關于推廣實施城市建筑屋頂綠化的方法研究

摘 要：隨著城市化的進程，樓房越建越多，嚴重擠壓了城市的綠化用地，在這種狀況下，屋頂綠化正是低碳城市的重要選項。屋頂綠化是一種全新風格的城市景觀，更是城市綠化發展的新方向，它最大可能地契合了低碳城市的理念，有效地緩解了城市化進程與用地緊張的矛盾，擁有巨大的市場潛力。但我們在推廣實施屋頂綠化時不可盲目自大，必須遵循集約、智能、綠色、低碳的原則，合理地結合當地的地理特征、氣候條件、城市環境等因素，因地制宜，科學地設計與施工，同時我們還必須解決好承載載荷、植物選擇、栽培基質優化等方面的問題。

關鍵詞：屋頂；綠化；載荷；栽培基質

[注：本文系重慶市教育委員會2015年度科學技術研究項目“關于重慶主城區高層建筑屋頂綠化新型施工技術和工藝的研究”重要成果，項目編號：KJ1501901。]

城市綠化率的高低是反映該城市居住環境好壞的重要指標，它是指城市的綠化面積與城市面積的比率，目前歐美一些發達國家的城市綠化率都達到或超過了50%。但是目前我國的城市，特別是大中型城市中的綠化率還遠遠低于這一數值，城市的綠化遠遠跟不上城市建筑的腳步，城市建筑嚴重擠壓了綠化用地，甚至某些中心地域已經到了無處可綠的地步。當前我國城市現在面臨的問題是：用地緊張、地價昂貴，綠化用地不斷被壓縮，人口產業集聚帶來巨大的負面生態效應[1]。在地面綠地受限的狀況下，其實我們把目光投向城市廣袤“水泥森林”的頭部，將綠地拓展到空中，在城市的建筑屋頂上進行綠化，這將是一個重要的城市綠化增長點。2013在中國南京舉辦的世界屋頂綠化大會上就指出屋頂綠化是城市復合體系中的重要一環，它將集中體現集約、智能、綠色和低碳的四大理念，體現了城市環境的和諧與共生。屋頂綠化最大可能地契合了低碳城市的發展理念，有效地緩解了城市化進程中用地緊張的矛盾，擁有巨大的使用和推廣價值。

一、屋頂綠化的必要性和重要性

隨著城市發展的加快，城市生態正面臨嚴峻的考驗，人們越來越重視科學化與生態化，若想要保護城市生態環境，維持城市的生態平衡，屋頂綠化可以說是一個重要的平衡點。城市的可持續發展也需要在城市設計中引入城市中心花園、綠色屋頂，需要通過城市綠化減輕城市熱島效應，以及利用植物來凈化空氣和為城市降溫，將城市生態系統彈性發揮到極致[2]。

城市建筑物的屋頂綠化直接反映了該城市的開放文明程度、經濟發展情況、生態環境狀況等城市特征。在中國的城市化建設中，建筑的樓層越來越高，因而城市人口的密度也越來越大，地面綠化被建筑嚴重擠壓，科學、合理地對建筑物屋頂進行綠化，正是彌補城市綠地面積不足的有力舉措。有研究顯示，對1000㎡建筑屋頂進行綠化，全年也可吸收2億克二氧化碳、提供1.5億克氧氣，這相當于一個中型市政公園的功效。而如果在城市中建造一個市政公園，其投資也將遠遠大于建設相同面積的屋頂花園。因此，加強和改造建筑屋頂綠化不管是社會效益還是經濟效益，都具有極高的價值。

屋頂綠化是城市可持續發展的重要支撐，其綠化的作用是：改善建筑的室內溫度，提高樓頂的隔熱、保溫效果，保護建筑物頂面免遭高溫、紫外線的損害，從而延長了建筑物的使用壽命，同時還可以調節城市氣候、凈化城市空氣、改善城市居民生活條件。屋頂綠化的推廣與應用，還可以改善人們的居住條件，提高生活品質，改善生態環境，緩解城市的熱島效應，以及對城市進行美化，塑造城市立體景觀。

二、屋頂綠化的現狀

屋頂綠化在歐洲國家，尤其在德國、法國有較好地推廣和應用。其中，德國政府對綠化經費補貼25%，對重點區域的建筑綠化所有權者，在5年內減免50%固定資產稅，用以鼓勵進行屋頂的綠化；日本、新加坡等國還為屋頂綠化制定了相關的政策和法規。如日本東京在2001年5月修訂并通過了《城市綠地保護法》，該法明確提出了“屋頂綠化設施配備計劃”，把屋頂綠化用法律的形式加以約束。該法強制規定，凡是東京城市內占地面積超過1000㎡的建筑，其屋頂必須達到20%的綠化率，如果沒有達到將要被收取20萬日元以下的罰款。

我國的建筑物屋頂綠化還處于初步發展階段，但得到了廣大市民的關注和政府的支持與鼓勵。我們雖然起步晚，但隨著城市的發展，屋頂綠化也正在穩步地推進，其中一些重點城市已將屋頂綠化列入城市規劃當中。比如北京在《北京市城市環境建設規劃》中明確提出，北京市的高層建筑物屋頂要達到30%的綠化率，中、低層建筑物屋頂要達到60%的綠化率。

三、屋頂綠化應關注的問題

我們在實施屋頂綠化時不可盲目自大，必須遵循集約、智能、綠色、低碳的原則，合理地結合當地的地理特征、氣候條件、城市環境等因素，因地制宜，科學地設計與施工。其中，我們應重點關注以下問題：

（一）合理科學地解決配重問題

屋頂綠化對建筑來說是增加了荷載。建筑屋頂的樓板具有一定的安全承載負荷，而建筑的建造時間、建造工藝、施工材料等因素也會影響到它的荷載。這就要求我們在屋頂綠化的設計與施工時必須清楚了解屋頂的可承載荷載，然后根據需要科學、合理地布局，以保證其安全性。

屋頂承受的荷載包括動荷載和靜荷載。動荷載是指屋頂可活動的荷載，包括可移動的綠化設施、季節生長的植物等；靜荷載是指在屋頂不會移動的、固定的荷載，包括屋頂結構、隔熱保溫層、栽培基質層、固定的園林植物和設施等。對于靜荷載數值較小的建筑物，我們應選擇重量較小的屋頂綠化方式，利用草坪、攀援植物和小型灌木進行綠化；對于靜荷載較大的建筑物，綠化時我們可以采用較密集的綠化方式，植物的選擇也相對比較廣泛，可以綜合草、灌、喬進行栽培，這樣在綠化的同時還可以兼顧景觀效果和生態效益。

（二）結合本地特點合理選擇植物

屋頂花園在功能和形式上與地面花園沒有太大的區別，但由于其所在的場址特殊，在植物的選配上較地面花園的限制更多，在種植規劃前應充分考慮場地的條件，因此可供選擇用于屋頂綠化的植物相對有限[3]。同時，由于受屋頂載荷限制，植物的栽培基質不會太厚，因而屋頂綠化的植物其抗風能力要比地面上的植物小得多。而在建筑物密集的城市，當風經過建筑群時，由于受到阻力，會形成喇叭效應，其強度和速度都將加大，形成不穩定的亂流現象，微風可能變成瞬間的大風，其破壞力是驚人的，植物也極易被吹倒，所以屋頂綠化應選擇那些抗風、適應性強、根系淺的小喬木及灌、花、草、藤類植物，樹型高大的喬木應慎用。

北方和西南地區城市冬季的嚴寒對屋頂綠化也是極為嚴峻的考驗，為了減少低溫對屋頂綠化的不良影響，讓屋頂的植物順利度過寒冬，設計時應該盡可能地模仿自然條件，使用耐寒的當地植物，同時增加保溫層，必要時進行人工干預，從而保證寒冷氣候條件下屋頂綠化的成功。因此在植物的栽培過程中，應根據本地區實際情況進行選擇，以耐寒耐旱、易于管理、維護低的本土植物為主，可酌情引入少量適應性強的其他植物。

在屋頂綠化時我們還必須考慮植物的搭配問題。屋頂綠化的面積較之地面市政綠化，其規模較小，栽培植物的選擇有限。在綠化設計時應該以草本為主，搭配盆景和灌木，合理使用喬木，同時還要注意植物芳香和彩色的合理搭配。

（三）合理解決栽培基質問題

建筑屋頂的綠化中其影響植物生長的主要原因就是營養和水份。在植物栽培基質方面，目前基本上采用的都是自然土壤，但這種栽培方式是有缺陷的。首先，自然土壤密度大、質量重，因受建筑屋頂承載載荷的影響，在屋頂上不可能放置大量自然土壤；其次，自然土壤在建筑屋頂不易保存水份，由于土層較淺，且土層下面就是建筑物的混凝土層，水份的蒸發和流失較快，特別是夏天，還容易造成土壤的板結；最后，自然土壤的營養成份有限，在后期的植物栽種過程中還必須施肥，這也會造成環境的破壞。

針對目前屋頂花園植物栽培基質的現狀，我們提出了綜合基質栽培法。這種方法主要采用了三層栽培基質：最下面一層主要用來固定植物根系，這里可以采用粘性較大的自然土壤；二層主要用來給植物提供養料，這里我們主要采用了腐殖土，它是由植物腐爛后形成的，可以給植物的生長提供大量的有機營養；最上面一層是保水層，我們主要采用了發泡土這種物質，發泡土主要是由一些多空植物粉碎后形成的。目前我們最主要采用的是玉米稈、椰殼等多孔植物，將它們粉碎后進行脫水處理，使用時它們遇水后會膨脹，增加體積，把水儲存在縫隙里，這樣就可以為植物提供較好的水源，同時發泡土的分解還可以給植物提供有機營養。

目前腐殖土和發泡土與自然土壤相比最突出的特點就是重量輕，同樣體積的三層綜合基質和自然土壤比較起來，重量會輕1/3以上，其使用效果也會好很多。另外，由于腐殖土和發泡土都有很多的空隙，也給植物提供了優越的抗寒層和保溫層，有利于植物根系的生長。同樣的載荷條件下，采用綜合基質栽培法的栽培基質要比自然土壤體積大，因而還可以對植物起到抗風的作用。

四、結語

推廣和實施屋頂綠化可以說是解決城市綠地不足的重要手段，它既提高了城市人們的生活品質，也改善了城市生態環境；既保護了城市建筑，也美化了城市環境。但我們在綠化的過程中必須合理地結合當地的地理特征、氣候條件、城市環境等因素，因地制宜，科學地設計與施工。這樣才能體現屋頂綠化的集約、智能、綠色、低碳原則，推動城市的健康發展。

參考文獻：

[1]李文姹，張杰，王若谷.“第五立面”如何存在？——城市屋頂生態利用[J].工程建設與設計，2013，12（6）：8-15.

[2]Steffen Lehmann.胡先福.綠色城市規劃法則及中國綠色城市未來展望[J].建筑技術，2014，10（10）：917-922.

[3]李遠，鄧雄，彭曉春，覃超梅.低碳建筑屋頂綠化功能、特點、發展及其植物選擇[J].環境，2011，S2：70-72.

作者簡介：

王剛，四川外國語大學重慶南方翻譯學院藝術學院教師，副教授，環境設計教研室主任，長期從事室內外環境設計的研究。