“建筑第五立面” ——屋顶绿化相关技术难点解析

概述——“建筑第五立面”

建筑屋顶空间是城市景观的第五立面，它是指在建筑上部由建筑外屋面和垂直护墙围合起来的建筑外部空间。

随着城市的不断发展和城市化进程的加快，城市土地资源已呈现“寸土寸金”之势，专门用于城市绿化建设的土地资源更是十分有限，单靠有限的土地资源来扩大城市绿地面积既不经济也不现实，从城市绿化和生态降温角度看，发展屋顶绿化是大势所趋，可使城市建筑物的空间潜能与绿色植物的多种效益得到完善的结合和充分的发挥，具有广阔的发展前景，它将成为城市绿化建设的新趋势。

有关测量数据表明， 屋顶绿化夏季可有效降低屋面温度约15 ℃，室内温度可降低2 ℃ -3 ℃，因此向“第五立面”索取绿色，营造屋顶花园，能够有序合理地利用，可起到改善生态环境、节能减排等作用，为都市人在紧张工作之余提供一个休息和消除疲劳的舒适场所。在许多建筑师眼里已成为优质工程的一个设计内容，在园林工作者眼里更是一个改善生态环境和人居环境质量的法宝。

一、    国内外屋顶绿化发展状况

我国自二十世纪六十年代才开始研究屋顶花园和屋顶绿化的建造技术，与西方发达国家相比，我国早期的屋顶绿化技术，由于受到基建投资、建造技术和材料等的影响，仅在南方个别省市和地区原有建筑物的屋顶平台上改建成屋顶花园。近年来，随着国内城市建设迅速的发展,人们对人居环境和生活质量要求的日益提高，在面临城市化的加速发展带来的城市环境恶化的诸多问题面前，人们对屋顶花园的认识上有了转变，包括建筑师们也开始有意识地在建筑设计中积极的考虑屋顶绿化的因素，在全国如北京、重庆、上海、广州、深圳长沙等各大城市，屋顶绿化均以各种形式自发的展开，屋顶绿化建设正在全国各地掀起一轮又一轮的热潮，政府也越来越认识到屋顶绿化的重要性，一些大城市也出台了自己的一些鼓励屋顶绿化的政策与法规。

在国外，屋顶花园是非常讲究的，重视绿化的日本和拥有世界上第一流环保与绿化设施的德国，在建筑屋顶花园上更是达到了相当高的水平。 日本设计的楼房除加大阳台以提供绿化面积外，还把最高层的屋顶建成“开放式”，将屋顶连接成片，使之变成广阔的高空场地，居民可随已所好在屋顶栽花种草。

而德国则进一步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,当布置起各种形式的屋顶花园后，远看如半壁花山，近看又似斑斓峡谷，俯视则如同一条五彩缤纷的巨型地毯，令人心旷神怡，到2007年后，德国的屋顶绿化率达到80左右,是整个城市绿地系统的组成部分,基本解决了建筑占地与绿地的矛盾,是全世界屋顶绿化做得最好国家。

此外,美国、英国、加拿大、澳大利亚、巴西等国家近年来都非常重视屋顶绿化,并获得了很好的效果。

一、屋顶绿化的类型

1.屋顶绿化的类型

根据我国屋顶绿化规范，屋顶绿化一般分为花园式屋顶绿化和简单式屋顶绿化两种。而根据德国的标准，通常将屋顶绿化分为三种类型：

² 拓展型屋顶花园——草坪式屋顶绿化/简单式屋顶绿化

即是国内称为简单式屋顶花园，顾名思义就是根据建筑荷载比较小的特点，利用草坪、地被、小型灌木和攀援植物进行屋顶覆盖绿化。中国的做法多采用草坪，而德国多采用景天科这种耐干旱低养护的植物，往往不需要单独设置灌溉系统，只靠自然降水就可以解决植物养护的问题。建造速度快、成本低、重量轻，并且几乎不用维护，每年只要检查1-2次就可以了，但通常不能让人在上面活动。

²  半密集型屋顶花园——组合式屋顶花园

半密集型屋顶花园适用于可以看得见的屋顶，需要全年都能观赏到绿色和开花植物。其厚度较拓展型的厚，植物选择的范围也更广，但不包括乔木类的高大树木。其需要定期灌溉和维护，屋顶上可以留有小路和庭院供人们行走和停留。

² 密集型屋顶绿化——花园式屋顶绿化

即是国内称为花园式屋顶绿化，密集型屋顶绿化可以说是真正意义上的屋顶花园，通常可以加入树、草、亭子、水池、假山和木椅等各种园林设计元素，为人们提供了休闲和运动的空间，但也需要经常的维护和保养。

对于建筑静荷载大于等于250kg/平方米的建筑物，可以选择半密集型屋顶绿化；对于建筑静荷载大于等于500kg/平方米的建筑物，可以选择密集型屋顶绿化，其植物选择种类比较丰富，灌木或者乔木都是可以选择的，可以采用乔、灌、草结合的复层植物配植方式，产生比较好的生态效益和景观效果。

一些景观设计上的元素，例如花架、山石、水景等较重的物体都应设计在墙、柱、梁等位置，地面也可以设计出地形。

2. 屋顶绿化的功能及作用

3.屋顶绿化的设计原则

² 花园式屋顶绿化

1）新建建筑原则上应采用花园式屋顶绿化，在建筑设计时统筹考虑，以满足不同绿化形式对于屋顶荷载和防水的不同要求。

2）现状建筑根据允许荷载和防水的具体情况，可以考虑进行花园式屋顶绿化。

3）建筑静荷载应大于等于250kg/m2。乔木、园亭、花架、山石等较重的物体应设计在建筑承重墙、柱、梁的位置。

4）以植物造景为主，应采用乔、灌、草结合的复层植物配植方式，产生较好的生态效益和景观效果。

² 简单式屋顶绿化

1）建筑受屋面本身荷载或其他因素的限制，不能进行花园式屋顶绿化时，可进行简单式屋顶绿化。

2） 建筑静荷载应大于等于100kg/m2，主要绿化形式

A. 覆盖式绿化——根据建筑荷载较小的特点，利用耐旱草坪、地被、灌木或可匍匐的攀援植物进行屋顶覆盖绿化。

B. 固定种植池绿化——根据建筑周边圈梁位置荷载较大的特点， 在屋顶周边女儿墙一侧固定种植池， 利用植物直立、悬垂或匍匐的特性，种植低矮灌木或攀援植物。

C. 可移动容器绿化——根据屋顶荷载和使用要求，以容器组合形式在屋顶上布置观赏植物，可根据季节不同随时变化组合。

4. 屋顶绿化建议性指标

不同类型的屋顶绿化应有不同的设计内容， 屋顶绿化要发挥绿化的生态效益， 应有相宜的面积指标作保证。屋顶绿化的建议性指标见下表。

三、以上我们讲述了这么多关于屋顶绿化的现状与发展情况、屋顶绿化的类型、功能、设计原则、及建议性指标等，那么，对于我国的屋顶绿化景观，屋顶绿化相关技术依然是当下的技术难题，我们对于屋顶绿化景观技术存在哪些疑虑，又该如何解决这些技术难题呢？

对开展屋顶绿化，人们常常会有一些疑问。例如: 

如何避免竹类植物的穿刺能力

1.屋顶绿化施工操作流程

²花园式屋顶绿化施工流程示意图

²简单式屋顶绿化施工流程示意图

屋顶绿化相关技术

2.屋顶绿化基本构造组成

屋顶绿化基本构造典型组成：植被层、基质层、过滤层、排（蓄）水层、保湿层、隔根层、分离滑动层、防水层、原建筑顶。

² 保护层（包括防水层和隔根层）

保护层包括防水层和隔根层,有时两者合而为一，对于保护层的要求，除了防止雨水和灌溉水的渗入，也要求保护层能长时间抵抗植物根系的穿透能力。一些植物的根系有很强的穿刺能力，会对建筑防水材料结构造成威胁。隔根层可以防植物根系穿透防水层,尤其是根系发达的植物要考虑加隔根处理。

² 分离滑动层

由于隔根层、排水层与防水层材料之间有时候会出现粘连损坏现象，为此在两者之间应加一道分离滑动层，多采用玻纤布或无纺布材料，用于防止隔根层与防水层材料之间产生粘连现象。若柔性防水表面有混凝土砂浆保护层，分离滑动层可省略不铺。但是最好采用疏水剂(底层为水泥层时使用)辅助防水。

² 保湿层

保湿层的作用之一是保护防水层和隔根层，作用是为植物保存水分，用于浅层屋顶花园的保湿毯,重量至少要达到300g/㎡，而用于深层屋顶花园的保湿毯，重量至少要达到500g/ ㎡,保湿毯吸水2.1Lm2（有时可省略不铺）。

² 排(蓄)水层

排(蓄)水层一般包括括(蓄)排水板、陶砾(荷载允许时使用)和排水管(屋顶排水坡度较大时使用)等不同的（蓄）排水形式，改善基质的通气状况，吸收种植层渗出的多余水分，土壤缺水时提供物所需水分，可将雨水迅速排出,有效缓解瞬时集中降水对屋顶承重造成的压力。

² 过滤层

过滤层的作用是阻止基质进入排水层.过滤层要保证有排水的功能,除此之外,还要有防止排水管泥沙淤积的作用，一般采用既能透水又能过滤的聚酯纤维无纺布等材料。

² 基质层

基质层是指满足植物生长条件,具有一定的渗透性能、蓄水能力和空间穗定性的轻质材料层, 一般草本等地被植物,栽培土深10-30厘米左右;灌木深30-60厘米;小乔木深75-80厘米 。

根据不同植物对基质厚度要求见下表。

² 植被层

1）植物选择

植被层是顶绿化植物的选择应用,是屋顶绿化过程中极其重要的一个环节。以低矮灌木、草坪、地被植物和攀援植物等为主可少量种植耐旱小型乔木。应选择须根发达的植物，不宜选用根系穿刺性较强的植物，防止植物根系穿透建筑防水层，尽量选用乡土植物，适当引进绿化新品种。

①   选择耐旱的矮灌木和草本植物；

②   选择阳性、耐瘠薄、耐积水的浅根性植物；

③   选择抗风、不易倒伏、抗寒性强，冬季能露地越冬的植物；

④   栽植容易，耐修剪，生长缓慢、抗污性强，可耐受、吸收、滞留有害气体或污染物质的植物。

通过移栽、铺设植生带和播种等形式种植的各种植物，包括小型乔木、灌木、草坪、地被植物、攀援植物等。屋顶绿化植物种植方法见下图。

2）植物防风固定技术

种植高于2m的植物应采用防风固定技术。植物的防风固定方法主要包括地上支撑法和地下固定法，见下图 。

3）后期养护管理技术

后期养护管理技术是绿化工程最重要的阶段,后期管理的好与坏直接影响景观效果。后期管理一般包括:灌水、施肥、喷药、中耕除草、修剪整形、越冬防护等内容。

四、我们了解了屋顶绿化相关技术及其技术难题，那么我们应该如何解决当下荷载问题 、防水设施及排水系统问题 、种植覆土问题这三大技术难题呢？

1.  屋顶绿化设计前提示解决载荷问题

荷载是衡量屋顶单位面积上承受重量的指标，是建筑物安全及屋顶园林成功与否的保障。用于园林造景的屋顶应采用整体浇筑或预制装配的钢筋混凝土屋面板作结构层，有条件者，可用隔热防渗透水材料制成的“生态屋顶块”，并且要求提供350千克/平方米以上的外加荷载能力。了减轻荷载，应将亭、廊、花坛、水池、假山等重量较大的景点设计在承重结构或跨度较小的位置上，同时尽量选择人造土、泥炭土、腐殖土等轻型材料。

设计时必须以屋顶的载荷量为前提，屋顶花园设计专家给了下列方程式：

屋顶允许承载重量>一定厚度种植层最大湿度重量+一定厚度排水物质重量+植物重量+其它物质重量。只有遵从这个方程式去进行屋顶花园设计，不但能美化环境，还不会对住房有什么威胁。

注：选择植物应考虑植物生长产生的活荷载变化。种植荷载包括种植区构造层自然状态下的整体荷载。

2. 屋顶绿化设计的关键是防水设施及排水系统

在满足承重要求之后，应对整个屋顶进行防漏处理，同时，在实施屋顶园林施工中，不管何种设施均不得打开或破坏屋面的防水层或保护层。紧接着就是设臵完善的排水系统，除溢水孔、天沟外，还应设臵出水口、排水管道等，满足日常排水及暴雨时泄洪的需要，并做好定期清洁、疏淘工作。

3. 屋顶花园设计的重点是种植土

屋顶承重所限，要求所选用的种植介质应具有自重轻、不板结、保水保肥、适宜植物培育生长、施工简便和经济环保等性能。屋顶绿化植被栽植的基质除了要满足提供水分、养分的一般要求外，应尽量采用轻质材料，以减少屋面载荷。不同植物对基质厚度要求不同，一般草本等地被植物,栽培土深10-30厘米左右;灌木深30-60厘米;小乔木深75-80厘米 。

常用基质有田园土、泥炭、草碳、木屑等。轻质人工土壤的自重轻，多采用土壤改良剂以促进形成团粒结构保水性及通气性良好，且易排水。常见栽植基质性能见下表。

改良土一般干容重在550-900kg/m³之间,如果基质充分吸收水分后,其湿容重可增大20~50%,因此,在配制过程中应按照湿容重来考虚,尽可能降低容重,并适当添加补充肥,其比例可根据不同植物的生长发育需要而定。屋顶绿化基质荷重应根据湿容重进行核算，不应超过1300 kg／m³。常用的基质类型和配制比例参见下表，可在建筑荷载和基质荷重允许的范围内，根据实际酌情配比。

注： 基质湿容重一般为干容重的1.2倍-1.5倍。

五、结语

通过对本文的阅读，屋顶绿化技术中只有处理好荷载问题、防水设施及排水系统问题、种植覆土问题这三大技术难题，其他屋顶绿化相关技术，通过本文对其相关技术的阐述和分析，相信所有问题都会迎刃而解了！