当代居住建筑屋顶形式与空间

李辉政

（永州职业技术学院建筑系，湖南永州 425000）

0 引言

屋顶是建筑最上层的覆盖部分，用以承受各种屋面作用的屋面板、檩条、屋面梁组成的部件或以拱、网架、薄壳和悬索等大跨空间构件与支承边缘构件所组成的部件的总称。按建筑外形和结构形式屋顶可分平屋顶、坡屋顶、拱形屋顶、悬索屋顶、薄壳屋顶、折板屋顶等，其中拱形屋顶、悬索屋顶、薄壳屋顶和折板屋顶往往用于大跨度公共建筑或工业厂房，居住类建筑屋顶主要采用平屋顶和坡屋顶[1]。屋顶空间是居住类建筑的重要功能组成部分，是设计师们进行造型和创意设计的常用部位，也是建筑风格和建筑文化表现的重要部位。居住类建筑屋顶表现形式的适宜性与建筑所处的区域、气候、文化背景、屋顶的具体功能及结构受力特点密切相关。具体来说，居住类建筑屋顶主要具有三个方面的功能：一是防御自然界的风、雨、雪、太阳辐射和冬季低温的影响；二是协调建筑风格，适应周边文化环境；三是承受作用于屋顶上的风荷载、雪荷载、屋顶自重、地震作用等。因此，屋顶设计必须满足防水、排水、保温、隔热、造型和色调适度、抵御侵蚀、结构承载和坚固、耐久等要求。

1 屋顶功能与热工措施

居住类建筑是用来供人居住的场所，它们的空间、形态组合及流通关系与使用功能密切相关，在屋顶的选择上主要采用平屋顶和坡屋顶。平屋顶构造简单，方便施工和维修，还比较节约材料。平屋顶顶面开放、宽敞，如果做成上人屋面，则便于利用，可以做成露台、屋顶花园、屋顶蓄水池等，既保温、隔热，又生态、环保，给人提供舒适的休闲空间。平屋顶周边有女儿墙围护，设置天沟，可防止冰雪、雨水和屋面材料自由滑落，广泛用于各类居住建筑中。坡屋顶由斜板组成，坡度一般大于10%。屋顶坡度的大小是由多方面因素决定的，它与屋面选用的材料、当地降雨量的大小、建筑造型要求、屋顶结构形式等有关。坡屋顶多在民居和部分多层住宅房屋，特别是别墅上运用，如今在高层建筑的局部屋面也有采用坡屋顶的（如图1）。 现代建筑的坡屋顶起源于传统建筑，而又超越传统建筑，它大多是用现代的钢筋混凝土结构代替了原来的传统木结构承重，相当于在平屋顶的上面加上一个坡顶阁楼。阁楼作为附加部分，对下部楼层保温、隔热效果明显，防水、排水优于平屋顶，同时方便改变屋面简单枯燥的造型，设计出各种线条优美、层次错落的创意作品。阁楼部分的高度往往不高，空间不能充分利用，只能计算部分建筑面积，但要较平屋面耗费更多的屋顶材料，况且施工和维修困难，所以增加了房屋的单方造价。

图1 高层小区

我国地域广阔，各地气候千差万别。全国范围内按气候来分，大致可分为Ⅰ～Ⅶ七类地区：按热工来分，可分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区及温和地区[2]。严寒和寒冷地区分Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ四类，如齐齐哈尔、延安、禾田、拉萨。由于这四类地区一年中低温时间比较久，冬季风力大，下雪和冰冻持续时间长，雨量相对不多，需要重点考虑防寒保暖，宜采用平屋顶，不适于采用瓦片类自由排水式坡屋顶或坡檐，因为年长日久，在风、霜、雨、雪的侵蚀下容易出现屋面瓦片等材料脱落；如果采用非瓦片类坡屋顶，应设置天沟等有效的建筑构造设施避免冰雪和雨水自由滑落。夏热冬冷地区和夏热冬暖地区分Ⅲ、Ⅵ两类，如重庆、零陵（属于湖南省永州市）、广州。这些地区的建筑必须满足夏季防热、遮阳、通风、降温要求。同时，这两类地区一年四季雨量充沛，屋面防水、排水是要充分考虑的一个环节，所以更适于采用坡屋顶。温和地区分Ⅴ一类，如昆明。昆明一年中气温适度，夏季不太热，冬季不太冷，而雨量丰沛，所以采用坡屋顶对防水、排水更有利。总的说来，对于夏季炎热，需要隔热通风的地区，坡屋顶有阁楼架空层，顶层室内空间显得更凉爽；对于一年中雨量丰沛的特点，需要重点考虑屋面防水、排水，坡顶也是有利的。如果是多高层建筑采用坡屋顶，应采用天沟有组织排水，如果采用自由排水，则对房屋外墙产生影响，对建筑周边的车辆、行人也会产生不便（如图1、图6）。对于屋顶形式的选择，还要考虑风力和风向的影响。对基本风压比较大的地区，如海岛、海岸、湖岸的高层居住建筑不宜采用瓦片式坡顶，并且不管采用坡顶还是平顶，都应采用带女儿墙的内天沟，并保证女儿墙的规范高度。

2 屋顶形式与区域文化

坡屋顶作为中国传统建筑中重要的构成部分，有着极为丰富的文化内涵，是中国传统建筑的浓墨重彩之处，因为它在单体形式、群体组合、与环境的结合等方面取得了很高的成就。就传统坡屋顶的形式而言就有硬山、悬山、歇山、庑殿、攒尖、十字脊、重檐等。它们造型十分丰富：远远伸出的屋檐，富有弹性的檐口曲线，轻盈舒展，由举架形成的稍有反曲的屋面，微微起翘的“翼角”，体现了中国传统建筑的独树一帜和建筑文化的博大精深，至今为广大设计师们所追崇[3]。这是现代平屋顶建筑所不可同日而语的。由于屋顶空间形式对建筑的风格和传统文化定位占有重要的比例，所以屋顶设计应与建筑的用途、文化背景和区域环境和谐共存，相辅相成。如何传承和发展传统建筑屋顶空间的文化魅力，既彰显现代建筑的风格又与传统建筑和谐共存是现代建筑师需要认真考虑的问题。以零陵（现属于湖南省永州市）为例，这是一座具有2000多年历史的古城，文化源远流长，造就了许多古建筑群，例如目前保存尚好的国家级历史文物保护单位，如文庙，周家大院等。文庙地处城中，却独具风味。大成殿采用灿烂夺目的黄色琉璃瓦歇山重檐顶，端庄大气，檐下阴影里用蓝绿色加点金，朱红色屋身，再衬花岗岩石台基，各部分轮廓分明，使建筑物产生独特而强烈的视觉效果和艺术感染力，更加富丽堂皇（图2）；“周家大院”古建筑群（图3），为一般民居建筑，地处乡野，采用了青灰色的砖墙瓦顶，质朴而宁静，融入青山绿水自然环境之中。这两处传统建筑无论在规划布局方面，还是在屋顶文化考量方面作出了表率。可是长期以来，零陵对传统建筑的保护和仿古文化建筑的修建还是不到位的，曾几度在全城范围内掀起了“坡屋顶，琉璃瓦”的规划建设高潮，“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，点多面广，但虎头蛇尾，最终草草收场，沉寂下来，先后留下如香零山大厦（图4），怀素公园汽车站等，与周边建筑风格迥然不同，形单影只，显得很不和谐。目前零陵正在筹划创建国家历史文化名城，为了提升城市的文化品味，在城南修缮了一部分古建筑，也做了一些仿古装饰，如人民路仿古装饰工程（图5），垠地广场的住宅楼等。这些仿古建筑或装饰特别注重了屋顶空间的表现形式，采用了青灰色小片瓦和风火山墙，但形不聚而神散，缺乏传统建筑文化的氛围，与“天人合一”的境界相距甚远。随着城镇化的发展，高层建筑在零陵城北和城东如雨后春笋般拔地而起，设计人员为了彰显建筑特色，附庸风雅，纷纷设计成形态各异的坡顶、坡檐（如图6）。设计成坡屋顶、坡檐，利用屋顶做些造型，这也无可厚非，但在古城区和沿江路（从南津渡大桥到萍洲大桥）的建筑，在规划审批方面应充分顾及到“文化古城”的内涵，既要加强对古建筑的保护，又要加强仿古居住建筑与周边环境的和谐共存，避免遍地开花，散而不聚，而应形成沿江古城风光带整体风貌，从而提升城市的文化品味。总而言之，宜在合适的区域（古城及周边），适宜的环境下整体布局仿古文化建筑，并且选择适宜的传统屋顶形式，而在新城区宜采用具有现代特色和创意的平顶造型。

图2 零陵文庙

图3 周家大院内的子岩府

图4 香零山大厦

图5 人民路仿古装饰

图6 高层局部坡顶小区

3 地震作用与抗震措施

我国是构造地震频发地区，从2008年汶川大地震至今，短短几年，已多次发生震级在6级以上的地震，并且震源深度都是在20km以内的浅源地震，破坏程度更大，对人们的生命和财产会造成巨大损失，所以我国大部分地区是要按建筑抗震设计规范考虑抗震设防的。对于抗震地区，建筑设计应根据抗震概念设计的思想力求建筑形体平面形状和立面、剖面的变化的规则性。在利用屋顶空间（如楼梯间、电梯机房、屋顶水箱、女儿墙等）做些造型和创意设计（如图1），以体现建筑风格和特色时，应意识到这些突出屋面的局部空间，由于抗侧刚度小，极易产生 “鞭梢效应”，会成倍放大地震的作用效应，导致结构和构件出现较大的裂缝，甚至破坏[4]。从汶川大地震和雅安大地震中大量受损而未倒塌的房屋来看，突出屋面的构件往往是破坏最严重的。如芦山县人民医院门诊楼，建于汶川地震之后，并采用了隔震技术，在雅安地震时，主体结构良好，但是屋顶部件受到了一定程度的损坏，芦山中心学校屋顶空间则损坏相当严重。所以对于居住建筑，其抗侧力构件的平面布置宜规则、对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化，不管是高层还是多层，不管是平顶还是坡顶，只要是抗震设防地区应减少屋面局部突出部分，谨慎考虑造型，并保证突出部分与主体结构的可靠连接。

4 结束语

在城镇化大潮的推动下，我国建筑行业正是蓬勃发展时期，多高层居住类建筑如雨后春笋般地拔地而起。此过程中，既要加强对传统建筑的有效保护，又要促进现代化新城的繁荣发展。宜在总体规划、建筑形态和风格的把握上加大力度，而屋顶对建筑风格、文化的影响举足轻重，所以应重视建筑屋顶空间表现形式的适宜，既要彰显传统建筑的韵味，也要突出现代建筑风格；既要欣赏到平屋顶上的创意设计，又要欣赏到坡屋顶上的优美风姿；既要在建筑上出奇制胜，独领风骚，又要在结构上安全可靠，防患于未然。

[1]刘淑婷.中外建筑史[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]同济大学，等.房屋建筑学[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[3]建筑结构荷载规范GB50009-2001[S].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[4]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.