现代屋顶花园的发展及其对城镇景观设计的影响

yesleng

　　摘要：在城市景观设计这个新兴的综合学科里，有许多关于景观设计的优秀理论书籍和专业书刊，它们对城市景观乃至城市设计理论都有较为完善的论述，但是有关于城市景观的另一个视角—从高处俯瞰屋顶的角度出发来评论城市景观的论述较少，本文从建筑设计和景观设计的角度来审视，提出建筑第五立面对城市景观的影响，不仅从正常视角(人在地面上的视角)，而且从俯视的角度来评价城市景观设计，在城市建设立体化、建筑群落地标化的今天有其独特的意义。
2 k8 T& l, Z6 P' g0 y% |5 Z6 S! f" Z　　关键词：第五立面；屋顶花园；形式；外部景观；影响
" X6 d4 }! K( V　　中图分类号：TU986．1　文献标识码：A
　　
　　屋顶花园是新兴的平屋顶景观常用的形式，柯布西埃最早提出的屋顶花园理论是，建筑下部方正的体块代表了内部住人的机器，而屋顶成为二次地面，表达出开放的外部环境效果，这一理论在今天为越来越多的人接受。近年来，现代建筑群向着密集、多高层的平屋顶方向发展，道路和停车场也侵占了大量的绿地面积，人们的活动空间越来越少，城市立体化日益剧烈，加上随着时间的推移，原有的屋顶自然老化和维护不善，形成惨不忍睹的建筑第五立面(图1－1)。因此，在屋顶上面作庭院绿化，来美化城市景观、增补被建筑和道路所侵占的绿地面积，这是一项积极的措施。随着新技术、新材料的应用，部分坡屋顶上也可以进行绿化种植，屋顶花园有极为广泛的应用范围。下面介绍一下关于屋顶花园的信息。
　　
, `; ]0 M+ B9 c　　
　　1．屋顶花园概述
5 o4 U* @+ a4 R$ P　　屋顶花园(绿化)可以广泛地理解为在各类古今建筑物、构筑物、城围、桥梁(立交桥)等的屋顶、露台、天台、阳台或大型假山山体上进行造园和植物种植树木花卉的统称。它与露地造园和植物种植的最大区别在于屋顶花园(绿化)是把露地造园和种植等园林工程搬到建筑物或构筑物之上。因此，有别于地面造园，做屋顶花园的前提是要了解建筑物与构筑物的基本构造、结构和建筑屋顶的承载能力，以及屋顶种植与露地种植的差异和要求。
　　
　　2．屋顶花园的特征及效能
　　2．1屋顶花园的特征
& E/ Q% `7 ^3 E* Z　　在屋顶上造园是一种特殊的园林形式，有别于陆地造园，它的特殊位置要求绿化设计要在有限的空间内进行，受限于建筑本身的承重条件，以及植物的生长习性，处理好屋顶防水、排水等要求，因此在屋顶造园的维护费用要比陆地造园要高一些，这是它的不足之处。另一方面，屋顶造园也有自身的优点，由于屋顶上空的空气清新，污染减少，光照增强，接受日光辐射较多，为植物光合作用提供良好环境，利于植物生长；屋顶花园的特殊位置决定了它没有交通车辆的干扰，也给人们提供了一个僻静的空间。
/ m! W3 j  z0 n　　
; [1 T, j0 |" K  l6 a　　2．2屋顶花园的效能
　　在现代大都市里，建筑密度越来越高，植物绿化没有了立足之地，屋顶花园的营造能够提高城市的绿化率，改善建筑周围小气候，起到隔热保温的作用，从而节约能源，又能使人们更亲近自然。
' E* y% I2 h5 k7 b; B+ R　　2．2．1环境效能
1 [( I' I& r$ U9 d: u　　理想化的现代化花园城市，要求一定数量的绿地面积指标来确保城市生态环境的质量。我国城市建筑高速发展，必然发生建筑与绿地争地矛盾，解决建筑占地与园林绿化争地矛盾的前景之一，是在新建或已建的各类房屋本身寻找出路。建筑物的垂直绿化，特别是屋顶花园(绿化)几乎能以相等的面积偿还支撑建筑物所占的地面，例如现在在德国建房必须偿还一定的绿化面积，偿还绿化有两种方法：一是交钱由国家绿化，另一种是由建房者采取各种强化的绿化措施，如进行立体绿化来偿还。目前，在我国用地紧张的大城市常见到的大型建筑塔楼的四周，被低层群房环绕，主体建筑物的四周基本没有绿化，如将四周的群房屋顶进行绿化或修建屋顶花园，它不仅能偿还被侵占的绿地面积，还可以增加城市“自然”的空间层，使居住或工作在高层的人们，俯瞰到更多的绿色景观(图2－2)。在我国的大中城市中，老城区内已建成的混合结构多层平屋顶房屋占有较大的比例，将它们改造后，在确保防水排水安全的前提下，开辟绿化场地，是增加城市绿化覆盖率的途径之一。屋顶花园的效果还起到协调建筑物与周围环境的联系，使自然植物与人工建筑物有机结合和相互延续，增加了人与自然的紧密度，达到保护和美化环境景观的目的。
　　
　　2．2．2改善屋顶眩光、美化城市景观
/ A7 L; _; n7 _% M7 _+ b　　随着城市高层超高层建筑的兴建，更多的人们在高空工作与生活，他们不可避免地经常俯视楼下景物。除了露地绿化带外，下面主要是道路、硬地铺装和低层建筑物的屋顶。建筑屋顶的表面材料一般采用瓦、水泥、各类板砖和黑色油毡沥青等防水卷材等，无论使用哪种屋顶材料，其高空鸟瞰景观极差。在强烈的阳光照射下反射刺目的眩光，让人不舒服。在鳞次栉比的城市建筑中，如果屋顶花园代替了灰色的混凝土、黑色沥青和各类墙面，那么整个城市的立体绿化景观就会具有柔和、丰富和生机的艺术效果，从而形成多层次的城市空中美景，这对于身居高处的人们来说，如同身处绿化环抱的园林中，这也体现了人性化、高情感的生活层次(图2－3、2－4)。
8 {) A! Z2 D. h: p. @9 i　　2．2．3保温、隔热效能
. r5 P  c1 O" d/ s/ n- Q6 B! H　　没有屋顶花园覆盖的平屋顶，夏季由于阳光照射屋顶的温度比气温高的多，因而，建筑顶层内部空间的温度也比下面几层高的多。不同颜色和材料的屋顶温度升高幅度不同，最高可达80℃以上，而经过绿化的屋顶上，大部分太阳辐射热量消耗在水分蒸发上或被植物吸收，并且由于种植层的阻滞作用，这部分热量不会使屋顶结构构造表面温度继续升高。有关资料表明，夏季绿化好的屋面温度仅20—25℃，有效地阻止了表面温度的升高，从而降低了屋顶下室内温度(图2－5)。
　　
  z" R4 e9 J1 s0 f1 ^/ e　　2．2．4屋顶花园冬季保温作用屋顶花园中一定厚度的种植基质，可以充当一定的保温层作用。如果屋顶绿化是采用地毯式满铺的地被植物，则地被植物及其下的轻质种植土组成的“毛毯”层完全可以取代屋顶的保温层，起到冬季保温夏季隔热的作用。
　　2．2．5屋顶花园的蓄雨水作用
　　建筑屋顶构造做法一般分为坡屋顶和平屋顶两大类。在一般建筑中雨水流经坡屋顶时几乎全部通过屋面流入地下排水管道，平屋顶有80％雨水排入地下。而屋顶花园(绿化)中植物对雨水的截留和蒸发作用，以及有较大吸水能力的人工种植土对雨水的吸收作用，使屋顶花园的雨水排放量明显减少。一般只有30％左右。其优点是屋顶花园所截留的雨水，将在一段时间内储存在屋顶上，并逐渐地通过蒸发和植物蒸腾扩散到大气中去，从而改善了城市的空气与生态环境。
　　
　　3．屋顶花园是城市绿色空间的开拓
　　城市绿色空间不仅指城市地区的树木、山林、农田、河湖等，还包括城市中各类城市绿地——公共绿地、单位绿地、生产绿地、防护绿地和城市、郊区风景名胜区等。这些绿地往往需要专门的空间栽植，这在人口和建筑密度很高的城市不可能实现，因而见缝插针式的绿化成了开拓城市绿色空间的另一个重要手段。在城市中，凡是与建筑物、构筑物相关的空间绿化通常是指屋顶绿化、阳台、建筑外墙以及城市街道的立交桥、高架桥上的绿化。基于上述情况，屋顶花园(绿化)有较广
: Z$ ~+ P4 V! Q泛的发展前景。
2 N. d0 S) F8 \, O( I" }　　
　　4．屋顶花园设计原则
　　4．1生态的原则
3 M' `6 i7 h! s$ |8 d: N3 T　　以植物造景为主，充分发挥绿化的生态效益和环境效益，这是屋顶绿化的基本要求，在屋顶花园建设的同时还要进行环境艺术设计，努力从景观环境设计出发，为居住区居民提供一个高标准的绿色住区空间环境。
　　4．2安全的原则
　　屋顶花园建造在建筑物的顶部，许多植物和园林小品都在高空中，增加了建筑的重量，因此在设计时要以安全为前提，尤其是屋顶荷载与屋面防水问题是屋顶花园建设的关键性因素。
　　4．3精美的原则
- U$ J& f+ A. e/ X& Y  s　　屋顶花园空间有限，造价较高，因此在园路的组织、建筑小品的位置与尺度、地形的处理和植物的选择等方面，应该以精美为特色。
' t% k8 v8 V% u: t; K; M　　4．4经济的原则
" Q6 Z  j4 |  A5 M& u" |3 _2 p! Y　　要考虑实际情况，只有从各环节上节约开支，才能降低造价，避免不必要的开支。
% P( `3 A+ I9 u5 f8 r　　
0 M7 j$ m  {1 e' E! a4 ~! z4 ^# l　　
　　5．屋顶花园的技术要求
) n4 \/ z/ z# y# i  a6 V5 N　　屋顶花园的技术要求主要体现在承重荷载问题、防水排水问题、安全问题三个方面。
　　5．1屋顶花园荷载
　　屋顶花园荷载分为活荷载和静荷载两类。
　　5．1．1屋顶花园活荷载
　　活荷载主要是人及检修工具设备的重量，这些荷载由于花园形式的不同导致其作用位置不同，会使楼板受力状况出现变化，因此要以最不利的组合进行计算，然后进行梁板柱等基础结构的计算。屋顶花园的活荷载数值仅是屋顶设计荷载中的一部分，它与屋顶结构自重、防水层、找平层、保温隔热层和屋面铺装等静荷载相加，才是屋顶的全部荷载。在屋顶花园设计中，屋顶花园的活荷载往往不是控制值，而屋顶花园中的种植区、水体、园林小品等的平均荷载经常超过屋顶活荷载，也就是说，屋顶活荷载只是一项基本值，房屋结构粱板构件的计算荷载值要根据屋顶花园上各项园林工程的荷重大小最后确定。
) W- _& a+ N# B: M4 J0 r# l# \　　5．1．2屋顶花园静荷载
　　静荷载包括植物、种植土、附属层各个结构层以及园内所有的园林小品设施的重量。其中应考虑植物长成的重量，以及按照种植土在湿润时的密度计算等。表一屋顶花园的种植区荷载。
5 z7 E; j. v2 i- T/ O6 l2 w: A　　5．2屋顶花园防水排水
+ k/ }# k: m5 m, E7 j( U9 Z# f4 e　　在建筑屋顶上进行绿化建设，除承重问题外，屋顶的防水和排水与原建筑物的正常安全使用关系非常密切。屋顶防水的成败不仅直接影响到建筑物的正常使用，还关系到建造在屋顶上的屋顶花园的使用寿命。如果屋顶花园建成后发现漏水，必须得把屋顶防水层以上的构造植栽全部去掉，才能彻底找出漏水原因，从而增加工程造价。因此，要严格按照施工要求，作好屋顶的防水与排水工作。
　　5．2．1屋顶花园建成后发生漏水可能有以下原因：
　　5．2．1．1原屋顶防水层存在缺陷
$ J/ P  K& r  }- B: v　　通过防水实验可了解该工程的合格度，一般是堵住排水孔，在屋顶上存放100mm左右的积水，待24h后再检查室内屋顶楼板是否有渗漏痕迹，如果有漏水即刻返工修补。如果在旧建筑的上人屋顶改建或扩建屋顶花园，就更要预先查明屋顶各部位有无漏水现象，最好先将已接近使用极限的油毡沥青彻底建后，再进行屋顶花园的各项园林工程。
　　5．2．2屋面防水方法
　　5．2．2．1刚性防水层
　　在屋顶上铺一层50mm厚以上的内置双向钢筋片，一层细石混凝土，在混凝土中加入适量的微膨胀剂、减水剂、防水剂等外加剂，以提高抗裂、抗渗性能。在屋顶上铺一层4cm厚的细石混凝土，内配双向钢筋。这种防水层较坚固，能够防止根系发达的乔、灌木的穿透，起到保护屋顶的作用，有较好的整体防水性，不容易产生裂缝，使用寿命也长。但它的荷载自重大，一般比柔性防水层重2－3倍。
" ^7 q/ I6 U) b　　5．2．2．2柔性防水层
　　现在大多数建筑物的屋顶都用此方法防渗漏。屋顶花园的建设中常用三毯四油或二毯三油，再结合聚氯乙烯烯泥或聚氯乙烯涂料处理。铺设二层油毛毡和三层涂沥青粘合的一种防水层，在种植植物的地方铺上2era厚的黄沙水泥砂浆，然后再铺人造土；这种做法较经济，荷载也减少，但使用寿命不长。
　　5．2．2．3新型防水材料
　　中国建筑科学研究所等单位研制的JG系列保温防水材料，是一种改热操作为冷操作，利用废橡胶改性沥青作为防水层的防水粘合材料，它具有不透水性、粘性强、耐老化，并克服沥青热淌冷脆等缺点。常用的新型防水材料还有氯丁胶，由两层玻璃布和五层涂氯丁防水材料合成的一种防水层，在屋顶采用这种防水层，防漏性能好，荷载轻，使用寿命长，因而是一种行之有效的防水措施。
　　屋顶绿化时在屋顶四周设挡土墙及栏杆或女儿墙，以免种植介质流失，也可作为安全防护措施，挡墙或女儿墙下部设排水孔和过水网，以便及时排除积水。
　　
$ E9 e! U- k. q, ]　　6．屋顶花园的绿化设计
　　6．1植物选择的原则
　　屋顶绿化的植物配置，要根据使用要求选择植物类型和种类。无论采用哪种方式绿化，都要综合考虑植物生长的各种有利和不利条件，选择合适屋顶绿化的植物，或者采取各种措施创造良好的植物生长环境，形成良好的屋顶绿化效果。
1 j# L: p) v5 f& {0 I　　屋顶绿化的不利因素有：土温、气温变化较大，对植物生长不利。屋顶风力一般比地面大，土层薄，植物易受干旱、易受冻害和日灼，生态环境比地面差等等。
) l( J' G, E( l　　因此，在进行屋顶绿化时，对植物生长习性种类的选择就显得尤为重要，植物的选择主要要依据以下原则：
/ p; r  z( o0 V" ^3 A　　1．耐旱性、抗寒性强的矮灌木和草本植物
$ A7 U! \. K1 q/ ~6 u　　2．喜光、耐瘠薄的浅根性植物
　　3．抗风、不易倒伏、耐短期潮湿积水的植物品种
- w* k* Q* V7 ?9 M. c　　4．以常绿为主，冬季能露地过冬的植物
　　5．尽量选用乡土植物，适当增加当地精品
　　6．2种植基质的选择
　　在屋顶花园的静荷载中，以种植基质的荷重最大，所以要在满足其生长的情况下，尽量减轻基质重量，包括选择种植基质的厚度和材料，关键要选择一些轻质材料如稻壳灰、锯木屑、蛭石、蚯蚓土、珍珠岩、炭渣、泥炭土、泡沫有机树脂制品等。
　　
　　7．屋顶花园的种类
( u( ^  S, e$ q: s6 x　　屋顶花园按照屋顶的高度可分为天台花园、单层、多层、高层屋顶花园等几类，天台花园是现代城市中节约用地的一个反映，它是指在四周都是建筑围护，中间的公共用地远不能满足居民的生活休息的外部环境，因而向地下发展延伸成为停车场、储藏室，并在其地表层建设花园的形式，这种“屋顶花园”承重荷载较大，是完全的室外活动场所南京云锦美地小区中采用了半地下的停车场，各类车辆均放在地下，使地面景观更完整，其地上部分为大型的花园，即为本文所说的天台花园，这种花园面积较大，可布置各类造景要素。单层屋顶花园一般为周围多层建筑的群楼，是为高层建筑提供良好的景观而设，一般采用毯式绿化。高层屋顶花园面积较小，其供水和排水较低层屋顶花园困难，而且屋顶的风力和日照比地面环境有较大差别，在植物种类选择和种植基质上更为挑剔。
　　按照屋顶的坡度可分为水平顶、阶梯式、单坡顶、两坡顶、多坡顶、波浪形、半球形、不规则形等多种。科技的发展使屋面绿化不仅仅停留在水平的屋面上，在新型灌溉技术、固定土壤技术、排水技术以及各类景天植物品种的推广后，人们也可以在不同坡度屋顶上种植植物，从而使屋顶更加贴近自然风格，更人性化(图6－1、6－2)。
　　
　　按照使用功能可分为居住类、绿化科研类、商业服务类等几种。居住类屋顶花园的含义是，在小区居民楼或者私家住宅上设置专供特定的人群服务的休闲空间，空间中的道路、花池、花木、座椅、灯具等为公共或某个家庭使用，一般以造价低廉的普通花草装点优雅的环境就可以了。商业服务类多以赢利为目的，其屋顶花园一般会设置茶座、酒吧等服务设施，植物和小品配置以精美为主，较注重夜晚灯光效果。
2 E- o( [5 r0 r　　按照绿化形式可分为成片种植式、分散和周边式、庭院式等。
　　按照空间开敞程度可分为开敞式、半开敞式、封闭式屋顶花园。开敞式屋顶花园是指在单体建筑屋顶上建造花园，屋顶四周不与其他建筑相接，这种屋顶花园视野开阔，通风良好，日照充足有利于植物的生长。半开敞式是指花园的一侧或两、三面被建筑物包围的空中花园，这种被围护的花园虽然在光照通风条件不如全开敞的好，但在特定条件下可以转化，例如利用墙面垂直绿化，在背风面种植不耐强风的植物，另外半开敞的屋顶花园还为其周围的房屋室内提供隔窗观景的可能。花园的四周被包围起来形成天井式空间，可为四周建筑提供服务，也称封闭式屋顶花园，这种空中花园能给人安全感，但四周的建筑不宜太高，否则会形成坐井观天的效果，心理上产生压抑感。
% w! _4 u/ n4 V3 f　　
　　8．实例分析
　　郦城云楼：郦城云楼位于北京西四环外，东侧紧邻四环路绿化带，西侧为高尔夫球场，视野开阔，可远眺西山美景，西北侧为颐和园，周边环境极为优越，为日本设计师六角鬼丈设计。设计师充分考虑建筑、环境、景观以及建筑的最终使用者“人”等各项要素并对各要素间的关系调整，重新组合，力争创造出与自然共生的建筑环境。因此，在整体规划创意中，设计师充分分析现状地形情况，将用地西侧设计为最高7层的多层叠落式住宅。设计师为体现建筑与环境的共生关系，增加建筑动感及空间的流动性，大胆采用波浪型屋面造型，使建筑与远山遥相呼应达到和谐共生，置身于其中，似清风拂面，浮云掠过，城市的喧嚣立即为大自然的清新所代替。为进一步强调建筑与环境的共融，设计师将波浪型的屋面设计为全覆盖式绿化屋面，使建筑完全融入周围的自然景观。而且设计师坚持将屋顶结构延伸至地面，这样也使得屋顶绿化与地面园林景观融为一体，人的视线与空间均得到较好的延展，真正体现了有机建筑的精髓即“建筑应该是从环境中生长出来的”，同时这样的结构也打破了人们惯性思维中固有的建筑边界的概念，形成你中有我，我中有你的共生关系，营造整体环境的理念以使未来用户能充分享受得天独厚的自然美景。最值得一提的是郦城云楼的屋面绿化设计，该楼的屋面波浪起伏，最大坡度在30度以上，在其上做种植屋面，首先必须考虑固土问题，设计结合屋顶采光圆洞，设计了大量的反梁，用以挡土，将屋面化整为零，同时又保证每个小仓相互连通，以保证降雨时排水的畅通(图8－1)。
4 s  o1 O& N2 ^7 o　　
　　屋面绿化是建筑与园林艺术的结合，有效的弥补了人工环境建设中的生态环境不足，建立起连续的立体绿化体系，增加城市绿化层次，形成新的城市景观，并为城市提供巨大的“氧气库”和赏心悦目的外部休憩空间，达到净化空气调节气候，减弱噪音，美化环境的功效。随着时间的推移屋顶景观带给人的视觉影响是在变化的，例如屋顶花园有季相的变化，屋顶的材质和色彩随着岁月流逝也有其自身的变化，我们应当在生活中使用屋顶景观时注意到这一点。总之，我们应当重视视觉环境对人的行为和心理的影响，把握四维的运动视觉规律，创造舒适宜人的人性场所。