淺析我國屋頂花園存在的問題及設(shè)計(jì)構(gòu)建方法

吳 軍，高新宇，桑 瀟，劉叢叢，李鵬波

（天津城建大學(xué)，天津西青 300384）

國外屋頂花園最早可追溯到公園前6 世紀(jì)，著名的古巴比倫“空中花園”是最早的屋頂花園作品，被譽(yù)為世界七大奇跡之一。隨后，屋頂花園得到持續(xù)發(fā)展。在國外，意大利的橡樹塔屋頂、俄國的克里姆林宮屋頂花園、德國拉比茨屋頂花園等是早期屋頂花園的典范。20 世紀(jì)50 年代后，由于經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，城市生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重的破壞，世界各國開始重視景觀設(shè)計(jì)中的生態(tài)效益，屋頂花園建設(shè)受到重視，以德國和日本為代表的國家和地區(qū)政府實(shí)施激勵性的政策，屋頂綠化取得了較大的發(fā)展，并逐漸形成完整的技術(shù)體系[1]。

我國古代建筑大多數(shù)是木質(zhì)坡頂結(jié)構(gòu)，不宜進(jìn)行屋頂綠化，因此在古代幾乎沒有屋頂綠化。我國的屋頂綠化最早始于20 世紀(jì)60 年代初，南方城市如重慶、四川等地出現(xiàn)在屋頂種植蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物情況。20世紀(jì)70 年代，在廣州東方賓館的屋頂上建成了第一個屋頂花園。到2000 年，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展，城市化進(jìn)程加劇，人們開始意識到城市生態(tài)環(huán)境對于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要性，屋頂花園才逐漸出現(xiàn)在大眾視野中并被人們所接受[2]。屋頂花園技術(shù)水平也在不斷地提高和完善，如屋頂植物的選擇、栽植基質(zhì)、蓄排水等相關(guān)的技術(shù)以及新材料的研究上也取得了很大的進(jìn)步。同時地方性的相關(guān)法律法規(guī)也在不斷制定和出臺。

1 屋頂花園的概念

屋頂花園是指在建筑屋頂上，通過選擇小型喬木、灌木、地被植物及草坪等綠化植物構(gòu)建綠色植被環(huán)境，通過設(shè)置園路、座椅以及亭、廊、水池等園林小品設(shè)施，構(gòu)建人們休憩游覽的人文環(huán)境，形成集綠地功能和游覽休閑功能為一體的城市開放空間。與簡單的屋頂綠化相比，屋頂花園除了要滿足景觀上的需求，對植物、小品等進(jìn)行合理配置外，在屋頂荷載設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)和施工管理等方面有更高的要求，尤其是為滿足植物生長的需求，土壤種植基質(zhì)要達(dá)到20～60cm 厚度。

2 屋頂花園類型

屋頂花園按照功能使用的角度可以劃分4 個類別：公共休憩類、家庭屋頂類、商業(yè)盈利類和科研生產(chǎn)類。

2.1 公共休憩類屋頂花園

公共休憩類屋頂花園除了景觀綠化之外，其主要目的是為建筑物內(nèi)的人們提供室外休閑游憩活動的場所。使人們雖然足不出戶，但依然能感受到綠化景觀帶來的體驗(yàn)（圖1、2）。因此，這類屋頂花園在滿足基本的植物種植、小品安放的同時，也要充分考慮使用者的需求[3]，活動空間宜適當(dāng)加大，避免設(shè)置太多多余的小品，以觀賞類的花灌木和草坪為主。

圖1 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖2 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

2.2 家庭類屋頂花園

隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，新型的居住模式不斷涌現(xiàn)，很多普通家庭也有了屬于自家的小型屋頂花園。家庭式的屋頂花園一般在自家階梯式住宅和別墅式住宅的天臺或露臺上建造，面積大的會建造花架、小品等景觀設(shè)施，面積小的僅以養(yǎng)花種植為主。大多數(shù)是根據(jù)主人的習(xí)慣和喜好設(shè)計(jì)的，一般面積不大。通常選用具有趣味性的植物，利用藤本或者垂直綠化來進(jìn)行裝飾（圖3、4）。還有一種是在公司寫字樓的樓頂，為員工提供休憩場所，或者以接待客戶洽談業(yè)務(wù)為目的。這類屋頂花園通常會選用觀賞性較強(qiáng)的園林植物，形成茂密的植物景觀，并通過設(shè)置小品，涼亭等來傳達(dá)企業(yè)文化。

圖3 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖4 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

2.3 盈利類屋頂花園

在星級賓館、酒店等建筑物的屋頂或中間樓層，為了給客戶增設(shè)游樂環(huán)境，為人們提供夜生活場所等目的而建設(shè)的屋頂花園，通常會通過開辦露臺舞臺、茶會、音樂會等以招募游客、招攬生意，以獲取經(jīng)濟(jì)利益為宗旨（圖5、6）。這類花園不僅綠化環(huán)境較好，還會增加較多的景觀設(shè)施，滿足人們不同的需求，因此功能多、投資大、檔次高是這類花園的主要特點(diǎn)。這也是這些商業(yè)建筑、酒店的部分收入來源。這一類的屋頂花園植物種植、小品設(shè)施精致小巧且時尚，場內(nèi)會設(shè)置成酒吧、茶座、露天泳池等等，滿足這類消費(fèi)人群的基本需求。

圖5 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖6 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

2.4 科研、生產(chǎn)類屋頂花園

此類屋頂花園以科學(xué)研究、生產(chǎn)為主要目的，其植物配置主要是為了進(jìn)行栽培試驗(yàn)[4]。但這類花園在建設(shè)過程中也會在追求科學(xué)研究和學(xué)術(shù)價(jià)值的同時，美化花園環(huán)境，做到科研和欣賞兩不誤。同時對于科學(xué)研究出來的成果，也可以進(jìn)行出售，以獲得部分經(jīng)濟(jì)收入，彌補(bǔ)科研經(jīng)費(fèi)的不足。（圖7、8）。這類屋頂花園一般不對外開放。在花園的建設(shè)布局上以滿足科研為主要目的，兼顧美觀。在給水、施肥、照明等配套設(shè)施的配置上，力求完備，以滿足科研、生產(chǎn)等多方面的需要。

圖7 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖8 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

3 屋頂花園存在的問題

3.1 建筑荷載達(dá)不到要求

荷載問題是影響屋頂花園得不到大力推廣的一個重要問題。特別是已有老建筑在當(dāng)初的建筑設(shè)計(jì)方面沒有考慮將來建設(shè)屋頂花園的需求，因此不能滿足建造屋頂綠化的荷載要求。而改造老舊建筑屋頂，需要慎重地進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改造，其建設(shè)成本較高，建筑的安全性難以保障[5]。因此，對于大量的老舊建筑，如何通過改造，使建筑屋頂承重能力滿足建造屋頂綠化的荷載要求，是當(dāng)前大部分城市屋頂花園推廣所面臨的首要問題。

3.2 屋頂花園專業(yè)技術(shù)人才缺乏

一個屋頂花園項(xiàng)目的建設(shè)涉及了建筑學(xué)、給排水、風(fēng)景園林、植物學(xué)、土壤學(xué)等多個學(xué)科，需要多學(xué)科交叉才能完成一個合格的屋頂花園設(shè)計(jì)建造。如涉及荷載等建筑力學(xué)方面的問題需要由建筑專業(yè)的人員解決，設(shè)計(jì)土壤構(gòu)造的問題需要土壤學(xué)專家解決，設(shè)計(jì)園林植物選擇、景觀造景方面的問題需要風(fēng)景園林專家解決，設(shè)計(jì)給排水、灌溉、肥水管理等多方面的問題都需要相應(yīng)學(xué)科專業(yè)人員參與解決相關(guān)問題，但是屋頂花園是一個很小的項(xiàng)目，沒有相應(yīng)的綜合的專業(yè)機(jī)構(gòu)和組織來統(tǒng)籌，更不可能一個人具備各專業(yè)的知識，因此有針對性的專業(yè)技術(shù)人才缺乏也是限制屋頂花園發(fā)展的一個重要原因。另外，屋頂花園施工不同于地面施工，其蓄水排水系統(tǒng)、土壤構(gòu)成結(jié)構(gòu)、植物栽植技術(shù)等方面都要根據(jù)屋頂花園的特點(diǎn)進(jìn)行合理安排，這方面的專業(yè)團(tuán)隊(duì)和工程技術(shù)人員也極度缺乏[6]。

3.3 缺乏強(qiáng)制性政策法規(guī)

目前，關(guān)于屋頂花園方面的政策性文件雖然各地都有出臺，如四川地方標(biāo)準(zhǔn)《蓄水覆土種植屋面工程技術(shù)規(guī)范》《成都市屋頂綠化及垂直綠化技術(shù)導(dǎo)則》、上海市靜安區(qū)發(fā)布《關(guān)于上海市靜安區(qū)屋頂綠化實(shí)施意見（試行）的通知》《北京市屋頂綠化規(guī)范》等，但是這些文件大部分是從技術(shù)層面對屋頂花園的建設(shè)和實(shí)施進(jìn)行了規(guī)范，或者對屋頂花園的建設(shè)提出了非強(qiáng)制性的要求，囿于屋頂花園的建設(shè)、管理和運(yùn)營的實(shí)際成本遠(yuǎn)高于地面綠地，屋頂花園并沒有較好地開展[5-6]。

3.4 建設(shè)和管理資金問題

屋頂花園高昂的后期養(yǎng)護(hù)管理成本是阻礙屋頂花園順利推廣的另一個重要原因[6-7]。屋頂綠化的后期養(yǎng)護(hù)管理除了對植物、景觀設(shè)施的養(yǎng)護(hù)管理外，還涉及到建筑屋頂?shù)呐潘?，防水等?gòu)造層方面的養(yǎng)護(hù)管理，并且這部分內(nèi)容養(yǎng)護(hù)管理如不到位，會造成較大的損失和影響，因此，屋頂花園的后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)地比普通綠化形式高出許多。從當(dāng)前屋頂花園建設(shè)管理情況分析，不管是房地產(chǎn)開發(fā)商開發(fā)的住宅屋頂花園、還是企事業(yè)單位辦公樓上的屋頂花園，或是政府全額出資的公共建筑上的屋頂花園，在后期的養(yǎng)管中，都或多或少地存在著屋頂排水防水的問題，其中資金投入不足是問題的關(guān)鍵。

4 屋頂花園設(shè)計(jì)構(gòu)建技術(shù)

4.1 防水和阻根設(shè)計(jì)

屋頂花園建造首要解決的問題就是屋頂?shù)姆浪畣栴}。由于植物根系會對屋頂?shù)姆浪Y(jié)構(gòu)造成破壞，阻根設(shè)計(jì)也是屋頂花園首要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。屋頂花園的防水等級要求在Ⅱ級以上，在屋頂花園防水層的設(shè)計(jì)上，應(yīng)選擇輕質(zhì)強(qiáng)韌、防水性能良好的防水材料，常用的主要有瀝青類材料、合成高分子類材料和雙組分防水材料等。對于使用卷材防水的做法，其工藝做法要保證卷材搭接符合規(guī)范要求，搭縫牢固，接縫均勻，密封性好[8-9]。

為了有效防止植物根系生長破壞防水層和屋頂，在屋頂普通防水層完成后，還應(yīng)該進(jìn)行阻根層鋪設(shè)。常用材料有聚乙烯土工膜、聚氯乙烯卷材、聚烯烴卷材等[5]。

4.2 栽植基質(zhì)選擇

在屋頂荷載達(dá)到要求的基礎(chǔ)上，屋頂花園的栽植基質(zhì)可以使用比重較大的田園土，以節(jié)約建設(shè)成本。田園土全鹽含量應(yīng)該小于0.3%，pH 值在7.0～8.3 之間，有機(jī)質(zhì)含量大于1.3%，土質(zhì)疏松不板結(jié)，不得含膠泥及雜物等。還可以通過添加草炭、蛭石、山皮砂等土壤改良材料來增加土壤的透氣、保水、保肥效果，滿足植物生長的需求[8-9]。

4.3 蓄排水設(shè)計(jì)

為保證水資源的綜合利用，屋頂花園需要綜合考慮土壤的蓄排水設(shè)計(jì)。在雨天和澆灌時能夠蓄積雨水和過量澆灌水，為灌溉提供水源。在雨量過大時又能夠較好地排水。排水設(shè)計(jì)一般采用排水層和過濾層相結(jié)合的排水設(shè)計(jì)方式[8,10]，常用HDPE 排水板或者砂石作為排水層，以排除多余的水分，可以有效防止栽培基質(zhì)中的顆粒物及養(yǎng)料隨水流失，造成堵塞管道等不良后果。

4.4 植物選擇與設(shè)計(jì)

屋頂花園的綠化植物選擇，應(yīng)充分考慮建筑自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和自然因素影響，選擇抗風(fēng)、耐寒、抗旱性良好的植物品種[2-3,7]，另外還要考慮植物的觀賞性和生態(tài)環(huán)境改善功能等。植物配置以小喬木+灌木+地被植物+攀援植物結(jié)合為主，小喬木栽植要注意避開風(fēng)道，花灌木植物可選擇當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物，也可以景觀馴化培育的耐性強(qiáng)，觀賞價(jià)值高的植物品種，增強(qiáng)景觀適應(yīng)性和觀賞性。地被植物可選擇八寶景天、金邊麥冬、馬藺、佛甲草、繡線菊、蛇莓等。攀援植物可以在女兒墻或者景觀墻體附近種植，形成綠色立體綠化。

4.5 灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于屋頂花園土層薄、不連接地下水、水分散失快等特點(diǎn)，屋頂花園的灌溉系統(tǒng)一般采用自動灌溉與人工澆灌相結(jié)合的方式[11]。一般在基質(zhì)層下設(shè)置蓄排水層，鋪設(shè)給水管道和滲水管道，地表面設(shè)置微噴裝置，根據(jù)土壤含水量適時補(bǔ)充水分；地下設(shè)置自動吸水裝置，模擬地下水，通過毛細(xì)作用給土壤補(bǔ)充水分。灌溉用水可用蓄積的雨水、經(jīng)過處理達(dá)到綠化用水標(biāo)準(zhǔn)的中水，可大大減小后期的養(yǎng)護(hù)用水成本。

4.6 景觀小品及設(shè)施

為增加屋頂花園的景觀性，滿足花園游憩功能的需求，屋頂花園一般應(yīng)設(shè)置花架、景墻、涼亭等園林景觀小品，方便人們在花園中休閑、觀光、游玩等。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，屋頂花園還可以設(shè)置生態(tài)節(jié)能裝置，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技裝置等，使人們在觀景、游玩的同時，也能近距離地接觸這些綠色環(huán)保節(jié)能設(shè)施，接受科普教育，并能享受現(xiàn)代科技帶來的便利。

4.7 施肥管理

由于屋頂花園基質(zhì)材料厚度和重量的限制，施肥是屋頂花園管理的一個重要方面。屋頂花園肥料應(yīng)以有機(jī)肥為主。有機(jī)肥具有長效性，并且在增加土壤肥力的同時還可以使土壤疏松，利于植物的生長發(fā)育。有機(jī)肥施肥應(yīng)該采用埋在土壤中進(jìn)行施肥的方法，不要直接撒在土壤表面，避免不良?xì)馕对斐煽諝馕廴?。如果選擇速效無機(jī)肥，施肥可以結(jié)合灌溉進(jìn)行，要注意少量多次[6,11]。

5 結(jié)論和展望

隨著近些年我國對城市生態(tài)環(huán)境的重視，在城市建成區(qū)綠地面積已經(jīng)沒有辦法再增加的現(xiàn)實(shí)下，作為城市綠地重要組成部分的屋頂花園，逐漸成為城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的一個重要目標(biāo)，在推動屋頂花園的建設(shè)發(fā)展的過程中，需要通過政府的行政管理功能加強(qiáng)支持力度，強(qiáng)化屋頂花園的建設(shè)要求。隨著自動化控制、大數(shù)據(jù)、5G 技術(shù)等的發(fā)展，在屋頂花園設(shè)計(jì)構(gòu)建方面，應(yīng)該從屋頂花園水系統(tǒng)自動化控制管理、植物材料的引種馴化、屋頂花園的工程質(zhì)量把控等方面加強(qiáng)屋頂花園的技術(shù)研發(fā)，使屋頂花園更好地造福于人類。