浅析我国屋顶花园存在的问题及设计构建方法

吴 军，高新宇，桑 潇，刘丛丛，李鹏波

（天津城建大学，天津西青 300384）

国外屋顶花园最早可追溯到公园前6 世纪，著名的古巴比伦“空中花园”是最早的屋顶花园作品，被誉为世界七大奇迹之一。随后，屋顶花园得到持续发展。在国外，意大利的橡树塔屋顶、俄国的克里姆林宫屋顶花园、德国拉比茨屋顶花园等是早期屋顶花园的典范。20 世纪50 年代后，由于经济社会的不断发展，城市生态环境受到严重的破坏，世界各国开始重视景观设计中的生态效益，屋顶花园建设受到重视，以德国和日本为代表的国家和地区政府实施激励性的政策，屋顶绿化取得了较大的发展，并逐渐形成完整的技术体系[1]。

我国古代建筑大多数是木质坡顶结构，不宜进行屋顶绿化，因此在古代几乎没有屋顶绿化。我国的屋顶绿化最早始于20 世纪60 年代初，南方城市如重庆、四川等地出现在屋顶种植蔬菜、水果等经济作物情况。20世纪70 年代，在广州东方宾馆的屋顶上建成了第一个屋顶花园。到2000 年，随着我国经济社会的迅猛发展，城市化进程加剧，人们开始意识到城市生态环境对于经济社会发展的重要性，屋顶花园才逐渐出现在大众视野中并被人们所接受[2]。屋顶花园技术水平也在不断地提高和完善，如屋顶植物的选择、栽植基质、蓄排水等相关的技术以及新材料的研究上也取得了很大的进步。同时地方性的相关法律法规也在不断制定和出台。

1 屋顶花园的概念

屋顶花园是指在建筑屋顶上，通过选择小型乔木、灌木、地被植物及草坪等绿化植物构建绿色植被环境，通过设置园路、座椅以及亭、廊、水池等园林小品设施，构建人们休憩游览的人文环境，形成集绿地功能和游览休闲功能为一体的城市开放空间。与简单的屋顶绿化相比，屋顶花园除了要满足景观上的需求，对植物、小品等进行合理配置外，在屋顶荷载设计、给排水设计和施工管理等方面有更高的要求，尤其是为满足植物生长的需求，土壤种植基质要达到20～60cm 厚度。

2 屋顶花园类型

屋顶花园按照功能使用的角度可以划分4 个类别：公共休憩类、家庭屋顶类、商业盈利类和科研生产类。

2.1 公共休憩类屋顶花园

公共休憩类屋顶花园除了景观绿化之外，其主要目的是为建筑物内的人们提供室外休闲游憩活动的场所。使人们虽然足不出户，但依然能感受到绿化景观带来的体验（图1、2）。因此，这类屋顶花园在满足基本的植物种植、小品安放的同时，也要充分考虑使用者的需求[3]，活动空间宜适当加大，避免设置太多多余的小品，以观赏类的花灌木和草坪为主。

图1 （图片来自网络）

图2 （图片来自网络）

2.2 家庭类屋顶花园

随着经济和社会的发展，新型的居住模式不断涌现，很多普通家庭也有了属于自家的小型屋顶花园。家庭式的屋顶花园一般在自家阶梯式住宅和别墅式住宅的天台或露台上建造，面积大的会建造花架、小品等景观设施，面积小的仅以养花种植为主。大多数是根据主人的习惯和喜好设计的，一般面积不大。通常选用具有趣味性的植物，利用藤本或者垂直绿化来进行装饰（图3、4）。还有一种是在公司写字楼的楼顶，为员工提供休憩场所，或者以接待客户洽谈业务为目的。这类屋顶花园通常会选用观赏性较强的园林植物，形成茂密的植物景观，并通过设置小品，凉亭等来传达企业文化。

图3 （图片来自网络）

图4 （图片来自网络）

2.3 盈利类屋顶花园

在星级宾馆、酒店等建筑物的屋顶或中间楼层，为了给客户增设游乐环境，为人们提供夜生活场所等目的而建设的屋顶花园，通常会通过开办露台舞台、茶会、音乐会等以招募游客、招揽生意，以获取经济利益为宗旨（图5、6）。这类花园不仅绿化环境较好，还会增加较多的景观设施，满足人们不同的需求，因此功能多、投资大、档次高是这类花园的主要特点。这也是这些商业建筑、酒店的部分收入来源。这一类的屋顶花园植物种植、小品设施精致小巧且时尚，场内会设置成酒吧、茶座、露天泳池等等，满足这类消费人群的基本需求。

图5 （图片来自网络）

图6 （图片来自网络）

2.4 科研、生产类屋顶花园

此类屋顶花园以科学研究、生产为主要目的，其植物配置主要是为了进行栽培试验[4]。但这类花园在建设过程中也会在追求科学研究和学术价值的同时，美化花园环境，做到科研和欣赏两不误。同时对于科学研究出来的成果，也可以进行出售，以获得部分经济收入，弥补科研经费的不足。（图7、8）。这类屋顶花园一般不对外开放。在花园的建设布局上以满足科研为主要目的，兼顾美观。在给水、施肥、照明等配套设施的配置上，力求完备，以满足科研、生产等多方面的需要。

图7 （图片来自网络）

图8 （图片来自网络）

3 屋顶花园存在的问题

3.1 建筑荷载达不到要求

荷载问题是影响屋顶花园得不到大力推广的一个重要问题。特别是已有老建筑在当初的建筑设计方面没有考虑将来建设屋顶花园的需求，因此不能满足建造屋顶绿化的荷载要求。而改造老旧建筑屋顶，需要慎重地进行重新设计改造，其建设成本较高，建筑的安全性难以保障[5]。因此，对于大量的老旧建筑，如何通过改造，使建筑屋顶承重能力满足建造屋顶绿化的荷载要求，是当前大部分城市屋顶花园推广所面临的首要问题。

3.2 屋顶花园专业技术人才缺乏

一个屋顶花园项目的建设涉及了建筑学、给排水、风景园林、植物学、土壤学等多个学科，需要多学科交叉才能完成一个合格的屋顶花园设计建造。如涉及荷载等建筑力学方面的问题需要由建筑专业的人员解决，设计土壤构造的问题需要土壤学专家解决，设计园林植物选择、景观造景方面的问题需要风景园林专家解决，设计给排水、灌溉、肥水管理等多方面的问题都需要相应学科专业人员参与解决相关问题，但是屋顶花园是一个很小的项目，没有相应的综合的专业机构和组织来统筹，更不可能一个人具备各专业的知识，因此有针对性的专业技术人才缺乏也是限制屋顶花园发展的一个重要原因。另外，屋顶花园施工不同于地面施工，其蓄水排水系统、土壤构成结构、植物栽植技术等方面都要根据屋顶花园的特点进行合理安排，这方面的专业团队和工程技术人员也极度缺乏[6]。

3.3 缺乏强制性政策法规

目前，关于屋顶花园方面的政策性文件虽然各地都有出台，如四川地方标准《蓄水覆土种植屋面工程技术规范》《成都市屋顶绿化及垂直绿化技术导则》、上海市静安区发布《关于上海市静安区屋顶绿化实施意见（试行）的通知》《北京市屋顶绿化规范》等，但是这些文件大部分是从技术层面对屋顶花园的建设和实施进行了规范，或者对屋顶花园的建设提出了非强制性的要求，囿于屋顶花园的建设、管理和运营的实际成本远高于地面绿地，屋顶花园并没有较好地开展[5-6]。

3.4 建设和管理资金问题

屋顶花园高昂的后期养护管理成本是阻碍屋顶花园顺利推广的另一个重要原因[6-7]。屋顶绿化的后期养护管理除了对植物、景观设施的养护管理外，还涉及到建筑屋顶的排水，防水等构造层方面的养护管理，并且这部分内容养护管理如不到位，会造成较大的损失和影响，因此，屋顶花园的后期养护费用也相应地比普通绿化形式高出许多。从当前屋顶花园建设管理情况分析，不管是房地产开发商开发的住宅屋顶花园、还是企事业单位办公楼上的屋顶花园，或是政府全额出资的公共建筑上的屋顶花园，在后期的养管中，都或多或少地存在着屋顶排水防水的问题，其中资金投入不足是问题的关键。

4 屋顶花园设计构建技术

4.1 防水和阻根设计

屋顶花园建造首要解决的问题就是屋顶的防水问题。由于植物根系会对屋顶的防水结构造成破坏，阻根设计也是屋顶花园首要解决的关键技术问题。屋顶花园的防水等级要求在Ⅱ级以上，在屋顶花园防水层的设计上，应选择轻质强韧、防水性能良好的防水材料，常用的主要有沥青类材料、合成高分子类材料和双组分防水材料等。对于使用卷材防水的做法，其工艺做法要保证卷材搭接符合规范要求，搭缝牢固，接缝均匀，密封性好[8-9]。

为了有效防止植物根系生长破坏防水层和屋顶，在屋顶普通防水层完成后，还应该进行阻根层铺设。常用材料有聚乙烯土工膜、聚氯乙烯卷材、聚烯烃卷材等[5]。

4.2 栽植基质选择

在屋顶荷载达到要求的基础上，屋顶花园的栽植基质可以使用比重较大的田园土，以节约建设成本。田园土全盐含量应该小于0.3%，pH 值在7.0～8.3 之间，有机质含量大于1.3%，土质疏松不板结，不得含胶泥及杂物等。还可以通过添加草炭、蛭石、山皮砂等土壤改良材料来增加土壤的透气、保水、保肥效果，满足植物生长的需求[8-9]。

4.3 蓄排水设计

为保证水资源的综合利用，屋顶花园需要综合考虑土壤的蓄排水设计。在雨天和浇灌时能够蓄积雨水和过量浇灌水，为灌溉提供水源。在雨量过大时又能够较好地排水。排水设计一般采用排水层和过滤层相结合的排水设计方式[8,10]，常用HDPE 排水板或者砂石作为排水层，以排除多余的水分，可以有效防止栽培基质中的颗粒物及养料随水流失，造成堵塞管道等不良后果。

4.4 植物选择与设计

屋顶花园的绿化植物选择，应充分考虑建筑自身结构特点和自然因素影响，选择抗风、耐寒、抗旱性良好的植物品种[2-3,7]，另外还要考虑植物的观赏性和生态环境改善功能等。植物配置以小乔木+灌木+地被植物+攀援植物结合为主，小乔木栽植要注意避开风道，花灌木植物可选择当地乡土植物，也可以景观驯化培育的耐性强，观赏价值高的植物品种，增强景观适应性和观赏性。地被植物可选择八宝景天、金边麦冬、马蔺、佛甲草、绣线菊、蛇莓等。攀援植物可以在女儿墙或者景观墙体附近种植，形成绿色立体绿化。

4.5 灌溉系统设计

基于屋顶花园土层薄、不连接地下水、水分散失快等特点，屋顶花园的灌溉系统一般采用自动灌溉与人工浇灌相结合的方式[11]。一般在基质层下设置蓄排水层，铺设给水管道和渗水管道，地表面设置微喷装置，根据土壤含水量适时补充水分；地下设置自动吸水装置，模拟地下水，通过毛细作用给土壤补充水分。灌溉用水可用蓄积的雨水、经过处理达到绿化用水标准的中水，可大大减小后期的养护用水成本。

4.6 景观小品及设施

为增加屋顶花园的景观性，满足花园游憩功能的需求，屋顶花园一般应设置花架、景墙、凉亭等园林景观小品，方便人们在花园中休闲、观光、游玩等。随着现代科技的发展，屋顶花园还可以设置生态节能装置，现代网络科技装置等，使人们在观景、游玩的同时，也能近距离地接触这些绿色环保节能设施，接受科普教育，并能享受现代科技带来的便利。

4.7 施肥管理

由于屋顶花园基质材料厚度和重量的限制，施肥是屋顶花园管理的一个重要方面。屋顶花园肥料应以有机肥为主。有机肥具有长效性，并且在增加土壤肥力的同时还可以使土壤疏松，利于植物的生长发育。有机肥施肥应该采用埋在土壤中进行施肥的方法，不要直接撒在土壤表面，避免不良气味造成空气污染。如果选择速效无机肥，施肥可以结合灌溉进行，要注意少量多次[6,11]。

5 结论和展望

随着近些年我国对城市生态环境的重视，在城市建成区绿地面积已经没有办法再增加的现实下，作为城市绿地重要组成部分的屋顶花园，逐渐成为城市生态环境建设的一个重要目标，在推动屋顶花园的建设发展的过程中，需要通过政府的行政管理功能加强支持力度，强化屋顶花园的建设要求。随着自动化控制、大数据、5G 技术等的发展，在屋顶花园设计构建方面，应该从屋顶花园水系统自动化控制管理、植物材料的引种驯化、屋顶花园的工程质量把控等方面加强屋顶花园的技术研发，使屋顶花园更好地造福于人类。