屋顶绿化设计探讨

和晓艳

(南京林业大学，江苏 南京 210037)

近年来，随着人们对生态环境和可持续发展意识的逐渐增强，屋顶绿化逐渐被人们所熟悉。因此，屋顶绿化作为一种新兴的园林化手段得以迅速发展。为城市大量闲置的未得到充分利用的平面屋顶提供了经济便捷的途径，成为利用城市屋面空间的有效方法。

1 我国屋顶绿化现状

屋顶绿化作为新的绿源，我国很多城市认识到其对城市环境的重要影响。但是，屋顶绿化在我国发展多年来一直没有建立一个统一的行业标准模式和规范的施工工艺，致使屋顶绿化在实际操作过程中暴露出许多缺点与不足，例如屋顶荷载超标，不能长时间的抗渗防漏，建造成本较高，植物配置不合理，土壤流失，水环境污染等问题。随着对屋顶科学技术的研究和在屋顶绿化建造中的不断实践，这些问题将会逐步得到改善和解决。我国在2010年上海召开的世博会的园林建设中，对屋顶绿化也进行了新的探索与实践。在园区的建设中运用了生态与环保技术，设计了可上人的屋顶绿化景观:屋顶绿化的建造使建筑物的能耗大大降低，并能通过屋顶植物的蒸腾作用调节室内温度。在夏季，屋顶绿化达到一定规模就能降低建筑区域的温度，改善建筑小气候。结合建筑设计的服务性，园区有效地将屋顶做成可上人的绿化景观设施，将屋顶绿化与活动、休闲娱乐结合在一起，增加了人员逗留，休憩的平台空间[1]。

2 屋顶绿化的功能

屋顶绿化能有效的增加城市绿地面积，改善城市居民的居住环境条件，提高人民的生活质量，改善日益恶化的城市空间环境，改善城市道路和硬质铺装取代了大部分的自然土地和植物的现状，同时对改善城市生态效应、美化城市环境都有着极其重要的意义。

2.1 保护建筑物屋顶构造，延长屋顶使用寿命

对于平屋顶建筑来说，屋顶承受了超过100℃的年均温差和超过日均60℃的温差，所以屋顶构造的破坏在大多数情况下是由屋顶防水层温度应力引起的。一般情况下，紫外线辐射和较高的臭氧层比率都是加速防水层老化的主要原因，最终逐渐导致屋顶材料的收缩、裂缝、损坏而形成渗漏[7]。如果在屋顶建造了屋顶绿化，在改善屋顶巨大温度变化的同时，还可对屋顶及其构件起到一定的保护作用。屋顶有了植被层的保护，日温差最大仅有15℃，屋顶所承受的年温差也不会超过35℃。另外，屋顶绿化的建造还可对屋顶防水层形成保护，能避免恶劣天气、人为破坏和烟花爆竹带来的威胁从而延长屋顶的寿命。

2.2 提高城市环境景观质量，延伸城市空间

屋顶绿化将地面花园延伸到了屋顶平面，为城市空间提供了新的场地和使用方式。屋顶绿化还带来了其他的附加价值，优美的景致、新鲜的空气和足够的私密性。同时屋顶绿化还提升了工作、生活的环境，还为人们营造了休闲娱乐的空间。

屋顶绿化可以在视觉上提升城市的景观质量。生长繁茂的绿色屋顶形成一个个绿色的岛屿，使单调的灰色城市展现出了绿色的景致，有助于调节人们的身心健康。即使是在郊区和农业区也可以建造屋顶花园，将工业建筑与自然景观和谐地统一起来。

2.3 屋顶绿化的生态功能

屋顶绿化所具有的生态效益不可忽视。它能缓解城市热岛效应:经过绿化的屋顶表面可以通过蒸腾作用和湿润干燥的空气来减少城市热岛效应，为周边的建筑和公寓提供良好的气候环境;同时，屋顶绿化还可以增加自然界的有效生态面积，为人类和动植物开辟出全新的活动空间，用于弥补城市的扩张而破坏的城市生态系统[8];目前，我国城市空气污染的问题已经日益严重，尤其是一些一氧化碳、氧化氮、挥发性有机化合物和柴油废气物质的组合对人体的健康造成了危害，屋顶绿化植物可以有效吸收这些有害物，从而减少空气粉尘，使城市天空清亮起来;此外，屋顶绿化还能保温隔热:绿化过的屋顶可以减少空调和能源的消耗，可以使建筑增加一层隔热层。相关的实验证明，与未进行绿化的屋顶相比，经过绿化后的屋顶的温度较低。炎热的夏季，当温度达到30℃时，未经过绿化的地面温度已达到难以忍受的40℃左右，而实施了绿化的屋顶基层10 cm处，温度则是舒适的20℃[9]。

2.4 屋顶绿化可减少屋面排水，减轻城市排水系统压力

随着城市化的发展，城市地面硬化面积加大，高楼大厦林立的城市的排水系统压力也越来越大。屋顶绿化系统本身不能把全部的雨水排掉或渗漏掉，而是通过蒸发和蒸腾作用，直接进入自然水循环系统。屋顶绿化系统被认为是一种有效的保水系统，不但减小了屋顶排水系统的压力，同时还利用自然的降雨进行了灌溉，对屋顶雨水进行了截流从而显著减少了污水处理的费用。屋顶绿化减少了屋顶排水量，同时也减轻了下水道和储水池的负荷。从屋顶封闭的面积来看，屋顶绿化也成为节省城市污水处理费用的一条可行之路。

在我国的大多数城市中，普遍是将屋顶雨水同严重污染的城市污水混合在一起送往沉淀池作为废水处理，屋顶的雨水还没有被作为有利用价值的自然资源，从而产生了相当昂贵的处理费用。在国外的许多城镇，已经开始将地面收集的雨水和生活污水分开计算污水的处理费用，并对屋顶雨水加以有效的回收再利用。

3 屋顶绿化的设计原则

屋顶绿化的设计与一般地面上的绿化设计有不同的设计原则和方法，设计关键在于依据屋顶结构类型，设计适宜的屋顶绿化类型。并且在设计时还要考虑如何减轻屋顶的荷载，选择适宜的种植土壤以及植物的选择与配置和养护等问题。所以在设计时应注意:

1)设计时应因地制宜，要在面积有限的屋顶上将各种设计要素合理结合，精美布局。屋顶绿化相对于一般的地面绿化而言面积较小，须精心设计，才能达到理想的艺术效果。设计时还应与周边环境相协调，要美化周边环境，为人们提供优美的游憩场所。

2)安全的原则。基于屋顶绿化的特殊地理位置，在设计时应考虑到屋顶的荷载、防排水、防风及屋顶围墙四周防护栏杆的安全等因素，使屋顶的景观建造在能够维持建筑屋顶正常使用基础之上[10]。

3)要注重屋顶花园的生态功能，绿化覆盖率保证在50%～70%以上，以植物造景为主。

4)经济适用原则。屋顶绿化的主要功能就是能改善城市生态环境，能为城市居民的生活、工作提供一个舒适的环境。城市规划设计者、建设者与管理者共同追求的目标就是合理地、经济地利用城市的空间环境。在满足不同的使用要求的同时，屋顶绿化的设计应以营造绿色植物为主，创造出不同的绿色空间环境。设计布局应新颖多变，以精品园林小景为主的，达到环境效益和经济效益的有机结合。同时，在设计时也应考虑到屋顶绿化在投入使用后的维护与管理的方便[2，3]。

4 屋顶绿化设计要素

屋顶绿化中可以使用的设计要素的种类是没有限制的，只要能想到的，都可以实现，同时在地面绿化设计中使用的一些要素也可以用于屋顶绿化的设计。

4.1 植物的选择与配置

屋顶绿化的植物要根据屋顶的生存环境、种植环境进行详细的调查研究再做出谨慎的选择，如屋顶的排水特点、种植层性质和业主的要求等因素。选择植物的时候还应考虑后期的养护与管理、养护的费用、人为破坏、出现污染的可能性等因素[4]。总的来说，用于屋顶绿化的植物应具备以下特点:有抵抗极端气候的能力;耐贫瘠、能适应种植土浅薄的植物;耐干旱、耐潮湿;耐热、耐寒;耐阴性，耐病虫害性;易移植成活、耐修剪、生长较慢;能抵抗屋顶大风;能抵抗空气污染并能吸收污染;植物的水平根系发达。在对植物进行选择时还应注意尽量少使用高大有主根的乔木，如果要使用高大的乔木，在设计时应将其种植位置放置在承重柱和主墙的位置上，而不应在屋顶楼板上。

对于植物配置，要根据屋顶绿化不同的要求，选用不同的植物进行景观营造，常见的屋顶绿化植物按三大类型分为地被类:佛甲草、狗牙根、红花酢浆草、葱兰、羊茅等;藤本类:凌霄、紫藤、金银花、葡萄、爬山虎、牵牛花等;木本植物:苏铁、棕榈、龙爪槐、蚊母、黑松、月季、罗汉松、茉莉、瓜子黄杨、大叶黄杨、雀舌黄杨、锦熟黄杨、珊瑚树、山茶、夜来香、栀子花、白玉兰、天竺、牡丹、四季海棠、紫薇、炮仗花、蜡梅、夏鹃、石榴、红枫、红叶桃、紫玉兰、紫叶李、金叶女贞、杜鹃、紫叶小檗、银边大叶黄杨、洒金桃叶珊瑚、四季桂等。

4.2 构筑物

屋顶绿化的构筑物一般包括凉亭、花架、阳光房、围墙、栏杆等。构筑物一般都是作为整体屋顶绿化设计的重点，也是屋顶绿化的核心要素，它们是整个屋顶的视觉与活动的中心，增添了屋顶空间的趣味性与多样性。屋顶有光照强，风力大的环境特点。构筑物可以作为挡风墙，也可以为人们提供避雨的场所，还可以遮挡强烈的太阳光线。在设计时应考虑屋顶承重，把构筑物设计在承重柱所在的位置上。同时应以量少，体积小，重量轻为宜，可以选择使用轻质材料。

4.3 水体要素

在屋顶绿化上设计水体时，由于受到荷载、面积、强风这些因素的限制，通常设计成小型、低矮的水池，水体设计还应与周边环境景观相协调。水体的设计可以分为静水和动水。静水水面不受强风的影响，有着比较良好的倒影效果。动水给人以流动、跳跃的美感。但由于屋顶风大，动水在落入下面的水池前可能会被风吹走造成种植区水泛滥，屋顶地面积水，所以，在设计时应考虑避免。考虑到水声的影响，在设计时就要通过控制水流量、水流下方水池的深度和材料等减少噪声。同时还要特别关注防水、排水问题，寒冷地区还应考虑防冻结冰[5]。

4.4 山石

由于屋顶面积较小，承重能力有限，所以不宜在屋顶建造大体量的假山，而应设置体积小、重量轻的置石，采用独置、对置、群置、散置等布局手法，结合屋顶绿化的整体环境和使用要求等整体特点来进行设计。

4.5 雕塑

雕塑在所有的花园中都是重要的元素，而且特别适合用在屋顶绿化中，用来突出其特色，创造视觉焦点。雕塑体量要适宜，考虑到屋顶承重，一般用空心金属和塑料材料。放置时应将其放在承重柱或经过加固的屋顶部分上。雕塑的题材多以人物、植物、动物或抽象的几何形态为主，并在其四周配置植物用以衬托。

4.6 地面铺装

屋顶的地面铺装将各景物之间连接起来，在设计时要根据周边环境和设计风格来选择图案、色彩、材料等。由于屋顶面积的限制，设计铺装时要关注细节，做到精巧、细致、优美。

在铺装时要注意坡度，防止路面和场地积水。同时要选择不反光的路面材料，防止产生眩光。并且要考虑铺装材料在雨雪天气的防滑。

4.7 家具

在屋顶庭院中使用的家具要能够承受屋顶骤冷骤热的气温变化。塑钢或铝制框架及适合各种天气的材料，都可以用于屋顶。木质家具体积较大，过于笨重且易松散，不适合用于公共场合[6]。由于屋顶风大，对于轻质的，未固定的家具要防止被风吹走造成破坏和人员伤害。

4.8 照明

灯光能为屋顶的夜晚营造出不同的花园，灯具除了具有功能性照明外，其本身还有装饰的效果，同时灯光的使用还能使屋顶花园的安全性提高。灯具主要分为三种:1)用于照明的，包括屋顶防护边界灯和园路地灯，照明灯应每隔一定距离设置一座，使其相互呼应并具有连续性。2)在花坛、水体、中心场地、草坪等处设置照明，用灯光勾勒其轮廓，来展现屋顶绿化各处的景观。3)特色照明，用来创造特定气氛，如为屋顶喷泉、雕塑、植物等设的专属光源。

综上所述，考虑到屋顶绿化规模的局限性以及位置的特殊性，就要求我们在做设计时应该做到以美观、精巧为主，使屋顶的景观与周围的城市总体景观环境有机的融合。

5 对屋顶绿化设计的思考

目前，由于受到屋顶空间的限制，我国屋顶绿化在设计上缺乏自己的特色和创新。这就要求设计师在设计时发挥独创性和创新性，根据不同环境的特色、功能要求、成本的要求来设计不同个性的屋顶绿化。不能一味的模仿、抄袭。

简单地将屋顶绿化的景观设计理解为栽花种草，从而使得植物景观成为雕塑、喷泉、小品等人工景物的从属地位。在设计时常把植物群设计成整齐的色带和几何形体，用植物材料来构成图案的视觉效果，使得屋顶绿化人为修剪痕迹过重，失去了植物群落自然生长的景观效果。

[1] 陈 敏.看世博园林人的骄傲[J].Gardan园林，2009(10):12－13.

[2] 黄金琦.屋顶花园设计与营造[M].北京:中国林业出版社，1994.

[3] 王洪成.浅谈屋顶花园的设计[J].北方园艺，2007(2):137－138.

[4] 叶瑞兴.浅谈城市屋顶绿化的植物配置与设计[J].福建林业科技，2007，34(1):37－38.

[5] 张 枫.屋顶花园设计研究[D].杭州:中国美术学院，2009.

[6] [美]西奥多·奥斯曼德森.屋顶花园，历史·设计·建造[M].林韵然，郑筱津，译.北京:中国建筑工业出版社，2009.

[7] 国际绿色屋顶协会，健康绿色屋顶协会.最新国外屋顶绿化[M].武汉:武汉科技大学出版社，2009.

[8] 李 榕.城市屋顶花园推行迟滞问题的探讨和应对[M].上海:同济大学，2007.

[9] 李楷平.浅谈屋顶花园的规划设计[J].广东建材，2006(10):58－59.

[10] 付芬云，马仲云，周 翔，等.屋顶绿化设计与管护技术[J].中国林副产，2007(6):50－51.