“盆地式”辦公樓屋頂，視覺空間較封閉，不宜用喬木布景，應多用低矮型的灌木及草坪營造開闊的空間。四周建筑低，中間高的“高原式”辦公樓屋頂，視覺空間較開闊，遠眺效果好，但屋頂邊緣地帶因俯瞰產(chǎn)生恐高的不適感需通過布景手法消除。錯落有序的“梯田式”辦公樓屋頂，視覺空間較通透，從下到上可用“喬—灌—草”[8]的配置方式，形如山地植物多樣性的垂直變化，空間景觀效果較好。屋頂花園內(nèi)部的空間設計應多樣化，利用景觀元素塑造出高與低、長與短、平行與交叉等景觀效果。

圖2 屋頂空間類型

2)形態(tài)設計 辦公樓屋頂花園形態(tài)設計應從園路、植物、小品、水景、假山置石、花缽、花池和廊亭等要素及整體形態(tài)考慮。園路可采用折線、曲線和曲折相結(jié)合等形式，各具特色。植物可根據(jù)需要修理出各種造型，應與辦公樓主題相符。小品、花缽、種植池的形態(tài)可塑造出不同造型，與植物類型相搭配。有些要求高的辦公樓屋頂花園有水景、假山置石等設計，形狀、位置都應與其它景觀相協(xié)調(diào)。最后構(gòu)成的整體形態(tài)還應注重鳥瞰效果，應與辦公樓的主題相契合。

3)色彩設計 辦公樓屋頂花園的色彩設計應從外和內(nèi)兩個角度去設計。就外在而言，屋頂整體顏色與周邊建筑的對照，辦公樓屋頂富有生機活力的綠意與周邊建筑單一、灰色調(diào)的暗淡形成強烈對比。就內(nèi)在而言，有小品、花箱、種植池、鋪裝和植物等色彩設計。小品、種植池的色彩多為淺色，趨于冷色調(diào)；花箱、鋪裝的色彩多為深色，趨于暖色調(diào)，冷暖相對。植物的色彩盡顯多樣性，有綠葉與紅花相稱，有不同植物的枝、葉、花、果所展現(xiàn)的多彩顏色，還有不同植物隨季節(jié)變化表現(xiàn)出的季相美。夜間還有各種植物在五彩燈光下，展現(xiàn)出多樣的色彩。

1.2.3 技術(shù)設計

1)荷載承重 辦公樓屋頂花園結(jié)構(gòu)層需承受來自上部各景觀元素及各層次構(gòu)造的恒荷載和人員移動的活荷載，荷載設計與安全息息相關，尤為關鍵。據(jù)屋頂綠化相關規(guī)范表明：不上人屋面設計荷載50 kg/m2，上人屋面設計荷載150～200 kg/m2，屋頂花園要求的最低荷載300 kg/m2，中型屋頂花園要求的最低荷載500～1000 kg/m2，復合型屋頂花園最低荷載1000 kg/m2[9]。因此，對既有辦公樓建筑，可采用荷載較小的草坪式屋頂花園，對擬建辦公樓建筑，可適當增強屋面層的承荷設計，可采用荷載稍大的組合式屋頂花園。一般植物平均荷重和種植荷載見表1，植物配置須嚴格遵守規(guī)范，按荷載大小布置在柱梁板等受力構(gòu)件頂部的合理位置。

除考慮垂直荷載外，還需考慮水平荷載，風對于植物的影響不容忽視。植物易在強風作用下倒伏，甚至對結(jié)構(gòu)層、欄桿等造成破壞，因此，設計水平荷載時需考慮植物的高度、冠幅、伸展長度及種植位置等因素。

表1 植物材料的平均荷重和種植荷載參考表

2)種植基質(zhì) 辦公樓屋頂花園所應用的基質(zhì)忌自然原土，須用人工配置的種植基質(zhì)。屋頂綠化不同植物的栽植基質(zhì)厚度見表2，基質(zhì)的厚度須按照屋頂綠化相關規(guī)范，符合建筑物荷載承重要求；基質(zhì)中氮、磷、鉀、有機質(zhì)等養(yǎng)分能滿足植物生長需求；基質(zhì)還需有一定的保水性、空間穩(wěn)定性和抗風性。

表2 屋頂綠化不同植物的栽植基質(zhì)厚度

3)防水排水 辦公樓屋頂花園的防水排水是整個屋頂綠化設計的基礎性要務，關系到建筑的安全及使用問題，極其重要。防水可從植物、防水層和隔離層等方面考慮，植物好比是“矛”，防水層好比是“盾”。削弱“矛”的鋒利，可篩選無發(fā)達垂直根系、生長周期慢、根系穿刺弱的植物；增強“盾”的堅硬，可篩選復合型的防水、阻根材料；在荷載允許的情況下，還可在種植層下設置隔離層，將植物根系與防水層進一步阻隔，防止植物根系穿刺。

排水需從原有的排水坡度、屋頂花園的功能模塊布局、基質(zhì)、泄水層等方面去設計考慮。充分利用屋面原有的坡度特點，再結(jié)合屋頂花園的功能模塊布局，因形就勢，合理地布置排水系統(tǒng)。部分基質(zhì)可選用泌水性強，不易漬水的材料。在過濾層下設置泄水層，從上面過濾下來的水經(jīng)泄水層迅速通過排水系統(tǒng)排出。

2 結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化設計

2.1 露臺概況

露臺位于湖北省武漢市洪山區(qū)湖北工業(yè)大學土建學院內(nèi)，就自然地理來說，本區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，雨量豐沛、日照充足、四季分明；全年平均日照1950～2050 h，太陽輻射總量106～110 cal/cm2，年平均降水量1150～1190 mm，無霜期平均240～250 d；夏季主導風為東南風，冬季主導風為西北風。就露臺來說，北側(cè)為土建樓，南側(cè)為結(jié)構(gòu)大廳主樓，東西兩側(cè)為校園道路。露臺呈矩形狀，長53.6 m，寬5.6 m，高度4 m，總面積約300 m2，暫無直接通道進入露臺上。露臺表面做了基礎的防水處理，排水坡度約1%，東高西低，西北角有雨水口，沿墻垂直安裝有落水管。

2.2 設計立意

此設計以景觀營造、科研試驗為主題。如圖3所示，一方面拓展公共游憩空間，為學生和老師提供一個具有獨特風格的“戶外課堂”和“戶外會議室”；另一方面美化校園景觀，為學校增加獨特的創(chuàng)新綠意，提高校園的環(huán)境質(zhì)量；更重要的還在于科研試驗探究，運用學校科研技術(shù)成果，設計與建造一個集科研試驗、休閑游憩于一體的“空中樂園”。

圖3 露臺鳥瞰

2.3 露臺綠化設計要點

2.3.1 平面設計

1)功能模塊布局 基于露臺長寬比約為10:1，呈矩形的特點，在功能布局上多采用規(guī)則布置。如圖4所示，露臺分為4個功能區(qū)，分別為：綠植區(qū)、休憩區(qū)、活動區(qū)(一、二)、通道區(qū)。其中綠植區(qū)又包括：叢花及小灌木種植區(qū)、草坪及地被植物種植區(qū)；休憩區(qū)由花箱分隔為幾個獨立單元，布置有遮陽傘、桌椅；活動區(qū)在露臺的東西兩側(cè)，布置有休閑椅，且兩側(cè)有叢花及小灌木點綴；通道區(qū)設置在露臺中央，將綠植區(qū)、休憩區(qū)、活動區(qū)連接起來。

圖4 露臺功能布局

2)園路設計 露臺綠化的園路將露臺的綠植區(qū)、休憩區(qū)、活動區(qū)等功能區(qū)聯(lián)系起來，有著關聯(lián)各功能區(qū)的重要媒介作用。園路設置在露臺中央，采用折線型布置，起于東側(cè)活動區(qū)二，向綠植區(qū)、休憩區(qū)延伸，將綠植區(qū)、休憩區(qū)自然的分隔左右，呈“一”字形分布；在西側(cè)活動區(qū)一附近有圓形的水箱，園路順勢拐向圍欄一側(cè)，呈“L”形延伸并連接西側(cè)活動區(qū)一。園路是架空的，下面匯聚露臺的雨水徑流。

3)鋪裝設計 露臺休息、活動區(qū)的鋪裝采用質(zhì)地輕、抗白蟻、透氣、透水的戶外木，通道區(qū)的鋪裝采用輕質(zhì)的磨石板，重量輕且防滑。如圖5所示，戶外木呈淺棕色至中褐色，部分微黃，磨石板呈淺灰色，與地被植物的綠意相稱托，與灌木叢花的繽紛色彩相協(xié)調(diào)，其色澤展現(xiàn)出柔和與樸素美，營造一種休閑與愉悅的輕松感，是整個結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化不可多得的一景。

圖5 露臺鋪裝

2.3.2 空間及形色設計

1)空間設計 結(jié)構(gòu)大廳露臺南北兩側(cè)均有高出的建筑物，西側(cè)有高大的喬木，空間相對封閉，類似于“盆地式”，需通過塑造內(nèi)部空間來擴展外部空間的不足。如圖6所示，植物多采用小灌木叢花、低矮的地被草坪等，一高一矮，形成明顯的差異，增強視覺上的空間反差。園路設置在露臺中央，從東平鋪至西，營造一種開闊、通透的空間感。小品設置在園路的另一側(cè)，有配套的桌椅、陽傘，與園路、草坪及灌木形成高—低—高的錯落感，塑造出高低起伏的空間景觀。

圖6 露臺空間

2)形態(tài)設計 結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化的形態(tài)受限于露臺的平面形狀，如圖7所示，露臺整體呈矩形，局部呈圓形、方圓結(jié)合。因長寬比較大，園路采用規(guī)則的折線，俯瞰呈“L”形，將露臺一分為二。小品的桌、陽傘呈圓形，椅子呈方形，方圓搭配。植物的葉片呈橢圓形、長條形、梭子形、手掌形等形狀，葉形各異，相互摻叉；植物的花有呈喇叭狀、球狀、稻穗等形狀，花形各狀，相互襯托?；ㄏ浜头N植池采用矩形設計，形態(tài)簡單，占用空間少。

圖7 露臺形態(tài)

3)色彩設計 結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化的色彩設計尤為獨到，木質(zhì)鋪裝的樸素、植物花葉的爛漫、夜晚燈光下的璀璨，色彩豐富多彩?；ㄏ?、園路及休憩區(qū)的木質(zhì)鋪裝呈淺黃色，與植物鮮艷的綠色相襯托。植物配置見表3，灌木叢花及地被草坪為多年生常綠植物，葉片一年四季常青，植物的花有紅、紫、黃、白、粉紅等色，春夏秋冬不絕，綠葉與各花色相輝映，色彩紛呈。夜晚在燈光的照射下，葉面、路面的反射，露珠的漫射、折射，呈現(xiàn)出多姿多彩的視覺效果。

表3 植物配置表

2.3.3 技術(shù)設計

1)荷載承重 此設計草坪及地被植物種植區(qū)的基質(zhì)厚約10 cm，叢花及小灌木種植區(qū)的基質(zhì)厚約30 cm；草坪及地被植物種植區(qū)基質(zhì)較薄，設置在露臺的承重板的位置；叢花及小灌木種植區(qū)基質(zhì)稍厚，設置在露臺的承重梁的位置。根據(jù)《屋頂綠化規(guī)范》(DB/T 281-2005)，計算出草坪及地被植物種植區(qū)、叢花及小灌木種植區(qū)的荷載承重(表4)。

表4 露臺各種植區(qū)的荷載

叢花及小灌木設計在露臺南側(cè)墻角背風處，風荷載對結(jié)構(gòu)大廳露臺的影響小。因此，無論垂直荷載，還是水平荷載，露臺綠化設計均附合屋頂綠化的荷載承重規(guī)范要求。

2)基質(zhì)配置 此設計結(jié)合學院科研成果及相關專利技術(shù)[10-12]，采用建筑垃圾、輕質(zhì)土和種植塊三種基質(zhì)配方(表5-7)示，分別應用于叢花及小灌木種植區(qū)、草坪及地被植物種植區(qū)、花箱種植區(qū)。

表5 基質(zhì)配方1

表6 基質(zhì)配方2

表7 基質(zhì)配方3

3)防水排水 此設計防水從植物、防水層等方面考慮，叢花及灌木均采用常見的常綠植物，垂直根系淺，生長周期長；地被草坪采用景天科的多年生常綠草本植物佛甲草，根系多為細弱纖維狀的須根，穿刺能力弱，不易刺穿防水層。露臺表面設計有二次防水、細石混凝土保護層，防水層采用復合型材料，防水阻根。

排水結(jié)合露臺功能模塊布局設計，南、北、東三側(cè)高，中間低，園路采用架空步道，水由南、北、西三側(cè)匯聚園路下，從東往西匯入西北角的雨水口至落水管。

3 結(jié)語與展望

城市辦公樓區(qū)域人員活動密集，對綠化需求大、要求高，施行屋頂綠化非常必要。結(jié)合湖北工業(yè)大學結(jié)構(gòu)大廳露臺綠化設計案例，對亞熱帶氣候區(qū)的辦公樓屋頂花園設計規(guī)律進行了研究，以此拋磚引玉，期望后續(xù)有更多的辦公樓屋頂花園設計涌現(xiàn)。

相信隨著屋頂綠化的不斷推廣和深入，城市辦公樓屋頂綠化在未來將得到有效地發(fā)展[13]。在以人為本的設計理念引導下，辦公樓的設計將更加注重人的工作和生活體驗，設計和建造更加注重創(chuàng)新、生態(tài)和怡情的現(xiàn)代花園式辦公樓，而不是千篇一律灰色調(diào)的“鋼筋砼森林”。