（城市规划与设计专业论文）西安市公共建筑屋顶绿化景观设计研究.pdf

摘要 城市不断发展，建筑用地日趋紧张，城市的高密度开发产生生态干扰，随之出现 一系列负面生态效益，导致城市环境逐渐恶化，进而影响城市的生产和生活。完善城 市生态系统，改善城市环境的任务已迫在眉睫。当前，在可持续发展观的引导下，兴 起了生态城市、园林城市建设的浪潮。屋顶绿化是积极参与生态城市建设、改善城市 生态环境的一种有效途径。它几乎以等面积偿还建筑物所占去的地面，有效缓解了建 筑占地与城市绿地之间的矛盾，在城市空间上将平面土地的效率增值，提高了城市空 间生态效益承载。另外，屋顶绿化通过降低建筑能耗、提高建筑效率、加强局部生态 小系统的功能，实现有效缓解城市热岛效应、改善城市环境的价值。 本篇论文由五部分构成。前两个章节主要包括选题背景的分析、研究内容与方法 的阐述、国内外屋顶绿化的发展历史和现状的研究，屋顶绿化的效益的总结等内容； 第三章的内容是对西安市公共建筑屋顶绿化景观现状进行的调研和分析总结，首先分 析了西安市城市环境和绿地系统现状，以及现有屋顶绿化的空间分布、主要类型、种 植情况等，在此基础上总结出屋顶绿化现状存在的问题，并进行原因分析和对策探讨。 文章从问题出发，由问题引出重点章节；第四章为针对现状屋顶绿化景观方面的问题 进行的对策研究，从相关理论和原则、景观与建筑的协调设计、构成要素、种植设计、 建造技术、管理维护等几个方面结合西安市的气候特点及经济条件，着重对办公和商 业两种颇具代表性的公共建筑的屋顶绿化景观设计进行研究，探讨适合西安市公共建 筑屋顶绿化发展的理论和方法；最后一章是结合西安市政府屋顶绿化景观设计工程实 例，分析相关理论及方法的实际运用。 本文对屋顶绿化景观设计做了较为系统的研究，在景观设计的系统性、景观与建 筑的协调性、屋顶绿化的形式、乡土植物运用等方面提出了自己的见解，希望能够增 强设计的实践性，进而推动西安市公共建筑屋顶绿化的进一步发展。 关键词：屋顶绿化景观设计公共建筑西安 a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u s l yd e v e l o p m e n to fc i t ya n db u i l d i n gs i t ei s i n c r e a s i n g l yl a c k i n g ，h i g h d e n s i t y e x p l o i t a t i o nh a sb e e np r o d u c i n ge c o l o g i c a li n t e r f e r e n c e ，i tr e s u l t si nas e r i e so fn e g a t i v ee c o l o g i c a l b e n e f i t , t h ee n v i r o n m e n th a sb e e nw o r s e na n du r b a nl i v i n ga n dp r o d u c t i o na r ea f f e c t e d t h et a s ko f p e r f e c t i n gt h eu r b a ne c o l o g i c a ls y s t e ma n di m p r o v i n gt h eu r b a ne n v i r o n m e n ti su r g e n t c u r r e n t l y ，t h e c o n s t r u c t i o no fg a r d e nc i t ya n de c o l o g i c a lc i t ys p r i n gu pi nt h eg u i d a n c eo ft h ec o n c e p to fs u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t r o o fg r e e n i n gi sa l le f f e c t i v ew a yt ob ea c t i v e l yi n v o l v e di nc o n s t r u c t i o no fe c o l o g i c a l c i t ya n dt ot r a n s f o r mu r b a ne c o l o g y i ta l m o s ta st h ea r e ao fb u i l d i n g st or e p a yt h eg r o u n da n ds oi tc a l l e f f e c t i v e l yr e l i e v et h ec o n t r a d i c t i o no fb u i l d i n gc o v e r sa n dt h eu r b a ng r e e ns p a c e s ，i tc a na l s oi m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo f u r b a ns p a c ea n dt h el o a do f e c o l o g i c a lb e n e f i t i na d d i t i o n , g r e e nr o o f c a nr e l i e v eu r b a n h e a ti s l a n de f f e c ta n de f f e c t i v e l yi m p r o v eu r b a ne n v i r o n m e n tb yr e d u c i n ge n e r g yc o n s u m p t i o no f b u i l d i n g s ，i m p r o v i n ge f f i c i e n c ya n df u n c t i o n , s 仃e n g t h e n i n gt h ef u n c t i o no fl o c a le c o l o g i c a ls y s t e m t h i st h e s i si sc o m p o s e db yf i v ep a r t s t h e 觚t w oc h a p t e r sm a i n l yi n c l u d e st h ea n a l y s i so f b a c k g r o u n d ，t h ec o n t e n ta n dm e t h o d so ft h es u b j e c t , t h es t u d yo fh i s t o r ya n dd e v e l o p m e n to fd o m e s t i c a n df o r e i g nr o o fg r e e n i n ga n dt h es u m m a r yo fb e n e f i t so fr o o fg r e e n i n ge t c t h ec o n t e n to ft h e 廿l i r d c h a p t e rf i r s ta n a l y z e st h ee n v i r o n m e n ta n dp r e s e n ts i t u a t i o no fg r e e n b e l ts y s t e mi nx i a n , a n dt h e ns u m u pt h ep r o b l e m sa n dc o u n t e r - m e a s u r e so ft h ec u r r e n tr o o fg r e e n i n g t h i sc h a p t e rl e a d st h ek e ys e c t i o n f r o mt h ep r o b l e m t h ef o u r t hc h a p t e ri sf o c u s i n go nt h el a n d s c a p ea r c h i t e c t u r eo fr o o fg r e e n i n go f o f f i c ea n db u s i n e s sb u i l d i n g , t w or e p r e s e n t a t i v ep u b l i cb u i l d i n g s ，f r o mt h et h e o r ya n dp r i n c i p l eo fr o o f g r e e n i n g ，c o m p o n e n t s ，p l a n t i n gd e s i g n , c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y ，m a n a g e m e n ta n dm a i n t e n a n c ee t c c o m b i n et h ec l i m a t ec h a r a c t e r i s t i c sa n de c o n o m i cc o n d i t i o n so fx i a n t h ec o n t e n to ft h el a s tc h a p t e ro f t h er e s e a r c hm a i n l yd i s c u s s e st h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no fr e l a t e dt h e o r ya n dm e t h o d ，a n ds u m m a r i z e s t h ei d e a sa n dm e t h o d so fr o o fg r e e n i n gl a n d s c a p ed e s i g no fp u b l i cb u i l d i n g si nx i a n ，c o m b i n i n gt h e e x a m p l eo f t h ep r o j e c to f r o o f g r e e n i n gl a n d s c a p ed e s i g no f x i a ng o v e r n m e n t i nt h i sp a p e r , m yo w nv i e w sa p p e a ri nt h es t u d yo fc o o r d i n a t i o no fl a n d s c a p ea n da r c h i t e c t u r e ， f o r mo fr o o fg r e e n i n g , n a t i v ep l a n t se r e a f t e rt h el a n d s c a p ed e s i g no fr o o fg r e e n i n gi ss y s t e m a t i c a l l y s t u d i e d f i n a l l y ，ih o p et h e s ew o r d sc a r le n h a n c ep r a c t i c a ls k i l lo nd e s i g no fl a n d s c a p ea r c h i t e c t u r ea n d p r o m o t et h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to f t h er o o f g r e e n i n go f p u b l i cb u i l d i n g si nx i a n k e yw o r d s ：r o o fg r e e n i n g ；l a n d s c a p ed e s i g n ；p u b l i cb u i l d i n g s ；x i a l l 长安大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早三百了匕 1 1 选题背景 城市的快速发展致使城市地面空间被大量开发利用，建筑用地日趋紧张，城市空间 日渐被钢筋混凝土和有害气体所占据，人均绿化面积严重不足，生态效益明显下降。大 量的建筑工程所造成的生态干扰破坏了城市生态系统的平衡，建筑用地与绿地这组尖锐 的矛盾带来的一系列负面的生态效应唤醒了人们的生态意识，人们的世界观从人类中心 主义逐渐向生态世界观转变，致力于改善城市环境的努力一直在进行。基于城市和人的 这些需求，对城市屋顶进行绿化作为解决用地矛盾、恢复绿地最直接有效且最具发展前 景的措施，它们不仅提供了绿色自然的都市休憩场所，使城市空间中匮乏的土地得到立 体化的开发与利用，同时也是提升城市生态效益、美化城市景观、降低城市能源消耗的 一种有效途径。 联合国环境署的一项研究表明，如果一个城市的屋顶绿化率达到7 0 以上，城市上 空的二氧化碳含量将下降8 0 ，热岛效应会彻底消失1 。这对于当前人类社会阻止全球 变暖具有非凡的意义。美国芝加哥、日本东京等城市已经出台相关法律法规，采取刺激、 鼓励等措施推动屋顶绿化工程，完善城市生态系统。我国北京、上海、成都等城市已从 2 0 世纪7 0 年代起相继开展了建筑物立体绿化的开发试验。但是对于大多数城市和建筑 来说，屋顶空间资源至今仍没有得到有效利用，因而开发屋顶绿化有着十分广阔的前景。 目前，建筑与规划学科主要研究的领域包括绿色建筑、生态城市、低碳城市、城市 的可持续发展等，“绿色 、“低碳”的理念正被大力倡导并贯穿于城市发展的进程中。 “城市让生活更美好”的世博主题与时代主题相呼应，吹响了开启低碳时代的号角，城 市将逐渐进入以屋顶绿化为代表的城市建筑大面积植被化的时代。世界屋顶绿化大会秘 书长王仙民介绍，上海世博园8 5 的建筑物在设计修建时都引入了一种全新的装饰理念 立体绿化，即在屋顶、墙体等地面资源以外的空间实施绿化，如中国馆、法国馆、 新加坡馆等( 图1 1 ) 。这种绿化手段可以有效缓解热岛效应、建筑耗能等人们内心压抑 着的“城市病 ，它代表着未来城市发展的一种趋势。2 0 1 0 上海世博世界屋顶绿化大 会的举行，可以看出对于屋顶绿化的世界性的关注度及其美好前景。 深圳市政协副主席陈思平于2 0 1 1 年“两会”期间提出有关加快推进屋顶绿化的提 案，这将是对全国各城市发展屋顶绿化的有力推动。西安市被列为国家战略中的国际化 1 赵惠恩，饶戎等屋顶绿化技术与建筑节能应用生态建筑的植被屋面中国建筑工业出版社2 0 0 8 l 第一章绪论 大都市，而城市的绿化发展与城市用地矛盾日渐突出，在这种发展形势下，长远的看， 4 9 旺8 0 0 平方公里的主城区扩展空间内，建筑屋顶绿化是必不可少且将大力推行的。根 据相关文件，西安市将大规模推广屋顶绿化，总投资1 8 2 0 万元。新城区、莲湖区、碑 林区、雁塔区、未央区、灞桥区分别完成屋顶及立体绿化1 0 个点，各3 0 0 0 m 2 。高新区、 经开区、曲江新区、沪灞生态区完成屋顶及立体绿化1 5 个点，各5 0 0 0 m 2 。 城市屋顶绿化任务已经下达，可见，西安地区建设屋顶绿化的可行性已被论证。这 是城市发展带来的巨大市场和实践机会，但是西安屋顶绿化现在还存在很多问题等待解 决。在这个背景下，本课题的研究是非常有意义的。 中国馆主题馆 新加坡馆新西兰馆法国馆 图1 - 12 0 1 0 上海世博会展馆立体绿化 资料来源：作者自摄 1 2 研究内容与范围的界定 1 2 1 相关概念 ( 1 ) 公共建筑 公共建筑是人民日常生活和进行社会活动不可缺少的场所。公共建筑包括的类型比 较多，常见的有：医疗建筑、文教建筑、办公建筑、商业建筑、体育建筑、交通建筑、 邮电建筑、展览建筑、演出建筑、纪念建筑等2 。本篇论文主要研究办公和商业两种类型 的公共建筑屋顶绿化景观。 ( 2 ) 屋顶绿化 从广义上讲，屋顶绿化是指一切不与地面自然土壤相连接的各类建筑物、构筑物等 2 天津大学张文忠主编公共建筑设计原理中国建筑工业出版社2 0 0 1 6 2 长安大学硕士学位论文 特殊空间的绿化，也就是指一切脱离了地气的绿化。不仅涵盖了屋顶的绿化，还包括阳 台、天台、露台、墙体、地下车库、立交桥等建筑物上的绿化3 。狭义的屋顶绿化是指以 建筑物项部平台为依托，进行蓄水、覆土并营造园林景观的一种空间绿化美化形式4 。本 论文主要研究狭义上所指的屋顶绿化，即建筑屋顶平台的绿化。 屋顶绿化不同于地面上的一般绿化，其特殊性可以归结为以下几点： 屋顶绿化需要考虑建筑物的荷载。屋顶绿化种植层的重量必须在建筑物的可容 许荷载以内，否则会导致建筑屋面出现裂纹并引起屋顶漏水甚至可能出现坍塌现象。 屋顶绿化需要保护建筑的结构层。由于植物根系的穿透能力，如果不设法阻止 植物根系破坏建筑屋面和防水层，则可能造成防水层受损而影响其使用寿命。 屋顶的种植环境相对恶劣。由于屋顶上光照、风力等种植环境不同于地面，所 以选择植物品种时需要选择耐寒、耐旱等耐候性强的树种。 屋顶绿化需要考虑项目后期的管理维护工作，如灌溉、修剪、除虫和施肥等。 ( 3 ) 景观二， 景观一词的使用最早见于希伯来语圣经旧约全书，其原意是表示自然风光、地 面形态和风景画面。汉语中的“景观”一词含义丰富，既反映了“风景、景色、景致 之意，又用“观”字表达了观察者的感受。近代西方流行一种将景观视为被生物体所感 知的环境的认识。景观的含义有很多种，以景观为对象的研究也极为广泛，并形成了各具 特色的研究内容和方法。 关于景观的多重含义及其研究情况如表1 1 。 3 王仙民屋顶绿化华中科技大学出版社2 0 0 7 8 4 马月萍，白淑媛屋顶绿化设计与建造机械工业出版社2 0 1 0 3 第一章绪论 表1 - 1 景观的多重含义及其研究情况【5 】 异质性镶嵌体、 含义风景地域综合体异质性镶嵌体人类生态系统、 风景等 来源风景园林设计地理学生态学地理学和生态学 1 9 3 9 年，t r o l l 提 1 9 世纪中叶，洪1 9 8 1 和1 9 8 2 年 1 8 6 3 年，q l s m t e d 提出 出，1 9 8 2 年国际 出现年代 堡将“景观”引 后，景观生态学在 景观建筑概念景观生态学会成 入地理学北美出现 立 ( 北美) 景观生态 学科景观建筑规划学( 欧洲) 景观学景观生态学 学 景观格局与过程 生境斑块格局与 的关系：尺度和 土地发展规划、生态规水系统、调控功 动态；格局一过程一 干扰与景观格 研究内容划、景观设计和人居环能、景观的多重尺度之间的相互 局、过程及变化 境研究价值研究 关系；景观异质性 的关系；景观生 的维持和管理 态学的文化研究 尺度小区、城市和区域区域几十至几百千米人类尺度 空间结构、历史 空间分析和综合生态系统分析和 方法演替与功能研究 研究数量方法 相结合 美国的 澳大利亚的 h o b b s ，美国的 美国的德国的洪堡、帕f o r m a n ，w i e n s ，加 f o r m a n 和w i e n s 。 代表人物 q l m s t e d ，s m y s e r , h o u g h 萨格等拿大的m o s s s ，澳 加拿大的m o s s s ， 荷兰的 大利亚的h o b b s z o n n e v e l d 等 1 2 2基础调查与研究的内容 在综合考虑西安地方特色与建筑屋顶绿化景观设计及建设可行性的基础上，对西安 市公共建筑屋顶绿化景观的现状进行调研分析，对西安市现有屋顶绿化景观中存在不的 足进行调查研究，拍摄图片资料，通过归纳总结，获得一些西安市公共建筑屋顶绿化的 4 长安大学硕士学位论文 相关资料。 结合西安市屋顶绿化的现状情况，通过查阅大量相关书籍与论文，并总结项目经验， 研究适合西安市公共建筑屋顶绿化景观设计的理论与方法，内容包括相关理论、种植设 计、建造技术及屋顶绿化景观与建筑的协调性研究等方面。 论文的最后结合办公建筑屋顶绿化的工程实例，分析相关理论及方法的实际运用， 阐述屋顶绿化景观空间构成方式和营造方法，从中总结西安市公共建筑屋顶绿化景观设 计的思路与方法，并就其发展提出几点建议。 1 2 3研究范围 论文以西安市公共建筑屋顶绿化为主要调查和研究的对象。在对西安市公共建筑屋 顶绿化现状进行调查和分析的基础上，以办公建筑和商业建筑两种颇具代表性的建筑类 型为主要研究对象，对现状存在的问题进行分析和对策探讨，总结出适用于西安市公共 建筑屋顶绿化景观设计的方法，并结合工程实例加以分析和研究。 1 3 国内外研究现状 屋顶绿化是一项系统工程，它涉及建筑、规划和园艺等多个学科。国内外相关学者 对于屋顶绿化的研究主要有以下几种途径： ( 1 ) 从建筑设计方面研究 著名建筑师勒柯布西耶在走向新建筑一书中提出了如今已经被当代建筑界尊 崇的“新建筑五点 ，屋顶绿化就是其中的一项。他曾指出，屋顶绿化可以满足人们工 作、游憩、观赏、休闲等多项需求，它是体现现代城市建筑设计中以人为本原则的有效 方式。 日本建筑师藤森照信设计了位于东京的韭菜住宅，将木板搭成的屋顶平台上种满韭 菜，这种以自然素材包裹现代技术的设计手法体现了他的主张，即人与自然的和谐关系 应该是“寄生”。 马来西亚建筑师杨经文指出，建筑立体绿化应作为建筑设计的一项重要内容而被重 视。他设计了2 6 层的新加坡展览塔楼，选用当地最适宜的植物沿坡道种植，跨越建筑 的纵向空间，使得整座建筑披上了绿装。设计方案也采用了生态技术，如对屋顶汇集的 雨水进行收集，用以浇灌植物；并利用遮阳板和导风墙，将风引入空中庭园和建筑内部 空间，配以植物的调节作用，最大程度地减少了建筑的能源消耗。 著名建筑师弗兰克劳埃德赖特在建筑设计研究的过程中主张把屋顶空间视为建 第一章绪论 筑空间的延伸，指出屋顶应作为功能空间与整个建筑作为一个整体一起设计，如日本东 京帝国酒店的屋顶绿化。 ( 2 ) 从屋顶绿化种植及效益等方面进行研究 北京屋顶绿化协会秘书长王仙民著有屋顶绿化，从种植和建造施工的角度对屋 顶绿化工程进行研究。他强调屋顶、露台以及墙面是新的空间资源，建筑设计时要结合 屋顶花园、屋顶草坪或者屋顶菜园进行整体考虑设计。同时指出屋顶种植农作物既能产 生生态效应，又能获得经济收入，这是一条科学、环保、新型的建设新城市、新家园的 思路。 重庆大学唐鸣放教授认为屋顶绿化的建造是建筑节能减排的重要措施，应引导轻型 屋顶绿化走向节能技术的轨道。他曾将建造屋顶绿化的房间与没有绿化房间做对比试验， 在同等条件下，前者空调节约用电7 5 ，以实验结果证明了建筑屋顶绿化显著的节能效 果。 ( 3 ) 从材料和施工方面研究： 黄金镝著有屋顶花园设计与营造，主要研究屋顶花园从设计到施工过程的相关 知识，如植物选择、屋顶荷载、施工建造等。 美国景观设计师协会前主席西奥多奥斯曼德森著有屋顶花园一历史设计建 造，从屋顶绿化工程的选址、设计、施工和维护等方面研究屋顶花园，他提倡营造耐 用、生态的屋顶绿化空间。 1 4 研究的目的与意义 1 4 1研究的目的 本课题是选择西安市公共建筑屋顶绿化景观为研究对象，结合西安市政府屋顶绿化 景观设计工程实例，对屋顶绿化景观设计做了较为系统的研究，力图在屋顶绿化景观设 计中探索与总结出西安市屋顶空间环境建设的新见解，从而指导设计实践，来推动西安 市公共建筑屋顶绿化的进一步发展，希望能使屋顶绿化的建设得到更多入的重视，充分 利用这片被忽视的资源。同时，研究屋顶绿化与西安地域文化、建筑属性等有机结合， 形成具有西安地方特色的建筑屋顶绿化景观特征，使之成为城市景观建设的重要组成部 分，完善城市生态系统，使城市环境得以可持续发展。 1 4 2研究的意义 本课题要解决的问题在于结合景观设计学、生态学等学科的相关知识，建立在城市 6 长安大学硕士学位论文 生态系统的宏观尺度下，与“绿色”、“低碳的理念相结合的城市屋顶绿化空间，将自 然引入城市，构建多样生物，维护城市生态平衡，优化城市整体环境，加快城市生态化 的步伐。同时，针对建筑的不同属性和不同目标人群的不同需求，分类研究出屋顶绿化 的功能定位和景观营造方式，以新的视角解读建筑屋顶绿色空间体系的构建，探索适合 西安市公共建筑的屋顶绿化景观营建方式，以期对屋顶绿化的建设提供一些借鉴和建议。 并通过对相关理论和实际案例的研究，探讨了在屋顶绿化景观设计中实现生态化、人性 化的途径，使其更符合时代要求。论文的研究对西安市公共建筑屋顶绿化景观设计与建 设具有实际的指导意义，对我国城市屋顶绿化景观设计具有重要的参考及借鉴价值。 1 5 研究框架 囤 _ 二亟亘 亘堕圈 l|”i：；：二： 上 li , - - i i 宏_ 观：城市生态系统的角度i 圈 ”囤目匝 中观：场地与周边环境的关系 一 图1 2 研究框架图 资料来源：作者自绘 7 甲譬 第一章绪论 1 6 研究方法 ( 1 ) 文献资料法 对已有的硕士、博士学位论文、期刊杂志论文以及相关理论著作等进行搜集整理， 梳理近几年人们对屋顶绿化的研究，解决的相关的问题等，以此来指导论文写作。 对优秀屋顶绿化建设案例进行整理，包括照片、已有的评论、说明、文章等，从 中归纳总结出其成功经验，以供屋顶绿化设计和建造过程中学习和借鉴。 ( 2 ) 案例分析法 对优秀屋顶绿化案例进行整理，从中归纳总结出其成功经验，以供我们在屋顶绿化 设计和建造过程中学习和借鉴。 ( 3 ) 实地调研考察法 对西安市公共建筑屋顶绿化现状进行实地调研、实地感受，收集相关信息。 ( 4 ) 分类分析法 选取西安市现有公共建筑屋顶绿化实例进行分类分析和研究，总结出适合西安市的 屋顶绿化景观设计方法。 8 长安大学硕士学位论文 第二章屋顶绿化概述 2 1 屋顶绿化的发展 2 1 1国外屋顶绿化的发展 ( 1 ) 古代 屋顶绿化并不是现代建筑发展 的产物，它作为一种特殊的绿化形式 在很早以前就被人们所使用，有着非 常悠久的历史。屋顶绿化的出现，最 早可追溯到公元前2 0 0 0 年左右，在 古代幼发拉底河下游地区的乌尔城 古代苏美尔人最古老的名城之 一，曾建造了雄伟的亚述古庙塔，被 后人称为屋顶花园的发源地。然而， 图2 - 1 巴比伦空中花园 资料来源：h t t p ：b b s h z s z h o m e c o m 部分学者认为古庙塔只是在平台部分有少量的点缀绿化而己，还不能算作真正的屋顶花 园，而被人们称为真正屋顶花园的是公元前五世纪前后在巴比伦出现的“空中花园 ( 如 图2 1 ) 。 ( 2 ) 现代 在中世纪和文艺复兴时期，屋顶绿化主要为富有阶级服务。在1 7 世纪到1 9 世纪间， 挪威人为了冬季保暖开始在屋顶上覆土种草以及其他类似植物。1 9 世纪末期，美国大平 原的移民由于缺少木头建房，因此也采用类似技术进行屋顶绿化。 德国被公认为现代屋顶绿化的发源地，最早的屋顶绿化形式出现在1 8 世纪初期， 早期的主要绿化形式为草地屋面。到1 9 7 0 年，德国真正开始对屋顶绿化广泛关注，使 得屋顶绿化大力发展。德国屋顶绿化的发展与他们在实践中采取相应的策略，特别是与 f l l 的指导方针是分不开的。f l l 制定的屋顶绿化的指导原则为屋顶绿化的建造制 定了标准。在过去的2 5 年中，德国的绿化屋顶面积迅速增加，究其原因，其首要的驱 动力是生态的理念：回归绿色空间，使植物和动物回归到建筑和街道。其次，节约能源 和充分利用空间和资源在屋顶绿化中起着很大的作用。据相关调查，目前德国有8 1 0 亿m 2 的屋顶进行了绿化【1 1 】。 屋顶花园与现代建筑的结合，最早出现在1 9 5 9 年，美国奥克兰市凯泽中心屋顶花 9 第二章屋顶绿化概述 园，被认为是现代屋顶花园发展史上的一个里程碑。但美国的屋顶绿化到了2 0 0 0 年以 后才有较大的发展，芝加哥市的屋顶绿化是典型代表，该市从2 0 0 1 年完工的市政厅的 屋顶绿化开始做表率，然后把屋顶绿化逐步推广到商业建筑、私人企业和居民住宅。同 时还还制定一系列的鼓励政策，这些政策包括：商业大楼屋顶绿化每栋可获1 万美元补 贴，私人住宅可获5 0 0 0 美元；新建筑如有屋顶绿化的项目，审批程序可以从简；必要 的时候芝加哥市政府还能给予低利率融资等其他经济补贴。 英国的屋顶绿化在1 9 0 3 年就出现了，但是一直处于边缘状态。保守的建筑文化规 划理念导致了对绿色建筑推广的忽视，政府也没有相关立法或引导，导致屋顶绿化发展 进程缓慢。直到近期，英国开始重新重视屋顶绿化在城市绿色空间中的地位和作用，伦 敦很多新建建筑都建设有屋顶绿化，生物多样性的驱动是英国屋顶绿化发展的一个主要 原因。 人多地少，寸土如金的日本，对屋顶绿化愈加重视。在学校、工厂、酒店、地下停 车场等建筑的屋顶上，几乎都种植绿色植物。东京在修订的城市绿地保护法中规定，凡 是新建建筑物占地面积超过1 0 0 0m 2 者，屋顶必须有2 0 m 2 为绿色植物覆盖，否则要被罚 款。目前，该市屋顶绿化率已达到1 4 。 新加坡把绿化和环境建设作为国家发展的活力之源，作为一项战略资源和重要品牌 培育。经过几十年的发展，新加坡已实现了由“园在城中”向“城在园中”的大转变， 很多酒店、住宅等建筑的屋顶花团锦簇。同时，新加坡还注重发展屋顶绿化的植物配置， 更好地实现屋顶绿化的多功能效益。 德国美国日本 图2 - 2 国外屋顶绿化 资料来源：屋顶绿化 2 1 2国内屋顶绿化的发展 我国的屋顶绿化起步较晚，发展缓慢，近年来国内的屋顶绿化才受到关注，北京、 上海、香港、深圳、广州、重庆、成都等一些大城市相继对屋顶进行开发。如：香港太 1 0 长安大学硕士学位论文 古城天台花园、广州东方宾馆屋顶绿化，广州白天鹅宾馆的室内屋顶绿化、上海华亭宾 馆屋顶绿化、重庆泉外楼等。北京、成都、广州等城市已出台关于屋顶绿化的地方法规， 以此作为屋顶绿化的技术规范。但仍有很多城市，如西北地区，多数城市的屋顶绿化进 程缓慢。 深圳是最早发展屋顶绿化的城市之一，通过对国内的屋顶绿化技术进行全面研究分 析，集各学科人才优势，加强研发实力，逐步摸索出适合深圳市发展的屋顶绿化新模式。 不仅从上海、厦门等地引进屋顶绿化植物品种，还引进德国黄花景天，初步筛选了几个 可大面积推广应用的品种，形成3 4 套屋顶绿化系统。 上海是我国最重视屋顶绿化的城市之一，上海现有屋顶面积超过2 亿m 2 【1 1 】。2 0 0 4 年兴建的复新屠宰场单体屋顶绿化面积就达1 4 0 0 0m 2 ，到2 0 0 6 年底，上海屋顶绿化的 面积已经相当于把1 3 座静安公园植入空中。 北京作为政治经济文化中心，城市绿量远不够人均所需，市区热岛效应的面积也在 逐渐扩大，而城市中心区绿化发展与城市用地矛盾日渐突出，治理热岛效应必须走以屋 顶绿化为代表的城市建筑大面积植被化之路，因此北京非常重视屋顶绿化的发展。2 0 0 6 年，北京屋顶绿化协会成立，这也说明了人们已经对屋顶绿化这个课题开始重视并从政 策上有所行动。 北京 上海广州 图2 - 3 国内屋顶绿化 资料来源：屋顶绿化 2 2 屋顶绿化的类型 总体上说，屋顶绿化主要有两种类型：一种是简单式屋顶绿化，另一种是花园式屋 顶绿化，即屋顶花园。这两种类型的绿化区别在于种植基质的厚度、植物种类及绿化的 费用等方面【6 1 。 2 2 1简单式屋顶绿化 利用低矮灌木或草坪、地被植物进行屋顶绿化，不设置园林小品等设施，一般不允 第二章屋顶绿化概述 许非维修人员活动的简单绿化称为简单式屋顶绿化6 1 。在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，可以进行简单式屋顶绿化。 简单式屋顶绿化的特点主要有三个方面：植物种植层一般由轻质土壤介质组成；其 他辅助材料或者园林要素较少，因此建造的成本较低；简单式屋顶绿化种植材料多样性 相对较差，因此需要较少的养护管理工作。 覆盖式固定种植池可移动容器 图2 - 4 简单式屋顶绿化 资料来源：h t t p ：w w w z h u l o n g c o r n 其绿化形式主要表现为三种：覆盖式绿化：根据建筑物的荷载较小的特点，利用 草坪、地被、灌木或者可以匍匐的攀援植物进行覆盖式屋顶绿化；固定种植池绿化： 在建筑物屋顶承重结构位置或周边女儿墙一侧固定种植池，利用植物直立、悬垂或者匍 匐的特性，种植低矮灌木或者攀援植物，进行屋顶的绿化。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，可以根据季节不同随时变化组 合( 如图2 4 ) 。 2 2 2花园式屋顶绿化 根据建筑屋顶的具体条件，选择小型乔木、 低矮灌木和草坪、地被植物进行屋顶绿化植物 配置，设置水体景观、园路、座椅和园林小品 等设施，提供一定的游览和休憩活动空间的复 杂型绿化，称为花园式屋顶绿化，即通常所说 的屋顶花园【6 1 。( 如图2 5 ) 它与简单式屋顶绿化的区别如表2 1 所示。 1 2 图2 - 5 花园式屋顶绿化 资料来源： h t t p ：w w w g a r d e n v i s i t c o r n g a r d e n 长安大学硕士学位论文 表2 - i 简单式屋顶绿化与屋顶花园的区别1 6 i 简单式屋顶绿化屋顶花园 种植基质薄；少量浇灌；植物种类少，种植形式种植基质深；需要有浇灌设施；植物生长环境较 简单，绿化的目的不是以游赏为主好：植物种类多；屋顶可以上人进行游赏 有利因素有利因素 重量轻，屋顶不需要加固动植物种类较多 适于大面积绿化节流雨雪的量相对较大 适于3 0 。的坡屋面绿化景观具有较好的美观性 低维护，使用寿命长空间富于变化 通常不需要浇水和特殊的排水设施可以上人，功能比较全面 适于翻新 景观竖向变化丰富 造价相对较低防水性好 不利因素不利因素 雨水截留功能差屋顶承重大 植物多样性差需要浇灌和排水设施 不能上人或作为其他功能用 后期维护费用较高 通常在冬季不是很美观需要专业的技术和复杂的施工 系j 辛 萋挚 黪是蠢- 蛾袭 开敞式 。- 2 m 兰耋镰： 鲥h z 葛a 畦w ： 一1 气百l 括t 一_ 二_ 。o j 掣0 ；玉，9 一j 一： j ，0 1 2 鸶噬譬i 通 秘 封闭式 一 一= 一一 一飘d “ 一一一 目孤 半封闭式 图2 - 6 屋顶绿化形式 资料来源：屋顶绿化设计与建造 屋顶花园根据不同的标准形 成不同的分类。按照使用要求可 以将其分为公共游憩性屋顶花园、 家庭式屋顶花园、科研生产用屋 顶花园；按屋顶绿化形式分为苗 圃式、自由种植式、周边式庭院 式；按空间组织状况又分为开敞 式、封闭式和半封闭式( 如图2 - 6 ) 。 第二章屋顶绿化概述 2 3 屋顶绿化的效益 2 3 1环境效益 屋顶绿化在改善日趋恶化的人类生存空间环境，丰富城市景观，减少城市热岛效应 对人类造成的困扰，改善城市生态环境等方面起着极其重要的作用( 图2 7 ) 。 图2 7 屋顶绿化的环境效益示意图 资料来源：作者自绘 ( 1 ) 有效地降低城市热岛效应 城市中建筑物逐渐增多，高楼大厦林立，而楼顶的空间几乎被闲置，素面朝天的建 筑屋顶受到太阳照射时间最长、辐射强度最大，对周边环境造成强烈的热辐射，是形成 城市热岛效应的主要源头之一。城市热岛效应正在逐步扩散，而建设屋顶绿化是目前对 付它的一种有效方法。在芝加哥市政厅屋顶绿化的研究中发现当沥青的屋顶温度达到 7 6 ，植被屋面的温度只有3 3 4 8 。屋顶和铺装地面等人工下垫面在太阳照射下升温 速度最快，对热岛效应的影响也最大，而树冠和草坪等绿地下垫面的升温速度较缓慢， 通过屋顶绿化通过可以有效地削减城市热 i ii i l i雨水 i i i l 岛效应。 ( 2 ) 减轻城市排水系统的压力 屋顶绿化的土壤可以在一、两个月的 时间里，保留1 5 2 0 的降水，使雨水缓 慢释放到城市空气中和雨水排放系统里【2 】。 由于屋顶绿化可以将雨水滞留，因此能在 一定程度上阻留暴雨在地表的径流，并降 1 4 图2 8 屋顶绿化滞留雨水示意图 资料来源：作者自绘 长安大学硕士学位论文 低了排水强度，有效缓解城市排水系统的压力( 如表2 2 ) 。如果屋顶绿化能够在城市内 形成网络，雨水径流可以大量减少，使城市排水系统的负荷得到很大程度的减轻，并可 以使附近水域的水质得到显著改善，这样就又减少了处理污水的费用。 表2 - 2 不同形式的屋面雨水径流系数对比 屋面类型雨水径流系数 未绿化屋面( 坡度 1 5 0 ) l 未绿化屋面( 坡度 使得建筑系统中的物质和能源有序地运转，从而获得与自然环境和谐共生的建筑环境。 发展生态建筑，探索生态建筑之路，创造人与自然和谐的环境，是当今建筑届的共 识。生态设计的理论强调可持续发展对人类社会发展的重要作用。早期对生态建筑的研 究仅停留在对气候、生物的关注上，而今天建筑师们的生态建筑意识有了更新的认识， 运用生态技术、替代能源等更深层次的生态理论来研究，以达到实现建筑的生态化的目 的。近几年，我国在生态建筑的设计方法及其技术领域进行潜心研究，尊重自然、保护 环境、合理使用自然资源已成为生态建筑的主要原则。 1 9 9 9 年在北京召开的国际建筑师协会发布了北京宪章，明确要求将可持续发展 作为建筑师和工程师在新世纪中的工作准则。新世纪建筑的发展要正视人类社会的困境， 加强生态意识，提倡生态建筑，尽量减少建筑活动对自然界产生的干扰和破坏。 国外的生态建筑是从建筑节能开始的。维护结构热工性能的优劣，直接关系到生态 5 史立刚，刘德明大空间公共建筑生态设计中国建筑工业出版社2 0 0 9 2 9 第四章西安公共建筑屋顶绿化景观设计研究 建筑节能的效果。提高维护结构的保温隔热性能作为降低建筑能耗的关键方法已经得到 了社会各界的高度关注和广泛研究。屋顶绿化作为一种提高屋面保温隔热性能的有效途 径，已经在我国得到了一定程度的发展。种植绿化的屋顶有很好的热惰性，不随大气气 温骤然升高或骤然下降而大幅波动，从而有效降低了建筑能耗，实现建筑的舒适、健康 与节能。 随着生态观念世界性的共识逐步形成，人们对建筑生态属性的认识有了很大的转变。 生态建筑的发展，使得节约能源、保护环境问题成为人们关注的焦点，而屋顶绿化对于 生态建筑节能以及改善城市生态环境的作用也越来越引起人们的重视。以生态学的途径 解决建筑可持续发展面临的困境，是生态建筑研究中最有价值的内容。 4 1 2可持续发展理论 1 9 8 0 年，“可持续发展”在世界自然保护联盟( i u c n ) 提交的世界保护策略中 被首次提到。到1 9 8 7 年，联合国世界环境与发展委员会( w e c d ) 发表我们共同的 未来的长篇报告，从环境与经济协调发展的角度正式提出“可持续发展 ( s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t ) 的思想。 可持续性研究是伴随着人类生存空间的膨胀、建设规模的扩大而来的。建筑系统是 生物圈中一个重要的物质流动和能量交换环节，建筑的可持续发展对于整个城市实现可 持续发展战略有着重要且深远的意义。建筑外部环境的可持续性发展的涵义是指在人与 建筑外部环境之间建立起可持续性的互动关系，建筑外部环境的合理规划设计可以有效 解决城市的生态问题。在城市迅速发展、人口爆炸和环境质量下降的今天，可持续发展 的思想具体运用到景观设计领域，就是规划和设计要尊重自然、尊重人、尊重文化，这 也是未来景观设计要遵循的原则和发展的方向。 在建筑外部环境中，一些人工因素会对建筑外部环境产生负面影响，会直接影响气 候特征的变化，如风速、降水、温湿度等方面。在进行建筑外部环境的规划设计时可以 针对不同问题提出相应对策，如对建筑屋顶和露台进行绿化设计，并对外部环境中的动 植物群落进行研究，并力图创造出适宜它们生存的环境。这样的设计可以有效缓解热岛 效应、改善城市生态系统等，以此消除人与自然的对立局面，创造宜人环境，使城市得 到持续、健康的发展。 景观生态系统的可持续性发展，是把景观作为一个生态系统，利用生态适应性原理， 即利用自然做功，维护和完善高效的能源与资源循环和再生系统，通过生物与环境关系 长安大学硕士学位论文 的保护、能量与物质循环再生的调控等来实现景观的可持续发展。 一片森林、一个庭院、一块广场、甚至一个池塘，都是一个生态系统，其中间都存 在着自然和生物元素，它们之间存在着物质和能量及信息之间的流动与交换的关系。通 过生物链以及生物与环境间的物质和能量的循环和转化，来维持系统的平衡，并不断发 展。然而人类的介入，会对自然的系统产生干扰。由于西北地区自然条件的影响，生物 资源相比南方较少，生态过程较简单。这与丰富的动植物与微生物构成的生物群落以及 复杂的物质和能量循环转化过程构成的生态系统相比，简单的生态过程构成的系统，其 可持续性较弱。就西安的生态系统来说，为保证其可持续性发展可采取的手段主要有增 加绿地面积、发展立体绿化、降低建筑能耗、增强生物与环境的适宜性，同时降低人为 干预，减少对生态环境的破坏。 1 9 9 8 年德国社民党和绿党的新联邦政府以崇尚自然、主张生态和谐的“后物质主义 价值观 为执政纲领，重新界定人与自然的关系，将环境放在中心位置，提出“生态现 代化 的目标，标志着“以人为本 的现代化模式开始向“以环境为中心 的可持续发 展模式转变1 3 舢。这一生态政策和可持续的思想有很高的借鉴价值( 表4 1 ) 。 表4 - 1 生态现代化：从曩以人为本一到搿以环境为中心一f 1 4 1 以人为本以环境为中心 自然生物链中一个重要环节，对 人的作用万物之灵，宇宙主宰 全球生态平衡负有最终责任 服务于所有物种，根据资源情况 服务于一部分人的需要，根据实 资源作用 决定享用标准，重视人类长远利 力获取分配资源 益，据此合理分配资源 重视自然一人为环境之间的生态 重视人为环境，根据人的需求对平衡，根据环境条件制定保护标 环境作用 自然环境进行改造准，促进环境的保