可持续屋顶花园设计要素的选择与运用

可持续屋顶花园设计要素的选择与运用【摘要】为了实现屋顶花园生态的可持续发展，在分析屋顶花园的生态条件和工程技术限制的基础上，探讨了屋顶花园植物和材料的选择标准和运用方式。以静安区青少年活动中心屋顶花园为例，演示了本文所述的标准和运用方式，并证明其对于设计的实用价值。【关键词】屋顶花园；可持续；设计要素引言随着人类对环境的认知不断提升，环境和发展已成为当今世界的两大主题，人类在环境的合理开发和可持续发展的问题上寻求于自然和谐相处的平衡点。正因如此，屋顶花园逐步推广应用，已被广泛应用于各种商业住宅、商业写字楼、商业综合体等建筑物的天台、阳台、露台等，为其增添不少绿色风景，并且，在市政工程，例如道路、桥梁等工程当中，也得到了广泛的应用，为城市增添了无限的自然绿意和美丽景观。其开拓了城市绿化新空间，使成为改善城市环境的重要途径之一。但其在发展过程中也遇到很多问题，由于屋顶花园的建设与实施对地面条件的要求较高，经常受到工程所在当地环境特点的影响，所以在技术实施方面具有一定的局限性。因此，要想实现屋顶花园在建筑和市政等行业中的可持续发展，不能只是追求形式上的美感，更要关注花园与屋顶生态环境的相协调，才能更好地将花园和屋顶的景观功能结合起来。为了实现这个目的，设计要素的正确选择和应用显得尤为重要。因此，本文将在分析屋顶花园的生态条件和工程技术限制的基础上，重点探讨屋顶花园植物和材料的选择标准和运用方式。下文将从屋顶花园实用价值的角度，对屋顶花园植物和材料的选择标准和运用方式进行探讨和论述。屋顶花园植物和材料的选择标准和运用方式为了能够对屋顶花园设计要素进行科学的选择，首先应了解屋顶花园的生态条件、工程技术限制和使用者的功能定位。2.1屋顶花园设计之生态条件分析由于建筑物屋顶、桥梁顶部的只有条件比地面更为复杂和恶劣。建筑物屋顶、桥梁顶比地面遭受更多的高温直射、强烈光照、温差更大、辐射与风力也更大，且日照温度、光照时长与风力强度极不稳定。以六层高的住宅小区建筑为例，在夏季，光照强度要较地面要高300~400lx，阳光辐射更为强烈。白天，建筑物屋顶温度比普通地面温度要高出3~5摄氏度；晚上，建筑物屋顶温度比普通地面又要低2~3摄氏度。且屋顶风速达，花草植物及土壤的水分蒸发速度也更快，这样极大温差环境，对屋顶花园植物的生长极为不利。2.2屋顶花园设计之技术局限性分析屋顶花园的设计受到屋顶建筑荷载的限制，所以，不可能种植土层较厚的植物，因此对种植土壤厚度受到严格的限制和控制。一半在在15〜40左右，最多不可超过60〜100厘米。以种植植物种类的荷载为例：通常来讲，屋顶花园的地被式绿化植物的土层厚在6-10厘米范围内，地被式绿化植物的荷重一般为200千克/立方；种植式灌木的土层厚一般在20-30厘米范围内，种植式灌木的荷重400千克/立方；复层式绿化的土层厚一般在25-35厘米范围内，复层式绿化的荷重一般为500-1000千克/立方。相较于地面而言，屋顶花园的土壤中水分容量更小，土壤极易干燥，且无法吸收地下深层土壤中的水分，因此，屋顶花园的土壤易处于缺水状态。2.3使用者对屋顶花园的功能定位屋顶花园根据使用者的需要，可以将植物的种植形式进行组合与变化，使屋顶花园产生独特的特色。屋顶花园的设计风格应当与建筑本身的风格特点相符合。从形式上来区分，通常将屋顶花园设计风格划分为规则式设计风格和自然式设计风格；从时代上来划分看，通常有古典式设计风格和现代式设计风格；从流派上来划分，一般有中国式屋顶花园设计风格、日本式屋顶花园设计风格、英国式屋顶花园设计风格等等。与此同时，屋顶花园植物和材料的选择、采用、布局和种植，也应当结合所设计的花园风格。设计要素的选择为了使屋顶花园起到美化环境的作用，设计应该以绿化为主，绿化覆盖率一般需要占整体面积的70%以上；考虑防水荷载等因素，园路、小品等硬件设施不宜过多。总体上，屋顶花园的设计要素可以分为两类：植物和材料。3.1植物的选择综合考虑屋顶花园的限制条件，其植物选择原则如下：①以本土植物为主。由于本土植物对本地环境具有良好的适应性，十分容易成活。②以小型植物为主。如地被、灌木和小乔木，避免选用高大乔木。③选用根系浅、抗性强、耐寒、耐热、耐旱、可粗放管理的植物。在不宜种植耐旱植物的地方，可把植物种植在没有阳光直射的地方和背风区。④选用生长缓慢的植物，并考虑其充分生长后所占的空间。⑤避免使用根部会分泌酸性物质的植物，例如毛鹃、山茶、梅花等，因长期渗透作用而造成建筑屋面结构的损坏。⑥考虑光照及产生的建筑阴影对植物的影响，选择合适的植物品种，来实现所有植物都能很好的成活和生长。3.2材料的选择材料范围包括：园路内的基础层、砂浆找平层、铺装面层；其他材料包括花园小品（亭、台、廊架、座椅、水池等）。材料选择一要耐久，如防水层这类关键保护层，一般包括柔性防水、刚性防水和涂膜防水层。通常使用的有复合防水设施，可以通过设置涂膜防水层，并且配筋细石砼刚性防水层两道防线来实现防水的目的。再加做一层刚性防水层，则能够更好的提高防水效果。而在耐根穿刺层上增加的保护层可铺装保湿毯，来保持营养基质水分，从而提高植物存活率，达到可持续的目的。由于屋顶花园原有荷载有限，所以材料选择二要轻质。例如绿化内的种植层，应选择铺设轻质合成营养基质。选择的种植土堆积密度小于1000千克/立方，通常选用较多的有人造土壤、泥炭土、腐植土等。轻型人工种植基质具备蓄排水、保肥、通气和绝热、膨胀系数等理化指标安全可靠，PH值为6.8〜7.5等优点，适宜用作屋顶种植土。而对于喜湿类植物如蕨类植物，应采用低渗透率的种植土，以保持植株生长所必需的湿度。不仅绿化，园路铺装也应以轻质材料优先，减少选择花钢岩等密度较大面层，多运用水刷石、卵石或碎拼，既有一定的装饰性，又可以较灵活地设计坡度，作好防滑处理，避免了场地积水。而种植池池壁最常用的是砖砌墙体，也可以用防腐硬木枋或轻钢材料围合而成。种植池池壁每隔一定间距须留有排水管道，将自然降水引流至绿化内，缓解路面积水，又提高植物生长的自然水分补充，减少人工灌溉的浪费。设计要素分析4.1屋顶花园植物的运用分析上文提到的屋顶花园限制和植物的选择，在此即运用小乔木替代乔木，部分有条件的屋顶花园可增加攀援类植物作为辅助。植物与植物之间也要科学搭配，色彩上整体统一又有季节变化。例如春天桃花、春鹃等开花植物繁花似锦；夏天常春藤等攀援植物绿叶成荫；秋天鸡爪槭等色叶树种红叶优美，桂花暗香缭绕；冬天梅花搭配常绿灌木一枝独秀。叶型大而色浅的植物，会给人种靠前感，反之叶小而颜色深的植物，给人退后感，适当调整植物在屋顶花园的位置，能起到扩大或缩小空间感的作用［5］。4.2材料的运用一般设计屋顶花园之初，建筑已完成屋顶结构层、保温层、砂浆找平层的施工。屋顶花园设计首先需要测试需营造屋顶现有防水能力，做好闭水试验。若漏水，先做好二次防水处理，有效地防止水渗入屋顶防护层。防水层施工完毕后，应进行一周盛水试验。其次绿化内为防止植物根系穿刺防水层，在防水层上要专门设置隔根层，避免对建筑结构造成破坏。排（蓄）水层铺装排（蓄）水板的作用是将通过过滤层的水，迅速地把多余的水分从排水层的空隙中汇集到排水孔排出去，并保存部分的水分，以改善植物根部与基质的透水、通气状况。屋顶花园的排水层和蓄水层通常会采用砂砾，同时也会随之铺设膨胀粘土、浮石粒或泡沫塑料排水板等。其目的在于，第一，提高排水层的蓄水量，确保所种植物的根系通过毛细管的作用吸收水分以供生长所需；第二，减少排水层的蓄水量，避免屋顶花园所种植物的根系过分潮湿而最终导致根系腐烂。与此同时，为满足屋顶花园的日常排水及暴雨时泄洪的需要，除溢水孔、夭沟外，采用屋顶花园的建筑物或路桥的屋顶必须要确保其设有完善的排水系统，包括通畅的出水口、排水管道等。铺设排水管道时要考虑自然降水量，尽量减少雨水径流，达到可持续目的。隔离过滤层应放置土工布，防止人工合成基质颗粒冲进排水层，确保排水顺畅；并要保证过滤层的渗水性，确保排水蓄水层的蓄水能顺利供应给植物的根系。直接在排（蓄）水板上进行土工布的铺设，并确保接缝有效宽度至少为10cm，并要保证向建筑侧墙面延伸之后的折起高度至少为20cm。并且，屋顶花园的植物种植面不能以20-50厘米的砾粒带或轻质物质带隔离，以此保障屋面防水、排水和消防要求。在屋顶绿化的下水口、排水观察孔、通气孔等处应该以10厘米的砾粒带或轻质物质带隔离。水分供应是植物成活和生长的首要因素，为补充土壤水分，确保屋顶花园植物的供水需求，完善的人工灌溉系统是屋顶花园设计的重要组成部分。为供植物生长和蒸发，屋顶花园的人工灌溉系统通常有滴灌和喷灌两种形式。通常在屋顶花园植物周边100E范围内设置水管，并设置可调节的喷头，以确保所喷洒的范围能覆盖到整个植物生长区域。不过，植物的灌溉可以不用过勤，因为植物会因水大而生长过快，综合抗性降低5.实例应用分析本文以静安区青少年活动中心的屋顶花园为例说明本文所提屋顶花园设计要素的选择和运用规则。该屋顶由两块花园组合而成，长方形屋顶花园和圆环形屋顶花园。由于屋顶环境和使用者对其的功能定位不同，两块花园的设计也大相径庭。长方形屋顶花园总面积265平方米。如图1所示，建筑出入口位于花园北侧，不影响花园采光，光照条件良好。虽然层高为6层楼顶，但四周女儿墙体较高，风力影响较小。此外，北侧建筑为会议室，使用者希望这部分屋顶花园能给人游览停留。所以以现代手法设计规则式花园。花园以绿化植物为主，绿化面积约170平方米，乔木选用桂花、鸡爪槭、木槿等中小型植物；灌木以粗放型植物为主，如红叶石楠、金叶大花六道木、矮八仙、复色紫薇。由于屋顶覆土量限制，不宜种植大乔木，为了弥补竖向空间的不足，以木景墙、木架为攀缘物，增加藤本月季之类攀缘植物。坐凳、转角等地方也增加了花箱、陶盆花钵，使花园立体空间丰富有变化。道路铺装材料以花岗岩、木平台为主，黄卵石、白石子穿插其中，保证道路排水性良好。图1长方形花园平面图圆环形屋顶花园总面积约300平方米，层高为5层楼顶，较长方型屋顶花园低。如图2所示，其中心为圆形玻璃会议室，建筑四周都为封闭式玻璃。由于建筑等构筑物层高较高，圆环形屋顶花园采光不够，且四周风力较大，出入口不便养护，所以设计粗放型模纹花坛式花园。以不锈钢片分隔形成花朵与藤蔓的图案。以佛甲草为背景，白石子、陶粒填充其中，两侧以黑卵石收边。花园整体线条流畅，极具装饰感。女儿墙上增加背包式花箱，弥补了模纹花坛立面不足的缺陷。图2圆环形花园平面图图3圆环形花园竣工图6.结束语屋顶花园充分利用了城市的横向土地可用面积和纵向可能的空间领域，充分发挥了空间设计理念的优势，发展了建筑的绿色生态环境，拓展了城市的绿量空间。屋顶花园作为城市绿化系统的重要组成部分，充分发挥了花园植物净化空气的效果，极大地降低了城市噪音，发挥了对建筑物保持湿度、保温隔热的作用。有效的降低了减缓热岛效应和降低污染程度，完美的实现了节源、环保目标，促进和维持了城市生态系统的良性循环。屋顶花园设计要素的研究，是为了提高屋顶花园的使用寿命，形成小型生态系统，达到可持续发展的最终目的。参考文献：欧阳秀明，郭春华涨今会,李宏彬.屋顶花园植物选择与配置[J].江西农业学报,2008,20(1):