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摘要：随着科技水平的不断提高，城市化进程的不断加速，人类生存环境的不断恶化，越来越多的人意识到必须有效地控制环境恶化的速度，尽可能使我们生活的空间尤其是城市空间充满阳光和新鲜的空气，一方面改善城市人群的居住品质，另一方面也是为维护地球自然环境做出一份努力。在城市地面空间已经不能满足环境绿化要求的情况下，人们自然地想到利用建筑物的屋顶种植花草树木，在增加了绿化绝对面积的同时，丰富了绿化层次，美化了城市空间。屋顶绿化可以降低建筑能耗，还能缓解城市热岛现象。因此，加强屋顶绿化对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。基于此，本文主要对建筑屋顶绿化设计进行分析探讨。同时，绿化屋顶分为坡屋顶和平屋顶绿化两种。近年来，坡屋顶在建筑设计应用中受到重视，越来越多造型新颖的坡屋顶建筑建成，坡屋顶也需要景观绿化设计。坡屋顶绿化设计在排水、防滑、荷载、植物种植、防止水土流失等有其独特设计要求，本文结合实际案例对坡屋顶绿化设计进行重点探讨。
关键词：建筑绿化；屋顶绿化；坡屋顶绿化设计；防滑设计
1、前言
建筑屋顶又称为建筑“第五立面”，屋顶的美学与功能在建筑创作中越来越受到业主及设计师的青睐与重视。随着社会的发展，城市的生态环境也日趋恶化，屋顶绿化在城市建设中越来越受到重视，它既可以降低建筑能耗、缓解“城市热岛”现象，又能增加城市绿化空间，美化城市。
2、绿化屋顶
在平屋顶的防水层上铺设土壤或水渣，蛭石等作为种植层，上面种植绿色植物而形成的屋顶称为绿化屋顶。绿化屋顶不仅能增强屋顶隔热效果，也能小范围改善生态环境，是集合了生态效益、节能效益和经济效益为一体的最佳的建筑屋顶形式之一。
绿化屋顶也可分为坡屋顶和平屋顶两种，应根据日照、温度、风力和空气成分等生态条件种植耐旱、耐移栽、生命力强、抗风力强、外形较低矮的植物。坡屋顶多选择草皮、爬伏状藤本或攀援植物。平屋顶可种植观赏性较强的花木，并适宜配置水池、花架等形成周边式和庭园式绿化。
绿化屋顶又分为覆土种植式和无土种植式两种。覆土种植式屋顶是在屋顶上覆盖种植土壤，其隔热保温效果明显。无土种植式屋顶是用水渣，蛭石代替土壤作为种植层，其重量仅为同厚度覆土种植屋顶的1/3，不仅减轻了屋顶荷载，而且大大提高了屋顶的保温隔热效果，降低了能源的消耗。
绿化屋顶的防水层应选用耐腐蚀、耐霉烂、耐穿刺性能好的卷材防水层如P型聚氯乙烯材料或高密度聚乙烯材料与SBS或APP改性沥青卷材复合材料，可有效提高防水层的封闭性，防止植物对隔水层的伤害。卷材防水层上应设置细石混凝土保护层。
屋顶绿化是一种一切脱离了地气的种植技术，是一切不与自然土壤相连的各类建筑或构筑物的绿化空间。这说明了地面绿化与屋顶绿化的一个根本区别，屋顶绿化需要考虑屋顶的荷载要求，而地面绿化不需要考虑。新建建筑的绿化屋面，可以根据屋面的绿化景观要求设计屋面荷载；既有建筑屋面在改造成种植屋面前，需要对原结构进行鉴定，根据屋面的荷载设计屋顶绿化。不管新建建筑屋面绿化，还是既有建筑屋面绿化，都应该尽量的减小植被层的荷载，尽量的采用轻质的种植土，选择合适的种植层高度，种植容器也尽量采用木、竹、塑料等材质的，减小屋面的荷载。
3、屋顶绿化设计原则
3.1生态性
屋顶绿化有着特殊的园林设计条件，承载小、隔离地面、强风、强光照，与地面相比，植物栽培介质受到了限制，这就要求在绿化设计过程中遵循生态性原则，从而可再生利用各种植物栽培介质。
3.2稳定性
为了保持屋顶绿化景观的持久性，屋顶绿化设计不仅要关注“如何修建”，还要注重“如何养护”，这正是目前我国屋顶绿化设计过程中普遍忽略的问题。因此，在屋顶绿化设计过程中，需充分考虑灌溉装置、排水装置及日常养护所需的空间和设备，从而保证屋顶绿化持久稳定性。
3.3系统性
屋顶绿化本身就是一个系统性的整体，包括建筑结构、种植系统、灌溉系统和植物系统等，每个系统彼此相联，又互相影响，例如建筑结构影响种植系统的构造和排布，种植系统的破坏又会影响建筑结构的完整性及安全性。因此，在屋顶绿化设计过程中，既要将屋顶绿化的各个要素看成一个系统性的整体，又要处理细节性问题，还要做好系统内各要素的的衔接，从而保证屋顶绿化系统的正常运行。
3.4安全性
受条件的影响，屋顶绿化涉及的安全要素要多于地面绿化，如结构承重、屋面防水、屋顶防护栏、材料安全等。因此，在屋顶绿化设计过程中，应全面考虑屋顶环境的安全性，确保各个绿化要素的自身安全，并不会影响其它要素的安全。
4、绿色屋顶的建筑构造设计
在绿色屋顶的建筑构造设计过程中，可以利用堆土屋面的方式进行绿化种植，发挥防水和排水功效的同时，有效满足绿色植物生长的要求。
第一，屋顶坡度。对于坡度较大的屋顶，采用粗放绿化方式时，还要制定科学的措施方式，避免基质层的流失；对于坡度较小的屋顶，若不能及时排走蓄水层中剩余的雨水，往往会导致植物根系的过分潮湿。要想及时渗排走屋顶剩余的雨水，屋顶最小坡度为5度，绿化的最佳坡度可保持为5～15度，并采用结构找坡的方式，便于屋面荷载值的降低。
第二，基质层。植物生长层旨在满足植物正常生长的要求，只有采用轻于天然土壤的混合土壤（包含有机肥料、腐殖质、耕作土壤、其它复合成分等），才能降低屋顶的荷载总值。基质层不仅要适当掺入有机肥料和腐殖质，拥有充分的养料，还要掺入适量的泥煤或泥炭，促进土壤毛细管作用和蓄存水功能的提高，有效改善基质层的透气作用、排水作用、蓄水作用。根据结构层的厚度和植物种植方式，绿化屋顶可分为强化绿化、粗放绿化的方式，其中前者选种植物品种包括灌木、乔木、草类等，以植物生长性能要求为依据确定基质层的厚度；后者的植物生长层厚度为20～50mm，适宜种植抗旱、低矮、生长条件低的植物。
第三，防水密封层和防根穿刺的保护层。由于植物根系的穿透能力较强，要想避免屋面防水密封层被植物根系所穿损，将根系对屋面密封层的损害降至最低，所以要将抗穿透层设置在密封层和排水层之间，或者是将抗穿透薄膜设在密封层的表面，使其与密封层共同作为屋顶的密封层，实现预期的效果。
第四，蓄水层和排水层。蓄水层和排水层多是采用砂砾，将泡沫塑料排水板或浮石粒、膨胀粘土等铺设在该层，以便有效调节屋顶绿化层中的含水量。一方面，蓄水层和排水层能利用屋顶的排水设施及时排走多元的水，或者是蓄存部分雨水，这样在空气湿度较小或干旱季节时，水能借助毛细管上升至植物生长层；另一方面，蓄水层和排水层能借助植物生长层雨水快速下渗，避免植物根系处于过分潮湿的环境。所以将具有较好蓄水能力的材料成分适当掺入到排水层中，如石棉、多孔泡沫材料、泥煤等，使蓄水层犹如小水库，为植物提供所需的用水量。值得注意的是，要想避免一定时间后排水层与基质层的功能混合，必须要在两层之间设置滤层加以隔开。
5、坡屋顶绿化设计
5.1坡屋顶设计概念
排水坡度大10%的屋顶一般称为坡屋顶或斜屋顶。有关平屋顶防水、保温、隔热等问题日益凸显，逐渐引起了人们的高度重视，开始重新审视坡屋顶在建筑中的作用.坡屋顶设计在建筑创新造型中也有独特之处，越来越多的学者、设计师也在推动坡屋顶在建筑设计中的重新应用，并将现代建筑材料融入到传统建筑风格之中，以此推进传统建筑文化的传承与创新。
5.2坡屋顶分类
坡屋顶的形式可谓多种多样，但总体上来说，是由直坡屋面和曲面屋面变种组合而成。
1）直坡顶
直坡顶是指坡屋顶的表面是由直平面构成的屋顶形式，其构造简单，形象简洁朴素，是坡屋顶的基本形式。常见的直坡顶形式有单坡、双坡、四坡、犬齿形、蝴蝶形、多坡面体等。
2）曲面坡顶
曲面坡顶是指坡屋顶的屋表面是由曲面构成的屋顶形式，其构造复杂，但形象独特，活泼、富有动感。常见的曲面坡顶形式有单曲面的同桶形坡顶、双曲面弯形和反曲面的弯形等。
5.3坡屋顶绿化设计重点
坡屋顶绿化，不同于平屋面，其坡度造成很多设计难点。设计主要在排水、防滑、荷载、植物种植、防止水土流失等方面需重点考虑。下文结合实例进行重点分析。
6、坡屋顶绿化设计实践
北京生命湖酒店位于北京房山区青龙湖镇，是一家集商务、休闲、度假、养生、娱乐、会议为一体，以红酒文化为主题的园林式精品度假酒店，酒店内环境优美，在房间内便可俯瞰青龙湖景、欣赏庭院绿化。整个屋顶绿化分为两个部分，位于二层与九层的屋顶。二层屋顶现状屋面为曲面异形屋面，九层屋顶为大坡面屋面，屋面一直从九层变化坡度到二层，是非常独特的变坡屋面。此项目屋顶绿化面积约5900平米（整体效果图如图1）。
图1
6.1设计理念与平面布局
设计上突破传统造景手法，提取传统文化中的精神元素，以龙凤呈祥为主题，青龙湖畔整个建筑呈巨龙形状，而酒店屋面景观设计造型为凤凰形状，屋面亦有凤眼位置作为酒店的观赏平台，大好风景，尽收眼底，颇有一览众山小的意境。屋面景观设计部分根据“凤凰凤羽”来进行图案搭配，从而也饱含“龙凤呈祥”、吉祥美好的寓意。屋顶绿化设计本着生态、自然、现代、文化、艺术的理念，曲线的园路设计增强了屋顶的空间渗透力，给人一种清新自然的感觉。
6.2项目特点
1）15-35度变坡
酒店的屋面为曲面异形屋面，坡度从15度到35度不等。不同坡度的变化在绿化设计中对竖向和园路设计提出很高要求（如图2）。设计中根据坡度，将园路顺坡设计，平面构图上如同凤凰的尾巴，巧妙的解决了坡度的复杂问题。
图2
2）排水板、无纺布的应用
由于屋面不是平整带有坡度，对排水有高要求，不同的坡度容易积水，所以坡屋面排水做法与平屋面不同。酒店现状屋面为大坡面，鉴于现场的实际情况采用无纺布铺设和设置排水板的方法解决屋面排水的问题。屋顶绿化排水板的安装施工，直接在卷材防水层上铺设拼接搭接方式；无纺布搭接严密，避免土体进入排水通道，阻塞排水。同时，设置了排水管和渗排笼相结合，重点解决急时暴雨排水方案。
3）大小防滑混凝土阻墙
酒店屋顶复杂的坡度变化，防滑是重点。设计方案为防止水土流失，在屋面每隔10米的位置设置一道小防滑阻墙，每隔20米设置一道大防滑阻墙（如图3）。
图3
4）蜂巢约束系统
为了屋面绿化效果的稳定和持久，设计方案通过蜂巢约束系统中相互连接的巢室所形成的高强度三维网格来约束和稳固土体，采用蜂巢格平铺式展开，向格室中填充植被土并撒播草种，构成具有强大侧向限制和刚度的结构。
5）屋顶绿化种植
在屋顶种植方面，选用生根性好的高羊茅作为屋面主要的草种，并且在土质选择上采用轻质土配比的营养土，传统的壤土不仅重量重，而且容易流失，如果土层太薄，极易迅速干燥，对植物的生长发育不利。如果土层厚一些，满足了植物生长，但屋顶承受不住。因此，我们选用质地轻的无土基质来代替壤土。同时下层是保绿素浇水压实，保证土壤后期不会沉降。
6.3设计要素与处理手法
园路铺装在竖向结构设计中，需要考虑排水和园路铺装要求。屋顶眺望平台设计，在钢架结构上铺设防腐木地板，中间布置排水管道，以免在屋顶上产生积水，腐蚀建筑防水材料及其他景观材料。园路的设计采用环保易排水的铺装材料，种植区的结构设计是整个屋顶绿化可行性的重要保障，根据屋面条件的不同，采用不同的种植结构。在屋顶荷载允许条件下，种植形式采用粗放生长基质的典型浅层型屋顶绿化构造。而该屋顶荷载较小，因此采用植物轻质土种植技术，以满足植物生长的需要。
6.4植物材料选择与应用
在屋顶绿化植物选择中，应筛选生长缓慢、浅根系的多年生植物，并且耐寒性、耐旱性、抗风性较强。在景观效果方面，屋顶绿化的植物选择多以色彩丰富和季相变化为主，确保维持稳定的生态和优美的景观效果，本项目选择生根性好的高羊茅作为主要植物，较耐高温和抗寒。
6.5严格确认施工工序
屋顶绿化施工需要严格的施工工序，主要包括现场放样、找平，布置灌溉水管和预埋电线管线，与地面绿化的条件不一样，屋顶绿化需考虑承重、防水、排水和供电供水等问题，因此需要对这些工序提前确认，避免返工。
7、结语
由于加速经济发展，全国大多数城市都陆续雾霾，雾霾天气警示着城市生态环境的恶化已经成为非常重要的社会难题，而屋顶绿化种植在城市建设当中对改善城市环境会起到非常重要的作用，随着人们对屋顶绿化种植系统的关注决定了它在城市发展中不可取代的重要地位。这种绿化形式使人们充分地感受其极为重要的生态意义。而坡屋顶绿化设计在实践属于新型课题，希望通过本文就该问题做一个初步分析总结，为我国绿化环境建设做点贡献，促进生态建筑的发展，使建筑与自然协调发展。
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