屋顶花园的设计与施工

1屋顶花园的历史及现状
屋顶花园并不是现代建筑发展的产物，它可以追溯到4000年前，古代苏美尔人最古老的名城之一UR城所建的大庙塔，就是屋顶花园的发源地，20年代初，英国著名考古学家伦德。伍利爵士，发现该塔三层台面上有种植过大树的痕迹，真正的屋顶花园是在亚述古庙塔以后1500余年才发现的著名的巴比伦"空中花园"，它之所以被世人列为"古代世界七大奇迹"之一，其意义决非仅在于造园艺术上的成就，而是古代文明的佳作。巴比伦"空中花园"是于公元前604-562年，新巴比伦国王尼布加尼撒二世娶了波斯国一位美丽的公主，名叫赛米拉米斯公主日夜思念故国山乡，郁郁寡欢。国王为了取悦与她，下令在平原地带的巴比伦堆筑土山，并用石柱、石板、砖块、铅饼等垒起每边长125米，高达25米的台子在台子上层层建造宫室，处处种植花草树木。建造巴比伦"空中花园" 耗费了大量的人力、物力、财力，是皇家贵族的享受，它反映古代帝王所追求的奢侈生活。自此之后2500多年来，除了个别地区屋顶上绿化和城市中心商业区地下车库顶绿化外，并没有建造真正的屋顶花园。
西方发达国家在20世纪60年代以后，相继建造各类规模的屋顶花园和屋顶绿化工程如美国华盛顿水门饭店屋顶花园、美国标准石油公司屋顶花园、美国DT&T公司屋顶花园、英国爱尔兰人寿中心屋顶花园，加拿大温哥华凯泽资源大楼屋顶花园、德国霍亚市牙科诊所屋顶花园，日本同志社女子大学图书馆屋顶花园，香港太古城天台花园、香港葵芳花园住宅楼天台花园、这些与建筑设计统一建在屋顶的花园，多数是在大型公共建筑和居住建筑的屋顶或天台，向天空展开。目前屋顶花园在国外不是"空中楼阁".美国芝加哥为减轻城市热岛效应，正推动一项屋顶花园工程来为城市降温。日本东京明文规定新建筑占地面积只要超过1000平方米，屋顶的1/5必须为绿色植物所覆盖，否则开发商就得接受罚款。国内如深圳、重庆、成都、广州、上海、长沙、兰州、武汉等城市，有的已经对屋顶进行开发。如：广州东方宾馆屋顶花园，广州白天鹅宾馆的室内屋顶花园，上海华亭宾馆屋顶花园，重庆泉外楼、沙平大酒家屋顶花园等，有的城市已把城市楼群的屋顶作为新的绿源。但是，多年来屋顶花园的建设一直没有一个标准模式和规范工艺所以暴露出了很多缺陷和不足，比如：不能长时间防渗抗漏，水土流失，污染严重，植物配置不合理，荷载超标，建造成本过高等。随着科学技术的发展，这些问题就会逐步得到解决。
2 屋顶花园的规划设计
2.1 指导思想
充分地把地方文化

融入园林景观和园林空间中；结合屋顶对园林植物的影响来选择园林植物；运用不同的造园手法来创造一个源于自然而高于自然的园林景观；以人为本，充分考虑人的心理，人的行为的宗旨，来进行屋顶花园的规划设计。
2.2 设计原则
屋顶花园成败的关键在于减轻屋顶荷载，改良种植土、屋顶结构类型和植物的选择与植物设计等问题。设计时要做到：
2.2.1 以植物造景为主，把生态功能放在首位。
2.2.2 确保营建屋顶花园所增加的荷重不超过建筑结构的承重能力，屋面防水结造能安全使用。
2.2.3 因为屋顶花园相对于地面的公园、游园等绿地来讲面积较小，必须精心设计，才能取得较为理想的艺术效果。
2.2.4 尽量降低造价，从现有条件来看，只有较为合理的造价，才能可能使屋顶花园得到普及而遍地开花。
2.3 特点
屋顶花园组成要素主要是自然山水，各种建筑物和植物，按照园林美的基本法则构成美丽的景观。但因其在屋顶有限的面积内造园受到特殊条件的制约，不完全等同于地面的园林，因此有其特殊性。屋顶营造花园，一切造园要素受建筑物顶层的负荷的有限性限制。因此，在屋顶花园中不可设置大规模的自然山水、石材。设置小巧的山石，要考虑建筑屋顶承重范围。在地形处理上以平地处理为主。水池一般为浅水池，可用喷泉来丰富水景。
2.4 屋顶花园的类型
屋顶花园的建造， 不仅是造园艺术， 还涉及到建设结构承重、屋顶防水排水构造、植物生态特性、种植技巧等多项有别于露地造园的技术难题。屋顶花园的类型和形式按使用要求的不同而不一样， 按使用要求区分为三类。
2.4.1 公共游息性屋顶花园
这种形式的屋顶花园除具有绿化效益外， 还是一种集活动、游乐为一体的公共场所， 在设计上应考虑到它的公共性。在出入口、园路、布局、植物配植、小品设置等方面要注意符合人们在屋顶上活动、休息等需要。应以草坪、小灌木花卉为主， 设置少量坐椅及小型园林小品点缀， 园路宜宽， 便于人们活动。
建在宾馆、酒店的屋顶花园， 已成为豪华宾馆的组成部分之一， 实为招揽顾客， 提供夜生活的场所。可以在屋顶花园上开办露天歌舞会、冷饮茶座等， 这类屋顶花园因经济目的需要要摆放茶座， 因而花园的布局应以小巧精美为主， 保证有较大的活动空间， 植物配置应以高档、芳香为主。
2.4.2 家庭式屋顶小花园
随着现代化社会经济的发展， 人们的居住条件越来越好， 多层式阶梯式住宅公寓的出现， 使这类屋顶小花园走入了家庭。这类小花园

面积较小， 主要以植物配置， 一般不设置小品， 但可以充分利用空间作垂直绿化， 还可以进行一些趣味性种植， 领略城市早已失去的农家情怀。另一类家庭式屋顶小花园为公司写字楼的楼顶， 这类小花园主要作为接待客人、洽谈业务、员工休息的场所， 这类花园应种植一些名贵花草， 布设一些精美的小品， 如小水景、小藤架， 小凉亭等， 还可以根据实力做反映公司精神的微型雕塑、小型壁画等。
2.4.3 科研、生产用屋顶花园
以科研、生产为目的的屋顶花园， 可以设置小型温室， 用于培育珍奇花卉品种、引种以及观赏植物、盆栽瓜果的培育。既有绿化效益， 又有较好的经济收入。这类花园的设置， 一般应有必要的设施， 种植池和人行道规则布局， 形成闭合的、整体地毯式种植区。
2.4.4企事业单位屋顶花园
随着中国经济的高速发展,人们对生活要求的提高,一部分有实力的多层阶梯式企事业单位为了满足需要,在屋顶建立了自己的小花园,种上一些自己喜爱的,有个性的植物.使得他们在工作之余也能置身小花园之中享受绿色带给人好的心情,从而工作轻松愉快.
2.5 总体布局
屋顶花园的形式， 同园林本身的形式是相同的， 创作上仍然分为自然式、规则式和混合式。
2.5.1 自然式园林布局
一般采取自然式园林的布局手法， 园林空间的组织， 地形地物的处理， 植物配置等均以自然的手法， 以求一种连续的自然景观组合。讲究植物的自然形态与建筑、山水、色彩的协调配合关系， 植物配置讲究树木花卉的四时生态， 高矮搭配， 疏密有致。追求的是色彩变化、丰富层次和较多的景观轮廓。
2.5.2 规则式园林布局
规则式布局注重的是装饰性的景观效果， 强调动态与秩序的变化。植物配置上形成规则的、有层次的、交替的组合， 表现出庄重、典雅、宏大的气氛。多采用不同色彩的植物搭配， 景观效果更为醒目， 屋顶花园在规则式布局中， 点缀精巧的小品， 结合植物图案， 常常使不大的屋顶空间变为景观丰富、视野开阔的区域。
2.5.3 混合式园林布局
混合式园林布局， 注重自然与规则的协调与统一， 求得景观的共融性。自然与规则的特点都有， 又都自成一体， 其空间构成在点的变化中形成多样的统一， 不强调景观的连续， 更多的注意个性的变化。混合式布局在屋顶花园中使用较多。　
3 屋顶花园防水措施及荷载
3.1 屋顶花园的防水措施
3.1.1 选择良好的防水材料，采用新型保温隔热技术，彻底解决顶楼居民“冬冷夏热”的生活尴尬，做到冬暖夏凉。
3.1.2 运用新型轻质

施工材料，彻底避免了传统屋顶花园施工中所造成的屋顶荷载增大诱发建筑质量问题的危险。
3.1.3 运用新型架空技术，彻底克服传统屋顶花园与楼顶接触造成的顶层含水
、根系破坏等结构性缺陷。
3.1.4 运用新型反渗过滤技术，彻底克服传统屋顶花园的水土流失、营养流失，做到一次培土，长久使用。
3.1.5 运用新型微喷、滴、渗灌技术，完全保证屋顶花园种植作物的生长用水需求，从而解决植物浇水养护及土壤板结问题。
3.1.6 运用新型生态耕作技术与果、菜、花草优选培育技术，彻底保证屋顶种植的经济效益、观赏价值、食用价值。
3.1.7 在建花园之前，应检查渗漏水情况，可以在楼顶将排水口堵塞。使屋面积水，检查是否漏水，一旦有漏水现象应及时补救。
3.1.8 在施工中注意保护好防水层，严格按照操作规程施工。不要防水层受到破坏。
3.1.9 对于水池等设施。应采用单独的防水系统。
3.1.10 在浇灌过程中，尽可能不产生积水。及时清理枯枝落叶，防止排水口被堵。
3.2 屋顶花园的荷载
屋顶花园中各项园林工程的荷载均要换算为每平方米的等效均布荷载，然后再与花园的荷载相比，精确计算，确定花园顺利建造。
在选择种植基质和植物时，应首先考虑材料的重量。种植介质除了选择种植原土，还可以使用新型种植基质。新型基质重量比较轻，并具有良好的保湿性和透水性。
屋顶花园适宜种植一些低矮的灌木、花卉和草坪，小乔木最好种植在木桶或木箱等容器中，并放在承重墙或承重柱上。
4 漏水原因分析
无论是原设计建造屋顶花园，或是在已建房屋的可上人屋面顶上增建屋顶花园，在建造过程中和建成后的日常使用中，均宜破坏屋顶的防水和排水系统，造成屋顶漏水。原因如下：
　4.1 原屋顶防水层存在缺陷
结构层和防水层即使保持原有做法，但一般还要在预制空心板上卷材防水层，因此仍不可避免在女儿墙和天沟沿口等薄弱环节处出现渗漏。特别是刚性防水屋面，最严重的问题是防水层在施工完成后可能会出现裂缝而漏水。产生裂缝的原因很多：气候变化及太阳照射引起的屋面热胀冷缩；屋面板受力后的翘曲变形；地基沉降或墙体承重后坐浆收缩等原因引起的屋面变动；屋面板除变或材料干缩变形等。
　4.2 建造屋顶花园时破坏了原防水层
屋顶上建造屋顶花园尚且可能漏水，而在较容易出现漏水的屋顶防水层上进行多项园林工程施工，这就更容易造成屋顶防水层破坏而导致漏水。即使不打洞穿孔或埋设固定铁件，如不精心施工，仍会破坏

屋顶防水和排水构造，造成屋顶漏水。进行载植有时也会破坏防水层，比如填土时用的铲子有可能会破坏防水层。
　4.3 屋顶花园水源更多
各种植物的浇灌用水、水池、喷泉等水体用水也极为频繁，使屋顶又增加了产生漏水的水源。一般建筑物屋顶的排水系统，均未考虑建造屋顶花园所需的种植物渗漏水和水体工程的排水问题，特别是浇灌水和水池午污水中含有植物根叶和泥沙等杂务，会使排水口及管道堵塞，造成屋顶积水和漏水。
不论是何种因素造成漏水，人们往往归罪于屋顶花园，这就为屋顶花园的推广造成了社会阻力。因此规划设计和施工单位以及使用单位均应有足够的认识。，共同处理好屋顶花园的防水问题。
　5 施工要点及注意事项
　5.1 做防水实验和保证良好的排水系统
建造屋顶花园，必须进行二次防水处理。首先，要检查原有的防水性能：封闭出水口，再灌水，进行96小时（4天4夜）的严格闭水试验。闭水试验中，要仔细观察房间的渗漏情况，有的房屋连续闭水3天不漏，第四天才开始渗漏。若能保证96h不漏，说明屋面防水效果好。这种防水效果，也只适用于非屋顶花园的情况。防水层是保证屋顶不漏的关键技术问题，但屋顶防水和排水是一个两个方面，因此还必须处理好屋顶的排水系统。在屋顶园林工程中，种植池、水池和道路场地施工时，应遵照原屋顶排水系统，进行规划设计，不应封堵、隔绝或改变原排水口和坡度。特别是大型种植池排水层下的排水管道，要与屋顶排水口配合，注意相关的标准差，使种植池排水层下的排水管道，要与屋顶排水口配合，注意相关的标高差，使种植池内的多余灌水能顺畅排出。
5.2 不损伤原防水层
实施二次防水处理，最好先取掉屋顶的架空隔热层，取隔热层时，不得撬伤原防水层。取后要清扫、冲洗干净，以增强附着力。在一般情况下，不允许在已建成的屋顶防护水层上再穿孔洞与管线和预埋铁件与埋设支柱。因此，在新建房屋的屋顶上建屋顶花园时，应由园林设计部门提供屋顶花园的有关技术资料。如将欲留孔洞和欲埋件等资料提供给结构设计单位，并由他们将有关要求反映到建筑结构的施工图中，以便建筑施工中实现屋顶花园的各项技术要求。如果在旧建筑物上增建屋顶花园，无论是那种做法的屋面防水层，均不得在屋顶上穿洞打孔、埋设铁件和支柱。即使一般设备装置也不能在屋顶上“生根”，只能采取其他措施使他们“浮摆”在屋面上。
5.3 重视防水层的施工质量
目前屋顶花园的防水处理方法主要有刚、柔之分，各有特点。由于

蛭石栽培对屋盖有很好的养护作用，此时屋顶防水最好采用刚性防水。宜先做涂膜防水层，再做刚性防水层，其做法可参照标准设计的构造详图。刚性防水层主要是屋面板上铺50mm厚细石混凝土，内放ф4@200双向钢筋网片1层（这种做法即成整筑层），所用混凝土中可加入适量微膨胀剂、减水剂、防水剂等，以提高其其抗裂、抗渗性能。这种防水层比较坚硬，能防止根系发达的乔灌木穿透，起到保护屋顶的作用，而且使整个屋顶有较好的整体性，不宜产生裂缝，使用寿命也较长，比柔性卷材防水层更适合建造屋顶花园。屋面四周应设置砖砌挡墙，挡墙下部设泄水孔和天沟。当种植屋面为柔性防水层时，上面还应设置1层刚性保护层。也就是说，屋面可以采用1道或多道（复合）防水设防，但最上面一道应为刚性防水层，屋面泛水的防水层高度应高出溢水口100mm。
刚性防水层因受屋顶热胀冷缩和结构楼板受力变形等影响，宜出现不规则的裂缝，而造成刚性屋顶防水的失败。为解决这个问题，除30～50㎜厚的细石混凝土中配置钢丝或钢筋网外，一般还可用设置浮筑层和分格缝等方法解决。所谓浮筑层即隔离层，将刚性防水层和结构防水层分开以适应变形的活动。构造做法是在楼板找平层上，铺1层干毡或废纸等以形成一隔离层，然后再做干性防水层。也可利用楼板上的保温隔热层或沙子灰等松散材料形成隔离层，然后再做刚性防水层。干性防水层的分格缝是根据温度伸缩和结构梁板变形等因素确定的，按一定分格预留20㎜宽的缝，为便于伸缩在缝内填充油膏胶泥。需要注意的是：由于刚性防水层的分格缝施工质量往往不宜保证，除女儿墙泛水处应严格要求做好分格缝外，屋面其余部分可不设分格缝。屋面刚性防水层最好一次全部浇捣完成，以免渗漏。防水层表面必须光洁平整，待施工完毕，刷2道防水涂料，以保证防水层的保护层设计与施工质量。要特别注意防水层的防腐蚀处理，防水层上的分格缝可用“一布四涂”盖缝，并选用耐腐蚀性能好的嵌缝油膏。不宜种植根系发达，对防水层有较强侵蚀作用的植物，如松、柏、榕树等。
5.4 注意材料质量和节点构造
应选择高温不流淌、低温不碎裂、不宜老化、防水效果好的防水材料。刚性多层抹面水泥砂浆防水层宜采用标号不低于原325#的普通硅酸盐水泥和膨胀水泥，亦可采用矿渣硅酸盐水泥；砂采用粒径1～3㎜粗砂，要求砂料坚硬、粗糙、洁净；水泥浆和水泥砂浆的配合比应根据防水要求、原材料性能和施工方法确定，施工时必须严格掌握。目前一些建筑物也有柔性防水层的，屋顶花园

中常有“三毡四油”或“二毡三油”，再结合聚氯乙烯胶泥或聚氯乙烯涂料处理。近年来，一些新型防水材料也开始投入使用，已投入屋顶施工的有三元乙丙卷材，使用效果不错。国外还有尝试用中空类的泡沫塑料制品作为绿化土层与屋顶之间的良好排水层和填充物，以减轻自重。有用再生橡胶打底，加上沥青防水涂料，粘贴厚3㎜玻璃纤维布作为防水层，这样更有利于快速施工。也有在防水层与石板之间设置绝缘体层（成为缓冲带），可防止向上传播的振动，并能防水、隔热，还可在绿化位置的屋顶楼板上做PUK聚氨酯涂膜防水层，预防漏水。
屋顶防水层无论采用哪种形式和材料，均构成整个屋顶的防水排水系统，一切所需要的管道、烟道、排水孔、预埋铁件及支柱等出屋顶的设施，均应在做屋顶防水层时妥善处理好其节点构造，特别要注意与土壤的连接部分和排水沟水流终止的部分。整体刚性防水层往往因这些细小的构造节点处理不当，而造成整个屋顶防水的失败。另外，按常规设置纵横分格缝，构造复杂容易渗漏。安装防水板时，当一块防水板宽度不够，需几块并排安放时，应注意板与板之间的空隙也会为根生长提供潜在的空间。
施工方法以热涂效果为佳，热涂材料加温后可渗透至缝隙。屋面的薄弱部分，如出气孔道周围、女儿墙周边，应加强处理。尤其是女儿墙周边，防水层应延伸上翻至墙上几十厘米，超过将来花坛上层的位置，否则，极宜因此渗漏。防水层的厚度、层数都应严格按照国家有关规定、规范施工、至少应是“一布两油”，即2层热涂油质材料，中间1层作“筋”的防水布料。防水处理竣工后应以高标号水泥砂浆抹面，保护防水层。应避免在潮湿条件下施工，屋面未干透也不宜施工。防水层做好后应及时养护，蓄水后不得断水。屋顶花园的各项园林工程和建筑小品只有在确认屋顶防水工程完整无损的条件下才施
6 工程实例
针对屋面渗漏问题，目前有人提出了“生态种植屋面复合排水呼吸系统”的概念。采用先进的屋面生态防水换气导水技术，达到顺应自然的屋面防水的长期目标，其中心思想是“引导”，不与大自然相抗衡，而是通过导水、拍潮、换气和植被的生态循环，解决保温层内积水饱和问题以及内外温差气压问题，达到隔水、防水、美化环境的多重目标。下面通过某大厦屋顶花园对该系统的应用实例做详细说明。
该系统是在原有防水设计基础上发展起来的，如图1所示，即克服了卷材防水层的不足，又利用了种植层的隔热保温作用特点。其基理是客土层既是植被的培土层、排水层，

又起到吸水、隔热和保护屋面找坡层或基层的作用。植被吸收室内排出的二氧化碳，呼出氧气，同时又有吸收客土层中的水分的作用。因为植被能吸收太阳辐射的热量，通过光合作用转化为生化能，从而改变能量存在的形式。此外其表面的反射热小，长波辐射小，冬季又有良好的保温性能，所以植被也具有良好的热工性能。通过排气，可将室内的潮湿水气以及浑浊空气向室外大气排放，所排出的较温暖且含二氧化碳的空气又有利于植被的生长，室外新鲜空气可同时从导管进入室内，由此促进空气流动，减缓室内外气压差，减少甚至不再形成冷凝水积聚现象。屋面滤水层滤下的雨水，通过区间找平层纵横交错的排水槽系统迅速排泄，不会在屋面形成积水，故无水向下渗漏。屋面水箱连通若干根支管，在客土层内分区布置，利用节水灌溉，在旱、夏季给植被层补充水分，有利于植被生长，植被生长又有利于夏季隔热、降低室温，如此形成一个大的生态循环系统。
7 体会和总结
　屋顶花园的规划设计，使屋顶的自然生态环境与城市总体生态环境融为一体，城市文明永延续与生活环境文化融合。在楼顶隔热防水层上培育一层植被，一是可扩大绿化面积，拓展城市绿肺；二是可以提供新的休息场所，提高人们的生活质量；三是可以依靠屋顶植物截留部分降水，减轻高强度降水对城市防洪排灌系统的压力和冲击；四是可以为顶层住户免去一些冬冷夏热的影响。不仅如此，我们也可因此看到屋顶花园是可持续发展的重要组成部分：地面上的花园给人们沐浴阳光，休闲活动带来方便，但通常在开畅的空间营造起来的花园价格非常贵，其中土地资金占很大一部分，屋顶花园则相对有很大优势，但从占用土地上来讲，是免费的，相比之下屋顶花园要比地面上开畅空间的花园投资少许多。
人们建设一栋楼房等于销毁一块土地，我们只要把屋面建成屋顶花园的形式，就能把被毁的土地挽救回来。这样我们不但美化了生活，还能给子孙后代保留下这块土地。
（1）建筑防水观念应该转变。首先要提高防水技术重要性的认识。目前建筑技术和装修标准在不断提高，而国内建筑防水的标准却有所下降。过去屋面防水工程构造价约占工程造价的5%～10%，而近年却降为2%左右。国外建筑防水概念已在转变，即不是只考虑一次性造价，而是综合考虑防水工程造价和使用期，并且更加强调使用功能的提高。
（2）重视防水设计与施工工艺、防水材料与结构及基层、施工时间与环境之间的匹配、协同和优化，以求得最佳的防水效应。因此，在建筑屋面的各

项与屋顶防水层有关的设施时，均要在屋顶建筑结构施工图中给予表达，并有明确的防水构造做法。
（3）合理的选材是达到技术经济综合效果的关键。其主要原则是根据建筑物重要性选择其结构、地理位置、气候条件、防水等级、防水层构造、防水部位和细部构造等；根据当地的气候特征选择防水材料；根据防水材料的性能、防水等级的要求，确定防水层的厚度。现在防水材料品种繁多，产品质量差异很大。设计人员应充分了解这些材料的性能，正确的选择优质的防水材料，组成既经济合理，又能充分发挥效果的防水层。大型工程的屋面，特别是高层建筑的屋面应选用高档或中高档的防水材料，使它与建筑物的等级、标准相适应。