高层建筑屋顶空间的再利用—以建外SOHO为例毕业论文

1、引 言在西方，神圣空间是形而上的，屋顶作为建筑的最高部分，也充满了神圣而庄重之感。屋顶对于人们而言仅仅是建筑不可缺少的重要组成部分。由于土地资源紧张，绿化相对减少，地球生存环境的恶化，迫使我们需要重新认识并开发、使用忽略的空间，当空中这一资源不仅只对交通发生作用时，那么作为建筑的屋顶应该发挥它更多的使用价值，也就是本论文所要涉及的屋顶空间再利用。屋顶空间再利用旨在占有屋顶剩余空间而进行绿化或者设计，在保留屋顶以下的基体及其基体内部的人们的生活。当这一理论被提出时，屋顶空间再利用的设计已经成为一种发展趋势。 本论文以“高层建筑屋顶空间的再利用”为题进行研究，能够如何更好的利用高层建筑屋顶建筑的第

2、五立面，这块被遗失的空间。 早期的屋顶空间的利用是屋顶花园的应用，屋顶花园的建造已经有2000多年的历史，发展到至今，我们应该有更多的发展甚至进步，但不管如何发展我们始终要遵循“经济，适用，美观，”三原则。第一章 选题意义（一）高层建筑是城市发展必然产物十八世纪末的产业革命带来了生产力发展与经济的繁荣，大工业兴起使人口集中到城市中来，造成用地紧张，地价上涨，城市范围逐步扩大仍感局促，为了在较小的土地范围内建造更多的建筑面积，建筑物不得不向高层发展这是高层发展的最根本原因。所以说，高层建筑是城市发展的必然产物。高层只有在城市的滋润下才能较快地蓬勃发展，而城市的发展也依赖高层的支持。不论是设计的或

3、是缺乏设计的摩天楼或高层建筑物都已成为我们城市生活的既定景观，它是几乎每个国家的主要城市都认可的一种国际技术！一幢高层可以是一个城市的特写，例如说到迪拜塔，人们就很自然的想到阿拉伯联合酋长国迪拜，说到上海金茂大厦就很自然的联想到上海，而佩重纳斯大厦，也就是吉隆坡双塔，也已经成为吉隆坡的地标性建筑。高层建筑已变成城市的本体部分，并对城市的社会、经济及物质环境的充分影响也正变得日益明显。高层建筑对其所在的城市街区具有重要的影响。仅以它绝对的规模和人口总量，就对城市街区的集中化、对街上的行人以及街景本身都具有明显的重要性。 市设计方面的主题。在这个层面上，高层建筑的发展可以由规划者通过地方规划来加以

4、控制。一座高层建筑必须首先与城市达成的协议，就是那里的现状，例如：它如何决定体量的问题，以及新的塔楼以何种尺度才能为整体联系于城市的形象、城市的街区和周围的建筑，最重要，它必须决定如何适应于街道的边沿、周围的人行道尺度、现有的土地利用以及它所在街区的特点。高层建筑已变成城市的本体部分,其对城市社会、经济及物质环境的影响也正变得日益明显。（二）北京高层建筑屋顶空间利用现状北京高层建筑屋顶的设备（见图1-2-1）:功能性的风机、消防水箱、二次供水水箱、中央空调冷却塔、电梯机房、设备检修房、高层警示灯、飞机停机坪等综合以上图文，得出结论：北京约90%的高层屋顶仅用于放置设备，且设备放置位置未经合理规

5、划，导致可再利用的空间面积有限，因而造成空间闲置，屋顶作为建筑的第五立面，有待于新的开发和利用（三）城市化发展对动物生存环境造成影响城市化是现代文明的趋势和标志，随着工业化进程和经济的高速发展，我国已进入城市化的加速发展阶段。从社会学的角度来说，城市化就是农村生活方式转化为城市生活方式的过程。发展不是目的，只是一种手段，其根本目的还是为了提高人民的生活水平，改善人们的生活质量，使人与人、人与自然关系达到和谐发展。城市化的迅速发展给我国经济带来巨大活力的同时，也给城市环境带来许多方面的困境。近年来，我国发展中出现了环境污染严重，生态恶化，资源短缺等一系列问题。随着城市空间的扩展，城市边缘地区土地

6、覆盖类型中耕地、林地、果园等人类活动干涉较少的土地类型大幅度地减少，取而代之是高密度的城市用地（宽敞的马路及鳞次栉比的建筑）；城市中心地区不透水面积增加，自然绿地面积削减，代之以覆盖水泥、沥青的广场和道路。不透水面积增加以及绿地面积的减少严重地引发了城市的水环境、大气环境问题。城市中人工培育的一些绿地（交通绿岛、行道树等），属于零星分布，形成不了规模效应，达不到改善城市环境的目的。此外，城市中绿化面积的减少对城市的动物栖息环境也造成了一定的影响，因为许多昆虫和鸟禽均以城市中的植被或大片绿地作为驻留地，它们的存在给城市带来了生机，但是城市化的发展使城市绿地面积大幅度减少，不利于它们的生存。第二章

7、 研究方法（一）理论研究1通过对有关文献资料搜索，了解高层建筑的设计对人类使用者的利弊，了解相关建筑规范内容。2阅读相关文献资料，获取到城市化发展的加速建筑队环境与人和动物相互关系。3通过大量文献的学习，借鉴发达国家的高层建筑设计对人居住环境的研究结果对适合小动物生存空间尺度和数据进行收集整理。（二）实践研究1通过对北京的高层建筑大量调研，了解居住生活或工作在高层建筑周边的人群生活习惯和心理状况和喜好等。2通过不同人群的访谈调查，深入了解是否有饲养小动物的喜好，发现其目前问题，并提出合理化建议和设计改造方案，发现其设计中的优点，并归纳总结、整理成系统明了的文字，以供今后相关工作人员的参考。第三

8、章 选址依据（一）为什么选择建外soho的建筑屋顶？1.因为建外soho现代城里大部分是年轻的白领上班族，平时工作时间长、工作强度高、心理承受压力较大，大部分的白领上班族有饲养小动物的喜好，以饲养小动物来缓解自己的生活压力。2.由于平时生活节奏太快，生活住宿的地方有限或者自己的另一半不喜欢饲养小动物，使得自己没有闲暇时间来照顾小动物。（二）为什么建筑屋顶养动物？1. 屋顶被称为建筑的“第五立面”。 城市的建筑屋顶大部分属于闲置空间，没有充分利用，在北京寸土寸金的土地上，屋顶空间的浪费实属可惜。2. 城市的建筑顶部大都缺乏修饰，毫无美感可言,可以在屋顶空间进行绿化设计，一方面可以美化环境，降低城

9、市污染；另一方面可以做到收集雨水、太阳能等绿色能源。3屋顶空间是一个自由开放的空间，适合小动物在上面生活，以此可以减少小动物对人群的生活干扰。（三）为什么在建外soho的建筑屋顶养动物？1. 因为建外soho现代城里大部分是年轻的白领上班族，上班午休时间约一小时，在休息时间内可以和小动物玩耍嬉戏，可以减轻工作疲劳的同时也可以培养与动物的感情。2. 现有流浪和寄养小动物的地方大部分在郊区以外，路途遥远、来回来去的时间较长、行程成本较高，所以屋顶空间来饲养小动物达到一举两得的好办法，可以就近饲养小动物。3高层空间大气污染与可吸入颗粒污染较为严重，不适合人群使用，却适合小动物生存，利用屋顶绿化的改造

10、城市生态环境同时也给小动物创造了一个良好生存环境，可以自由放逐的生活。4. 企业公司以献爱心的方式，出资金领养小动物，由公司的员工照顾它们的生活，培养人与动物的感情，同时可以唤醒人群的冷漠和减压减负。在与动物顶出过程中培养深厚的感情，以此可以降低公司员工跳槽离职的人才流失率。第四章 设计方案（一）前期调研1. 调研地址：北京市东三环建外soho现代城2. 调研人群：上班白领、中老年人、外籍人员（见图4-1-1）（图4-1-1）根据调研得出结论：（1） 建外soho现代城里以年轻的白领生活工作居多。（2） 白领和外籍人员平时忙于工作，饲养小动物比例偏少。3. 为什么流浪猫狗有很多呢？（见图4-1

11、-2）（图4-1-2）根据调研得出结论：（1） 由于城市建设拆迁，饲养不便致使46%的小动物不能得到很好妥善的安置，便被遗弃。（2） 外来务工的单身人员，在租房转换时，由于生活空间狭小，饲养不便导致21%的小动物是被遗弃。（3） 小动物繁殖能力极强，新生的小动物能活下来的又加入流浪队伍，19%的小动物被流浪。（4） 由于14%小动物在发情期很容易跑丢，所以成为社会上的流浪动物。 4. 大量流浪小动物对社会造成的危害性？（见图4-1-3）（图4-1-3）根据调研得出结论：（1） 42%的流浪小动物以垃圾为食，影响环境甚至身上携带了很多寄生虫和有害病菌，威胁人类身体健康。（2） 26%的流浪小动物

12、活动敏捷，尤其是小孩、妇女和老人经常受到小动物的自卫攻击，造成人体伤害。（3） 23%的流浪小动物无人照顾且无限繁殖，在城市各个肮脏的角落里生活，影响城市容貌。（4） 9%的流浪小动物，活动于居民住宅小区里，在发情期时叫声扰民。5. 人类对流浪小动物产生什么危害呢？（见图4-1-4）（图4-1-4）根据调研得出结论：（1） 33%的流浪小动物，死于政府颁发的“灭狗令”。（2） 29%的流浪小动物，死于人为虐待。（3） 21%的流浪小动物，死于皮毛的买卖。（4） 17%的流浪小动物，死于食客的“盘中餐”。6. 国外屋顶绿化的成功例（见图4-1-5）（图4-1-5）屋顶空间再利用的优势,根据调研得

13、出结论：（1） 绿色景观功效。（2） 储蓄及利用自然降水。（3） 吸收都市二氧化碳、净化空气尘埃。（4） 太阳日照充足，可以利用太阳能做电能补充，低碳环保。屋顶空间再利用的弊端,根据调研得出结论：（1） 屋面分为上人或不上人屋面,高层屋顶与矮层的建筑设备繁杂，使得空间得不到很好的利用。储蓄及利用自然降水。（2） 内(外)排水、屋面保温、屋面防水、女儿墙和维护栏杆。（3） 受水平风荷载、雨雪荷载和雷电等不利建筑的自然因素。（二）城市高层建筑大气颗粒污染垂直分布特征1. 颗粒物随高度变化分析（1）tsp 随高度变化分析（见图4-2-1）（注解：tsp是总悬浮颗粒，总悬浮颗粒物是指漂浮于空气中的粒径

14、小于 100 微米的微小固体颗粒和液粒。它主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。） （图4-2-1）（2）pm10 随高度变化分析（见图4-2-2）（图4-2-2）（3）pm2.5 随高度变化分析（见图4-2-3）（图4-2-3）（4）pm1 随高度变化分析（见图4-2-4）（图4-2-4）（5）与对照点对比分析（见图4-2-5）（图4-2-5）（6）颗粒物随天气变化分析（见图4-2-6）（图4-2-6）（7）噪声随高度变化分析（见图4-2-7）（图4-2-7）（8）试验点噪声与对照比较

15、（见图4-2-8）（图4-2-8）（9）噪声随天气变化分析（见图4-2-9）（图4-2-9）综合上述分析，根据资料调研得出结论：（1）空气中较大的颗粒物(tsp、pm10)随高度呈现u 型曲线，即先降低后升高的特征。在056 m颗粒物tsp、pm10、pm2.5、pm1 质量浓度随高度增加而减小，在56116 m 之间颗粒物质量浓度随高度增加而增大。较小的颗粒物(pm2.5、pm1)在低空(84 m)颗粒物质量浓度差别不大，当超过100 m时，质量浓度迅速增加。高空的4 种颗粒物指标都明显高于地面，这种现象可能与周围建筑物高度和颗粒物本身特性有关；（2）天气条件对空气中颗粒物污染有一定影响。3

16、 种天气条件下，以阴天时tsp、pm10 质量浓度最高，晴天和大风天气的tsp、pm10、pm2.5、pm1质量浓度相对较低；（3）噪声随高度变化较为明显。整体上表现出leq 随高度增加而增大，最高点比地表增加约4 db。环境噪声在042 m 高度时变化不大。42 m 以上时，噪声随高度增加较快，大风是主要的噪声源；（4）天气条件影响着噪声污染程度。在晴朗天气和阴天条件下，环境噪声变化较小，此时的噪声主要由车流量的多少影响。而大风天气下，高空的噪声污染较重。（三）城市发展对区域气候的影响分析（图4-3-1） （图4-3-2）（图4-3-3）（图4-3-4）（图4-3-5）以上五组分析图是196

17、1 2008 年北京平均风速的年际和季节变化: (a) 全年; (b) 春季; (c) 夏季; (d) 秋季; (e) 冬季通过对北京1961 2008 年48 年的温度、降水、风和湿度的统计分析, 可以得出如下结论:(1) 近半个世纪以来, 北京城区和郊区的平均气温、最高气温、最低气温均呈现显著增加趋势,且平均气温从1980 年代初开始进入快速增长阶段;从季节来看, 平均气温和最高最低气温均表现为冬季和春季增加最大, 其次是秋季, 夏季最弱。城市化发展对最低气温的变化影响最大, 其次是平均气温, 对最高气温影响最弱。城区气温的日较差明显减小, 而郊区气温的日较差相比略有增加。近48年北京地区

18、热岛强度上升了1. 4 , 上升幅度为01 29 / 10a, 且1980 年代后, 各个季节热岛效应随年代增强, 冬季和春季尤为明显。(2) 北京地区的降水量, 过去近50年呈明显下降趋势, 以2000 年以后最为明显, 城郊区降幅分别超过8% 和10%。从四季降水量的变化来看,表现为夏季减小最为明显、冬季减幅较小,而春秋两季呈小幅上升趋势。降水的减少可能与空气污染的加剧、气溶胶的增多、云滴的减少进而导致降水云的减弱有关, 城市化可能对大尺度的降水不会有什么影响, 但对局地对流型降水可能会有不可忽略的影响。总而言之, 城市化和降水频率、时空分布的关系有待进一步的研究和更多证据的支持。( 3)

19、 北京城区的相对湿度呈减小趋势, 这首先与全球变暖的大背景密切相关, 当温度升高, 空气容纳水汽的能力上升。其次还与城市化所导致的绿地的减少以及不具备保水能力的硬地路面的增加有着密切的关系。由此可见, 随着城市化的发展, 尤其是下垫面的变化, 造成城区相对湿度下降, 进而导致“千岛效应”的出现, 这也是北京城市气候的特征之一。( 4) 48年来北京城区、郊区的年和四季的风速均呈减小趋势, 这与其它研究一致, 和季风减弱的大背景有关。 ( 5)通过对温度、降水、湿度和风速几个主要气象要素的分析发现, 在过去的48 年中, 在全球变暖的大的气候背景下, 温度的变化最为明显, 其次是降水。但要分析具

20、体城市化对上述几个气象要素的影响, 还需要更多的数据和资料加强观测对比研究。温度的增加与城市化的关系已经越来越多地被认识, 但城市化对降水量的影响, 尤其是降水空间分布的影响, 还有待更进一步的研究和分析。（四）屋顶绿化对平衡城市气候作用（1）与地面相比，屋顶处光照强度大、光照时间长，有利于促进植物光合作用。 （2）受建筑的影响，屋顶吸热快，散热快，昼夜温差大，有利于植物的营养积累，也有利于植物的生长。 （3）屋顶上气流通畅清新，污染明显减少，受外界影响小；相对隔离，病虫害不易传播，有利于园内病虫害防治，有利于植物的生长和保护。（4）作为一种有效的保水系统，屋顶绿地的土壤可以在长达2个月的时间

21、里保留15%20%的降水，使这些雨水更为缓慢地释放到城市的雨水排放系统里或蒸发到空气中。如果屋顶花园遍布都市各处，城市中雨水排放系统的负荷就能得到很大的缓解，从而减少洪水泛滥的发生，并显著改善附近水域的水质。（五）建外soho屋顶空间利用现状分析根据现场调研，总结出建外soho屋顶空间利用现状如下（见图5-1-1）：（1） 屋顶没有什么绿化设计，多数是空调设备和电梯间，俯视楼面装饰略单调。（2） 建外soho现代城屋顶空间基本处于闲置，屋顶面积闲置浪费。（图5-1-1）（六）小动物生存环境基本需求分析(1)小动物喜欢能和平地成群生活，有充足的阳光照射和可以呼吸干净的空气，可以自由无拘无束地晒太

22、阳和睡眠休息的地方。(2)小动物习惯不停地运动，故要求饲养场地有一定的活动范围。它们喜欢空旷的生活空间，可以自由嬉戏并且保证这个空间有足够的安全性。(3)小动物神经类型不同导致性格不同，通常分成四种神经类型：即灵活型、活泼型、迟钝型、安静型和衰弱型，性格不同需要的关怀和照顾也不同。(4)小动物喜欢干净的食物和水源，同时也需要有人类的保护和领养。（七）建外soho人群的心理需求建外soho工作的白领绝大部分喜欢自由自在，工作强度大、压力大。使得soho族也有不容忽视的心理问题，不安全感、挫败感、对工作厌倦.soho一族甚至成为了心理问题高危人群。这些问题主要体现在：对工作期望越大失望也越大、金钱

23、渐长朋友渐少、没了束缚多了寂寞。解决办法是创造良好生活工作环境、加强与人之间的沟通、学会释放压力和缓解压力。（八）我的设计方案需要解决的问题屋顶空间由于受到建筑外在的因素是建筑规范中不容许屋顶随便加建，那么从实际使用来考虑，屋顶不适合给人去居住。可是却给小动物们提供了一个有利的生活空间。(1) 根据前面对气候和大气污染以及绿化分析得出屋顶空间适合做开放式并且是可以自由组合的一个生态生活空间。(2) 关于给小动物的生活居住，设计成可以组合或者是可以拆卸的一种新型小型建筑，与此同时它兼备了冬暖夏凉的一个生活居所，给动物提供了新的住宿，使得屋顶空间也合理利用，保障了动物的安全，给社会也创造了一个人和

24、动物共同平等生活的一个和谐社会，可以减少虐待动物或者是弃养动物的事件再次发生。(3)利用屋顶绿化可以制造出一些多样变化的设计空间，消除了噪音污染和环境污染的弊端，使屋顶空间美化同时兼备生态平衡和可持续发展的设计思想。(4)利用人和动物的在休息时间的亲密接触，唤醒和治愈都市白领人群中冷漠、不爱与人沟通、工作压力大等心理疾病。第五章 提出合理化建议（一）北京建外soho屋顶空间绿化设计屋顶空间绿化的效益可分为经济效益、社会效益和生态效益，其经济效益是由它们潜在的社会及环境效益所带来的。1. 经济效益分析（1）屋顶空间绿化最显著的优点在于，它作为一个有价值的宜人场所，能够使其所在的建筑物增值。大楼的

25、所有者可以此获取更高的租金。对于企业和公司来说，带有屋顶花园的办公大楼不但能给客户留下深刻的印象，甚至还可以吸引能干的职员们留下工作。（2）屋顶空间绿化的又一大优越性是其相对较低的能耗，它能够为屋顶提供额外的保温和隔热作用，有助于降低能耗。而且屋顶花园也能够避免防水材料直接暴露在阳光和快速的温度变化之下，有助于减缓它们的老化。 2. 社会效益分析（1）屋顶空间绿化能够使居住在城市的人们保持与自然的联系，尤其是在高楼林立的城市中心地带，它能带给soho白领族以星点的乡村野趣。（2）屋顶空间绿化同样也够起到城市社区发展的作用。公寓楼顶的屋顶花园可以拉近邻里之间彼此的距离。与办公大楼相连的屋顶花园为

26、职员们提供了一个更为宽松舒适的交流环境。公共屋顶花园能够提供丰富多样的社区功能，作为约会、社交和参加特殊活动的场所。 （3）屋顶空间绿化同时还给小动物创造一个自由开阔的生活空间，使得在soho的白领可以把自己喜爱的小动物带到屋顶空间饲养，在休息时可以和小动物一起玩耍，从而减轻心理压力，释放心理负担，达到人与环境和动物亲密关系。3. 环境效益分析（1）屋顶空间绿化显而易见的有助于美化都市视觉环境。但增加绿色空间所获得的效益不仅仅只是增加视觉的美观。如果屋顶花园的规模较大，它们就能够在维持健康的生态系统中起到重要作用，特别是在那些高度密集的城市地区。植物通过光合作用、吸滞粉尘等功能从而净化了空气，

27、保证了包括人类在内的所有生物的生存。城市中的空气由于 交通 和 工业 而污染严重，但能够用于绿化的土地却很有限，屋顶花园则可以充分利用可用空间进行绿化，从而在保证城市的空气质量方面发挥重要的作用。（2）屋顶空间绿化还有助于调节城市的气候。夏季，市区要比郊区炎热得多；实际上，夜间市区的气温会比郊区高出7，白天则高出3。大量的屋顶花园可以使城市的气温下降好几度，并有效地减弱城市中的热岛效应。（3）屋顶空间绿化还有一个最重要的特性就是保水性。当雨水降在水泥铺地和光秃秃的屋顶这些硬质表面上时，大部分的雨水将直接通过雨水管道最终汇入附近的水域。而当大暴雨突发而至时，这些雨水系统的负担将大为加重，有时就会

28、导致洪水泛滥。一场降雨量为1cm左右或更大的倾盆大雨，就足以导致大量的污水溢入雨水管道而涌入临近的水体。作为一种有效的保水系统，屋顶花园有助于缓解这一问题。屋顶花园内的土壤可以在长达2个月的时间里保留15%20%的降水，使这些雨水更为缓慢地释放到城市的雨水排放系统里或蒸发到空气中。如果屋顶花园遍布都市各处，城市中雨水排放系统的负荷就能得到很大的缓解，从而减少洪水泛滥的发生，并显著改善附近水域的水质。 （二）为什么仅仅选择种植绿色植物（1）土壤的使用上应注意屋顶种植的特殊条件。在屋顶上完全应用园田土作为植物生长基质层是不合适的，必须根据特殊的条件和要求对土壤进行改良，满足植物生长的需要。其基质主要包括改良土和超轻量基质两种类型。改良土壤由田园土、排水材料、轻质骨料和肥料混合而成；超轻量基质由表面覆盖层、栽植育成层和排水保水层三部分组成。（2）植物的选择上也应注意屋顶花园的环境条件限制着植物种类的选择。因为，屋顶上的风力一般较地面强，栽培基质厚度小，所以应选择适应性强、阳性、浅根系、抗风、耐寒、耐旱、易管护的小乔木及灌、花、草、藤类植物；生长快、树型高大的乔木应慎用。所以，在选种与种植过程中，应根据地区实际情况，以乡土植物为主，可酌情引入少量外来种。（三）如何给小动物创造自由放逐的生活空间（1）在屋顶上利用绿篱或者绿植