建筑改造中屋顶菜园的实施策略

1、建筑改造中屋顶菜园的实施策略作者：卢颖宏来源：海峡科技与产业2018年第3期摘要：本文结合作者曾经参与的上海嘉善老市屋顶菜园的具体项目，以屋顶菜园改造与建 设过程中的难点为研究对象，提出旧建筑屋顶进行屋顶菜园改造的实施策略并对城市屋顶菜园 的发展提出了建议。关键词：屋顶菜园；建筑改造；景观设计；实施策略中图分类号：Tu985文献标识码：A随着都市田园生活在市民心中的呼唤越来越热切，部分规划设计师也已经认识到农业与城 市密切依存的关系，但在土地资源稀缺的城市，如何利用城市有限的土地来发展城市农业，由 屋顶绿化与都市农业两者理念结合而生、从建筑延伸至城市上空的屋顶菜园成为了新的发展可 能。屋顶菜园

2、作为一个新兴的理念与实践方式，其产生与发展不仅是市民的需求，更是城市未 来可持续发展的需求。“屋顶菜园”是近几年兴起的一种屋顶绿化形式，在学术领域还没有明确的定义。相关的 概念还有“天空农场”“空中菜园”等。主要是指利用城市中各种建筑的空闲屋顶，以各类蔬 菜、瓜果为主要种植对象，配合适当的景观设施，将生产劳动与景观效果相结合，将农业生产、 生态节能、休闲娱乐、文化传承等功能合为一体的可持续的屋顶绿化方式，是农业景观与人文 景观的结合，是一种集观赏性、互动性、参与性、生态性于一体的城市立体绿地景观发展新模 式。虽然屋顶菜园是理念与技术交叉运用的新生事物，但建造屋顶菜园有其现实意义。主要表 现在直

3、接以商品形式产出的经济效益，以及间接对城市起到改善效果的生态景观效益与社会文 化效益。2.1经济效益城市经济发展与长远环境效益之间的矛盾集中反映在建筑用地与绿化用地之间的平衡上。 相较于地面绿化，屋顶菜园的成本要低廉得多。而且屋顶菜园作为一种都市农业生产性景观， 通过在屋顶菜园进行种植，不仅可以直接产出多种应季蔬果并产生效益，并可补偿在高密度人 居环境条件下的农业种植用地与绿地的不足，丰富城市绿化景观的层次。另外，一个设施完善、安全卫生、景色宜人的屋顶菜园足以成为一个建筑的亮点所在，必 然可以成为一项特殊的吸引力，其所有者将能获得更高的利润，企业也能够通过这一展示空间 获得更多客户。通过一个屋

4、顶菜园，甚至可以达到以点带面，形成集办公、休闲、购物、娱乐 为一体的综合性场所，不仅能促进周边区域的整体更新，增加地区的销售业绩和财政税收，为 城市发展开拓出一个全新的综合区域。2.2生态效益屋顶菜园在调节城市生态方面具有显著作用，如调节城市温度、缓解城市雨洪、降低城市 噪音等。屋顶菜园植物表面温度在夏季比没有绿化的硬质地面低80C左右，在冬季比没有绿化 的硬质地面温度高60C左右，是冬暖夏凉的“绿色空调”。同时建筑屋面能够减少紫外线对建 筑结构的损伤，延长建筑物使用寿命。除了对温度的调控，屋顶菜园可以截留并蓄存60%70% 的天然降雨，缓解城市雨洪泛滥现象。在降低城市噪音方面，在屋顶种植农作

5、物至少可以减少3dB的噪声，同时隔绝噪声能达到 8dB。屋顶菜园还可将一些建筑垃圾经过适当处理可以作为培养的基质，大量的有机物垃圾可以 用作堆肥引入屋顶菜园，而一些较为干净的废水也可以作为灌溉用水，为城市废弃物带来了巨 大的利用良机。通过在城市中种植农作物，可以将这些废物、废水以及废气重新利用起来作用 于土壤转变成农产品为人们所用，实为一举多得。2.3景观效益城市发展起源于村庄与农业的发达原本密不可分，而现代快速发展中的城市似乎日渐抛弃 了与城市风貌格格不入的农业景观，取而代之的是修剪的大草坪和行列种植的树木花卉。农业 生产性景观审美的特殊价值在于人劳作中的自然，农作物快速的生长和观赏周期使其

6、对季节影 响产生更明显的高度、色彩、空间外部变化。屋顶菜园将农业生产性景观引入城市，也会给城 市景观带来新的亮点和视觉体验。2.4社会效益屋顶菜园的产生起源于对食物健康安全的关注，通过辛勤的耕作，产出本地的、应季的、 健康的食物，以最新鲜的蔬果提供，减少了冷藏、运输过程中防腐剂等的添加，来改变高热量、 反季蔬菜等不健康的饮食方式。屋顶菜园不仅为人们提供安全健康的食物，更能为人们提供一种身心健康的生活方式。已 有专业人士表示，通过在田地里劳作，不仅能让人们有一定的运动量，保持身体的健康，更能 通过与自然的亲密接触，释放、缓解精神压力。2.5文化效益农耕文化体现了人与自然相互依存的关系，反应了人与

7、自然相互适应、改造的历程。然而 经济技术的进步让我们享受现代化的同时，也疏离了土地这一供养之源。以屋顶菜园代表的生 产性景观提供了-一个将被遗忘的农耕文化重新融入城市的机会。农耕文化的参与与传承，让人 们在欣赏自然生机的美与力量的同时，通过参与劳动不仅有物质的收获，更有精神的喜悦和满 足，也领悟到对于土地、自然以及生命的尊重。本人以上海嘉善老市屋顶菜园的具体项目为案例，通过对项目建设过程进行详细剖析，提 出旧建筑屋顶改造屋顶菜园的实施策略。3.1基地概况及项目定位基地所在厂房位于上海著名的原法租界内，由于厂房被住宅区包围，出入道路狭窄，加上 工厂停工后人员杂居，年久失修，搭建零乱，现状情况可谓

8、之令人惨不忍睹。由于基地外籍人士多、消费水平高、重视生活品位和生活质量等特点，因此嘉善老市创意 园区的项目定位为中型精品特色酒店、健康型小型超市、loft型公寓和中档消费型西式餐饮业， 秉持“低碳环保，尽量多一些绿色的东西”的设计理念。3.2项目难点本次设计遇到了以下四个方面的难点：第一，旧建筑屋顶荷载的计算和选择合适的屋顶改造方法。在旧建筑改造屋顶绿化之前，首先需对原建筑的屋顶形式，原设计荷载等进行仔细考察， 确定合适的绿化形式，提出合理的构造建议。尊重原建筑是保证改造的屋顶绿化能够持续合理 运作的关键。第二，旧建筑排水问题的处理。老建筑的排水一般都未考虑植物渗透水的问题，因此在下雨，或者对

9、植物进行浇灌时，混 合了植物根叶及泥沙等杂物的排水易对排水口或管道造成堵塞。因此需要在排水孔口的位置加 设网罩防止阻塞。第三，创意园区内整体屋顶菜园系统的联动。在嘉善老市创意园区内，设计的屋顶菜园并不是独立的，而是几个屋顶菜园连成的一个系 统，因此需要连通彼此之间的关系，并形成完整的游客体验路线。第四，旧建筑改造中的风貌延续。项目中的屋顶菜园的改造基础是一组历史悠久的建筑，最老的建筑竣工于1946年，因此设 计需要特别关注建筑空间形态及历史文脉的延续。而为了使这些衰落破败的建筑焕发新的生命 力，就需要通过细节的改造创造新的协调空间，为老建筑赋予新的功能，满足当今环境下人们 的新需求。3.3实施

10、策略根据前文的分析，本次设计主要针对上述四个难点，分别从屋顶荷载计算和屋顶改造、屋 顶防水和排水处理、屋顶菜园的功能布局和整体性、屋顶菜园的控制与管理这四个方面进行逐 一破解。3.3.1屋顶荷载计算与屋顶改造方法在屋顶进行上人的菜园建设前，必须进行屋顶荷载计算，保证屋顶结构能够承载种植所需 的种植土、蓄排水层及各类植物本身的重量等。本次设计首先对屋顶荷载进行了初步估算，下 表列出了本次设计中对屋顶荷载的估算情况。在屋顶改造上采用新的防水层、隔离过滤层、保温隔热层材料，估算屋顶荷载约为 5.05kN/m2，比旧建筑的7kN/m2要减少约2kN/m2的荷载量。按照现行的建筑设计规范，关于可 上人屋

11、顶设计取定的荷载标准值为10l5kN/m2，因此本次设计基质层和植被层可以增加约5 lOkN/m2的荷载量。据此分析，本次设计在土壤选择中采用了轻质泥炭混合土。基质层荷载控制在5.0 6.OkN/m2，植物荷载控制在2.03.OkN/m2。种植土采用了 2030cm厚的混合了有机质的轻质泥炭混合土，土壤与轻质骨料的比例约为 3:1，将土壤吸水后重量会增重20%30%来计算，荷载取值为85kN/m3.种植土厚度为20 30cm;排水与过滤层主要用XHP排水板和粗砂，其荷载取值为排水板0.6kN/m3，粗砂22kN/m3。植物荷载参照屋顶花园中的常规分类与蔬菜的体量类比，取值为普通地被蔬菜为 0.

12、05kN/m2,深根性蔬菜及攀援类蔬菜为O.lkN/m2，较大的灌木为0.6kN/m2。为了丰富屋顶菜园的层次，同时为了方便人们的种植与管理操作，在设计中加入了一些抬 高种植池的设计。因为种植池的荷载较大，为避免破坏建筑结构，根据建筑原设计图纸，将这 些种植池的位置选择在建筑的承重结构柱梁之上，确保种植池和植栽的稳定性。计算时将所有 种植池的容器与土壤重量相加，然后分摊到整个屋顶面积中取平均值。为避免日后因增加的荷载对屋面可能造成的渗漏等影响，采用屋面处叠合钢筋混凝土加固 法，提高屋面楼板以及混凝土梁的截面高度，从而提升屋顶的承载能力以及抗渗能力。3.3.2屋面防水处理、排水处理及灌溉系统种植

13、屋面的防漏问题一直是业主关注的焦点，因此必须要对原旧建筑屋面进行一次彻底的 翻修防水处理，重点处理拼接缝、水孔等节点的防水，然后进行闭水实验，确认无渗漏现象后 方才进入后续园林工程的施工。本次设计选择了德国威达公司生产的专业聚乙烯丙纶防水阻根 卷材来进行屋面的防水处理。既减小了屋顶荷载，又增强了屋面的防水能力。屋面的排水系统选用新型轻质材料XHP排水板，其密度为500600g/m2，排水板不仅可以 快速排出多余水分，还可利用其凹槽储存部分水分提供给生长中的植物。为防止泥土通过排水 板堵塞排水系统，在排水板顶部胶接无纺布一层，以阻止土方的流失。针对屋顶菜园的灌溉，屋顶安装了喷淋设备，也设置了管道

14、将菜地与屋顶两侧的排水沟相 连。具体做法为，清理屋面并处理5%0的找坡后，配多孔渗水管将排水板中排出的水集中排到 附近的下水管。并在排水板上铺设土工布，回填35cm粗砂，加强排水板的滤水性。3.3.3屋顶菜园的功能布局和整体性呈现为使项目中的屋顶菜园形成一个完整的系统方案将园区内所有的平面屋顶，利用建筑的屋 顶高差，设计出错落的阶梯状屋顶菜园，经过设计结构改造与交通重组，形成了数个屋顶菜园 与休闲空间组成的连续步行系统，总面积约200m2，对于其中的种植区域，面积大的作为菜园 种菜，面积小的就种植花草。整个空间布局从半开敞空间到开敞空间到私密空间，形成多种类型的屋顶空间，以便满足 不同人群的活

15、动需求，形成丰富多样的景观场所。这样不仅营造出老建筑周围怡人的景观，而 且丰富了原有的建筑空间层次。绿色屋顶与周边建筑风貌相得益彰，提升了建筑改造对周边环 境的适应度和匹配性。当人们在此休闲与劳作时，会不断感受到这些老建筑带给他们的惊喜， 体会到空间的生机与活力。在蔬菜田园地中，主要种植的是低矮的空心菜、鸡毛菜、花生、萝卜、茄子、番茄、卷心 菜等叶菜类、茄果类、根茎类植物，藤架区种植丝瓜、豇豆等豆类、瓜菜类蔬果。而种植池中 的植物则多种多样，既有无花果、橘子、枣树等果树灌木，也有桂花、红枫、月季等观赏灌木 及花卉。除了规划的种植区，一些边角地带也被有效的利用起来，如在边缘的围栏处种植了攀援植 物西红柿、豇豆等，另外还有一些活动种植箱，可种植一些小葱等浅根系作物等。3.3.4屋顶菜园的控制与管理建成后的菜园被分成了一片片的小菜地，每块菜地约6m2,屋顶菜园的主人自己种了部分 菜地，剩余菜地以“屋顶农场”的名义对外出租，目前都已出租完毕，每块地年租金1000元， 并已经按照租客自己的意愿种上了作物。嘉善路屋顶菜园不仅是楼下餐厅的宣传展示场所，同时也为承租者及周边居民提供了一个 开放的农耕活动空间。在屋顶菜园中不仅可以享受阳光，耕种蔬果，亲近自然，还能通过多种 有主题的活动相互交流。在这里可以近距离的