城市屋顶花园的价值与构建——北京某办公大厦屋顶花园设计解析<br/>

城市屋顶花园的价值与构建——北京某办公大厦屋顶花园设计解析

2013-11-16王志勇

绿色科技 2013年1期

关键词：屋顶花园屋顶绿化

王志勇，郑曦

（1.北京市海淀区绿化队，北京100036；2.北京林业大学风景园林学院，北京100036）

1 引言

屋顶花园是指在各类建筑物、构筑物、桥梁等的屋顶、露台、天台、阳台等上面进行绿化造园的统称［1］。其最大特点在于花园是基于人造地面上的，而不是基于土地上的建造。

由于受到建筑屋顶（人造地面）的限制，屋顶花园的造园要素和植物选配受到建筑结构和土层、风与光照等多方面的制约，与在土地上建造相比，更为复杂又关系到相关工种的协调。

屋顶绿化，不应该仅仅把它当做是建筑的简单附属物，而是应当把其视为建筑肌理与建筑空间的有机延伸，城市绿化空间的拓展。屋顶花园是将绿化与建筑的结合最为紧密，尺度一般较小，但是服务的对象较多的模式。它不仅增强了绿化，重要的是将自然融入建筑，是使建筑的生命力得以提高，是保持建筑生态的一种方式。在今天来看，它同时还承载着文化性的传播，是公共空间的展拓，由一个被人遗忘的角落转变成为一个艺术的中心，或者是一个具有人气的活动场。它可以是公司企业培育新生活、体现公司文化和理念的一种全新的部分。

2 屋顶花园的价值

2.1 对城市的价值

2.1.1 增加高密度城市区域绿色空间

据统计，一座城市的屋顶面积大约为居住区的20%。屋顶绿化对增加高密度城区绿地面积、缓解日趋恶化的高密度城市生存环境空间和城市热导效应等具有积极的作用。同时，可以提高城市生活质量，推动建筑节能实施。据科学测定，一个城市如果把屋顶都利用起来进行绿化，那么这个城市中的二氧化碳较之没有绿化前要低85%［2］。屋顶绿化能够节约能源。

如今，城市地面可绿化用地少而价高，占城市用地60%以上的建筑屋顶的绿化，则是对城市建筑破坏自然生态平衡的一种最简捷有效的补偿办法。

2.1.2 作为多层次城市空间的“滤清器”

屋顶花园中的植物与地面植物相比，由于生长地势较高，可以在城市多层次空间中净化空气，成为在城市空间多层次分布的“滤清器”，起到地面绿化所不具备的调节作用。

2.1.3 提供城市生活多元化的新视野

在屋顶上布置花园，能使弃置不用的、被遗忘的屋顶神奇地转变为新的使用功能和兴趣中心，拓展新的使用区域。

随着大众环境意识和品位的提高，优美的环境更具吸引力。架空层的屋顶花园在增加了城市的活力与人气的同时，有着更高的商业价值，也推动城市经济发展。

屋顶绿化还能增加建筑物的附加值，优美的环境一定程度上能够起到聚集人流和吸引商业项目入驻的作用。

2.2 对自然环境的价值

目前，城市用地已处于饱和状态，城市的屋顶和墙体是城市增绿的宝贵资源，屋顶花园很少被打扰，环境优美，可以为小动物和鸟类提供可能的栖息地。布满屋顶花园的城市就是在都市里建立了适合小动物生存的大自然，让人和动物同住一片家园，对建筑节能和保温也有强化作用。

2.3 对建筑的价值

现代建筑大多为平顶房，屋顶多采用钢筋混凝土预制板结构，在预制板上面做隔热防水层，从空中鸟瞰，一栋栋楼群好似戴着黑帽子，建筑冬冷夏热，而屋顶花园可以很好地调节。所以说，屋顶花园对建筑物能够起到保护作用，延长其使用寿命。

2.4 对人与社会的价值

环境有时候在很大程度影响着人们的心理感受，人类的天性都是向往自然的。现代社会节奏很快，处在其中的人们每天经受各种压力，导致精神高度紧张。高密度城市中的建筑屋顶花园使人感受到大自然的气息，在混凝土森林中感受到绿色植物的旺盛生命力，从而产生亲切、轻松、愉悦的心理感受。

同时，屋顶花园还能极大地丰富城市景观的视觉效果，即所谓的第五立面，郁郁葱葱的绿色屋顶花园给高密度的都市环境增添了无限生机和活力。

冰冷的水泥屋顶被绿色有生机的花园代替，也会增加所在的公司和社区的活力，使人们工作心情舒畅，提高效率，同时也拉近了人们之间的关系，使城市生活更加和谐。

3 国外屋顶花园发展现状

当代世界范围内的各个国家都在政策引导和资金上大力支持、推广屋顶绿化和屋顶花园建设。开展比较早的国家都有政府政策法规的支持、规范和引导。

日本东京市政府要求屋顶总面积的20%必须要有植物覆盖。日本设计的楼房除加大阳台以提供绿化面积外，还把最高层的屋顶连成一片，在屋顶栽花种草。德国则更新楼房造型及其结构，将楼房建成阶梯式或金字塔式的住宅群，布置起各种形式的屋顶花园。

4 对北京市屋顶花园发展的思考

4.1 北京市屋顶花园发展概况

北京市是我国发展屋顶花园较早的城市之一，早在20世纪80年代初期就已经开始了屋顶花园的尝试，不断更新技术及方法。目前北京实施屋顶绿化的建筑多集中在绿化条件好、后期养护技术到位、经济基础雄厚的政府部门及公司商业楼。经过多年的发展，屋顶绿化已经取得了一定的进展。

4.2 北京市推行屋顶花园的原因

北京近几年推行屋顶绿化、屋顶改造的力度之大，相比国内其他城市是很少见到的。这些与北京特殊的城市建设背景密不可分。

4.2.1 城市用地紧张

用地紧张是目前北京城市中心区发展的主要矛盾之一，为满足各种城市功能需要，可实现绿化的土地越来越少。北京市内建筑密度大，城市道路密集，高架桥纵横交错，且地价昂贵。在城市中每建造一幢建筑物，就会相应减少一部分绿地。对于北京市区来说，要在建筑之间寻找一片空地进行绿化种植，不仅困难重重，而且成本较大。相比之下，北京市区屋顶面积就要大得多，如果将一般的屋顶利用好，进行屋顶绿化，就能增加大量的绿化面积，提高环境质量。

4.2.2 生态环境危机

北京的城市化进程随着改革开放不断加快，随之而来的不仅仅是经济的繁荣发展，居民的生活水平提高，也带来了很多的生态环境问题，如热导效应、空气污染等，这些城市中的生态环境问题都在催生绿化工作的开展，从2011年起大力推广平原地区百万亩造林工程和市区屋顶绿化建设工程就是政策性的导向。

4.2.3 市容建设需要

北京是全国政治、经济、交通和文化的中心，随着经济的蓬勃发展，北京正在建设世界城市。随着北京市区城市用地越来越紧张，人们开始向上“借”空间，市内建筑的高度被不断刷新，越来越多的人们在高层建筑中生活、工作。而从这些高层建筑往下看，往往看到的却是乱、差且单调的屋顶环境，与整齐的街道绿化环境对比很鲜明。这不仅影响了北京城市的空中俯瞰效果，影响了北京的整体市容，与北京国际大都会的地位不符，还无法满足人们的审美需求。位于海淀公园内中关村会议中心大厦的屋顶花园，景观设计巧妙地结合了屋顶照明灯具，结合原形的采光灯罩，设置圆形的木质座椅，成为花园中独特的设计语言（图1）。

图1 位于海淀公园内中关村会议中心大厦屋顶花园

以上原因都推动了北京市屋顶绿化的建设，近年来在旧建筑和新建建筑都在推行建设屋顶花园和绿化工作，政府会给予一定的补贴。

5 北京市西直门某办公大厦屋顶花园设计

5.1 项目概况

2011年笔者参与了位于北京市西城区西直门北大街某办公大厦屋顶花园的设计建设项目，该大厦分为主楼和副楼两部分。副楼拟作屋顶花园。

5.1.1 场地基本情况

该办公大厦副楼楼顶上阳光充沛，视野开阔，但是风速较快，风沙较大，屋顶总面积为652m2。由于设计并非按照屋顶花园的方式建造，所以不是可以使用的场所。

5.1.2 周边环境

大厦西侧紧邻西直门北大街，交通便利，噪音很大。南侧的转河从大厦前穿过。该办公大厦周边绿地有限，大都作为地面停车场，员工缺少一处交流的场地和闲暇休闲、聚会的空间。

5.1.3 适用人群分析

屋顶花园主要的使用人群是在该大厦工作的员工和进行商务会谈的人员，所服务对象比较集中和单一。建设目的是创造一个员工能够进行交流、聚会和度过闲暇时光的场地，凝炼公司文化的花园。

5.2 屋顶现状限制因素与设计策略

5.2.1 屋顶现状限制因素

（1）副楼屋顶结构并未按建设屋顶花园的要求标准进行设计。大厦原有设计中没有考虑建造屋顶花园，建成后大厦的屋面结构承受荷载的能力有限。因此在考虑实施方案时应该进行处理以保证原有建筑物的结构安全。

（2）屋顶上有多种裸露的设备、构筑物。大厦楼顶有楼梯房、厨房排烟管道房、中部有排气孔和风道，空调冷却机以及管道，设备房与管道相连，使角落的很大面积无法正常利用。

（3）副楼屋顶花园出入口要与主楼相连。考虑到从主楼进入屋顶花园是主要人员进入方式，因此主楼与屋顶花园的出入口空间的设计应该与主楼风格相协调。

（4）从主楼俯瞰屋顶的视觉效果差。从主楼俯瞰现在的屋顶，整体色彩灰暗，场地内构筑物庞大缺乏美感，视觉效果差（图2）。

图2 办公大厦副楼屋顶现状（作者拍摄）

5.2.2 屋顶现状设计策略

（1）实用性和安全性。坚持适用性原则和安全性原则，根据屋面承重情况，结合屋顶花园的景观效果、使用功能等确定屋面承载系统的类型和主要荷载参数。统筹考虑局部荷载和均布荷载的分配，使屋顶花园的使用方便、安全。

（2）种植设计。设计一个精美的屋顶花园，在植物选择上注意植物应适应当地气候条件和种植屋面的高度，宜选择耐寒、抗风、观赏性好、管理粗放的浅根性植物，根据景观要求搭配缓生乔木、灌木、藤本。

（3）整体包装，美化场地。从以上的现状不足中，进行整体的包装设计。将场地中不雅的设施，通过景观的方式进行遮挡和覆盖，以期既能美化环境又能利用场地中的不足，使屋顶花园的设计既经济、安全，又富有创新、独特之处。

（4）闹中取静，休闲交流。整体风格就是结合办公大厦的公司企业文化特点设计，创造一个能够在闹中取静，在小小的场地中感受多变的生活，无需走多远，就能进入一个绿色生态的环境，一个适合工作交流、休闲聚会的场所。屋顶花园要为人们提供优美的游憩环境，由于场地窄小，屋顶上的游人路线、建筑小品的位置和尺度，更应仔细推敲，既要与主体建筑物及周围大环境保持协调一致，又要有独特的屋顶花园风格。

5.3 功能布局

办公大厦屋顶花园的布局分为5大部分。

5.3.1 艺术包装区

格栅墙（竖向管线隔离）：利用场地中现有的纵向的管线设施，通过木质格栅进行表面的包装和装饰。同时在木质格栅旁边种植葫芦这种非常有意思，富有原野气息的植物，进行立体绿化，艺术的遮挡，吸引人们的关注。在秋季也能收获葫芦，作为企业内部的一种特殊的奖励品，进行雕刻进行工艺展示或者用作其他。经济适用，新颖别致。

横向管线隔离：这些横向的管线高于楼层地表，因此利用这种高差，营造多变的地表空间。管线之上铺设木质地板，设置台阶与楼层相接。在小小的空间中能上上下下，多方位体验。在木质平台之上，冬季铺设白色卵石，其余季节布置盆栽，使咫尺之内四季景致丰富多样。

木平台结合跌水，增加水的声音，隔离外界汽车鸣笛的噪音，成为独特的生态隔离噪音的方式，使整个场地更加宁静、灵动、活泼。池中养鱼，种植少量水草，点点设计，处处景致。公司员工可以取一把座椅，欣赏平台之境，享受午后的阳光。或几人一起聊天会谈，十分惬意。

特色管线隔离：在营造空间的同时，将不利因素进行艺术的遮挡和包装，通过其他装置的设计化腐朽为神奇（图3）。

图3 格栅墙、木质平台（作者拍摄）

5.3.2 聚会草场

聚会草场是将场地进行草坪铺设，纯净的草地减少楼层的荷载，使设计多元化，是此处的员工party举办、节庆活动、公司小型仪式以及小型运动的场所。提升绿化空间和品位。

5.3.3 缤纷花圃

缤纷花圃是利用适合北京屋顶花园生长的乔木、灌木、草本等植被进行配置，成为真正的花园。主要景观有景观油松，与置石相配，是中国传统园林文化的一种体现。沿路线多以2年生、多年生花卉为主。在行走间体验色彩多变、花香满溢、层次多样的花园。这些植物都管理粗放，生命力强。藤本植物与廊架和格栅相映成景。为了防风的需要，楼层边缘种植篱状常绿乔木如桧柏篱等（图4）。

图4 缤纷花圃（作者拍摄）

5.3.4 阳光房

结合楼梯房设计为阳光咖啡吧。阳光房的下层就是公司的会议中心，在会议期间可当花园来使用，成为公司文化性培育的场所之一。结合公司的企业文化的核心理念——聚合点滴，创生无限，利用了节能的特色，在室内使用索乐图节能灯。这种灯的基本原理是通过采光罩高效采集室外自然光线并导入系统内重新分配，再经过特殊制作的光导管传输和强化后由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到任何需要光线的地方。从黎明到黄昏，甚至雨天、阴天，索乐图光导照明（又称“导光管采光系统”）导入室内的光线仍然很充足。既能够满足阳光房的灯光需要，又节能环保，充分体现了设计的实用性。

5.3.5 入口景观廊

出入口是与主楼内部相联系的空间。主要考虑室内外的过渡关系，通过景观廊的设计缓冲了室内外的变化，同时也能作为欣赏外部花园的凭借和被欣赏的景观处理（图5）。

图5 入口景观廊（作者拍摄）

5.4 技术策略

5.4.1 屋顶荷载

屋顶花园现有荷载500kg，设计尽量不超出荷载范围。增加的荷载主要包括种植土、植物、防排水构造材料、附加建筑、蓄水层、其他造景用材和上人荷载等。这些荷载尽量都选取轻质的材料。高大乔木的种植应尽量地规划到承重的梁、柱、墙上，使荷载合理分散，特别是花架等小型建筑原则上必须放到屋顶的承重结构部位，使设计出来的屋顶花园对整个房屋建筑传力明确，结构体系安全、经济、合理。

5.4.2 屋顶构造

（1）排蓄水层：一般包括排蓄水板、陶粒和排水管等不同的排蓄水形式。设计中排水板是采用了20高PE聚乙烯凸排水板。排水板之下是蓄水保护层。

（2）分离滑动层：一般采用玻璃纤维布或无纺布等材料，用于防止隔根层与防水层材料之间产生粘连现象。本案例中采用了PE分离滑动保护膜。

（3）隔根层：一般有合金、橡胶、聚乙烯和高密度聚乙烯等材料类型，用于防止植物根系穿透防水层。本设计中采用了4厚铜复合胎基改性沥青耐根穿刺防水卷材。

（4）原屋面层：包括建筑屋面的防水层、找平层、保温层、隔汽层、找坡层、结构层（图6）。

图6 屋顶构造剖面（作者绘制）

5.4.3 屋顶防水和排水

防水层的处理是屋顶花园的技术关键。屋顶花园的排水系统采用有组织排水，由排水沟、排水口、落水管组成。屋顶花园给水，可以有效利用降雨，但由于夏季光照强、温度高，因此可以建立灌溉给水系统。考虑到屋顶花园的特殊地形条件，应尽量选用喷灌和滴灌等节水灌溉方式。

排水系统的设计和安装也非常重要，它将直接影响到防水问题。考虑及时排除绿地表面积水以及土壤中多余的自由水。一般通过屋面坡度和安装合理的排水管或排水板排至屋面排水沟或排水管。

5.4.4 植物配置和种植基质

（1）种植配置的原则。北京属于暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。根据北京的气候条件，选择屋顶绿化植物时要选择喜阳性的、耐寒、耐旱、耐热、耐贫痔、生命力旺盛的浅根性植物，还必须属低矮、抗风、耐移植的品种。

在屋顶花园植物配置时根据北京四季分明的特点，利用四季分明的植物景观季相显示强烈的北方植物景观特色。

选用乡土树种，体现地方特色。植物层注意植物的合理配置，适地适树。

（2）植物种类选用。花卉选择以宿根花卉为主，一二年生搭配种植。如景天类、金盏菊、石竹、花毛茛、荷包牡丹、耧斗菜、风信子、花毛茛、蔓锦葵、鸢尾等。

藤本植物选取了葫芦、紫藤，与花架、格栅相得益彰。乔灌木选取观赏性好，同时抗风、喜阳、轻质的进行栽植。如紫薇、黄刺玫、紫叶矮樱等。常绿和落叶相搭配。种植造型油松作为景观中心，以其独特的造型和坚强的气质增强屋顶花园的文化气息。桧柏成行种植，起到了防风的效果。

（3）土层选用。种植基质层多采用轻质材料，如人造土、蛙石、珍珠岩、泥炭土、草炭土、腐殖土、沙土和泥炭土混合花泥等。过滤层可以防止种植土中的小颗粒及养料流失，堵塞排水管道。排蓄水层一般包括排蓄水板、陶粒和排水管等不同的排蓄水形式。排水层是用20～30mm粒径的碎石或卵石，厚度为100～150mm，可以迅速排出多余水分，有效缓解瞬时压力，并且可以蓄存少量水分供植物生长。隔根层用于防止植物根系穿透防水层。

（4）防风设计。楼顶风大，因此在条件允许的情况下，加设了栅栏和边界墙来保护花园。同时考虑风的穿透性和建筑物的牢固程度，在本案例中，通过选择抗风植物和植物篱来阻止大风的侵扰。