在城市环境备受重视的今天,城市建筑在日益增加,而城市中大块的绿地面积锐减,相应的生活环境遭到一定的破坏,致使人们对环境的关注与重视达到了前所未有的程度。因此,可以看到在城市发展的建设过程中,屋顶花园的规划设计是合理而巧妙的利用主体建筑开辟绿化场地,改善城市的局部环境的同时增加了城市中的绿地率,在规划设计中应坚持以人为本、合理布局、经济、实用、创新的原则,使建筑物的空间潜能与绿色植物的多种效益得到完美的结合和充分的发挥,并使之具有园林艺术的感染力。
1屋顶花园的历史及现状
屋顶花园的历史可以追溯到公元2000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”。
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绿化工程,如:美国华盛顿水门饭店屋顶花园、英国爱尔兰人寿中心屋顶花园、日本同志社女子大学图书馆屋顶花园,这些与建筑设计统一建设的屋顶花园,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。
我国屋顶花园的发展是在八十年代后期,2000年后迅速普及,如:北京、深圳、重庆、成都、广州、上海、长沙、兰州、武汉等城市。
屋顶花园是一种特殊的园林形式,它是以建筑物屋顶平台为依托,进行蓄排水、覆土、栽植并营造园林景观的一种空间绿化形式,涉及建筑、农林和园艺等专业学科,是一个科学的系统工程,因此设计师在对一个具体项目进行规划设计时必须考虑建筑屋面的许多客观条件,如:屋顶荷载量、屋顶防水及排水的处理、种植土的选择、植物的配置、施工工艺要求和管理维护等方面进行综合研究和处理,巧妙的利用主体建筑,合理布局,充分的挖掘其空间潜能。
2设计实例概况
北京新保利大厦位于北京东二环路东四十条桥西南侧,项目总体规划占地面积约2hm2,其中建筑占地面积3764.49m2,主体建筑从下至上高达90m,堪称“北京第一中庭”;在主体建筑的27、28层拥有一个总面积为760m2的跃层屋顶花园。作为设计师从承担设计任务到在勘察现场、查阅大量相关资料、研究与分析、与业主的交流与沟通、再到具体的规划设计直至最后的实施完成做了一些尝试性的设计。在其过程中我对屋顶花园规划设计中应该注意的问题有一些自己的体会和心得。
2.1研究与分析是规划设计的基础
一个屋顶花园的建设涉及建筑、结构、电气、设备、农林和园艺等专业学科,是一个科学的系统工程,因此,在设计之前对实地进行勘查,深入了解各专业背景知识,分析研究现场的利弊条件,才能指导设计阶段的创作及方案的可实施性。
2.2交流与沟通是创作信息的收集
项目最终的服务对象是业主,业主需要什么?喜欢什么?在设计师的方案中,是否能正确地反映出业主的期望和需求,要得到这些,最好的方法就是与其进行深入的交流与沟通;在此阶段,还要与各相关专业的设计师进行充分的讨论与研究,由于专业背景的不同,有时候他们提出的意见甚至是对立的,在这种出现争议的问题需要解决时,景观设计师一定要有明确的看法来加以协调。
2.3荷载问题是设计的前提
屋面荷载决定了屋顶花园最终的设计类型,在这个项目的规划设计中运用到的景观元素较多,如:流水墙、跌水、景观水池、大型景墙、种植池等体量较重的景点,这对建筑物的屋顶荷载要求就很高了,一般要求屋顶花园的屋面应具备350kg/m2以上的持久性荷载,在具体设计的同时,除了考虑屋面持久性荷载外,还应该考虑到非固定设施、人员数量流动、外加自然力等临时性荷载。为了使设计中的这些景观节点得以实现,建筑结构对其屋面的荷载量进行了精确的计算,最终屋面的荷载量为580kg/m2,并且我们将这些景观节点都设计在承重结构或跨度较小的位置上;设计中屋面的铺装面层及水池、花池的所有外饰面均采用花岗岩石材,为减轻屋顶的荷载,所有铺面的垫层采用了轻质陶粒混凝土;由于整个屋顶花园的构造形式是跃层式的,在设计时,我们充分的利用了两层楼3.75m的层高高差,在28层的建筑墙面上设计了净高4.8m的玻璃流水墙至水深0.35m的大型景观水池内,然后通过流水槽再跌到27层的景观水池内,整个景观水景的面积为llOm2,在一个面积不是特别大的屋顶花园上作如此复杂的水景设计牵涉到很多的相关专业的设计,如:防水、电气、给排水、循环、泵坑的设计等,同时还涉及到很多管道在楼板结构中的穿插,大量要预留的孑L洞和预埋件等,在这种情况下园林设计师必须要将详细的相关技术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,以上问题都是设计师在设计时一定要考虑到的重点、难点,并且在施工图纸上的表达一定做到严谨、规范,以便指导现场施工。
2.4防水排水是关键
“防”和“排”是屋顶花园设计及施工中的两个重要环节,“排”是前提,“防”是保证,两者相辅相成、缺一不可,同时也是一个屋顶花园设计成败与否的关键。
2.4.1屋顶花园的防水
防水处理是我们在此项目上设计及施工工作的核心内容之一。在设计中,由于运用的景观元素较多,有llOm2的水景,160m2的绿化,其中80m2栽植了早园竹,其余的以常绿灌木大叶黄杨为主,受这些因素的影响,防水工程的设计成了设计阶段的重中之重。施工之前我们要求施工单位对原有屋面结构防水处理进行了96小时的严格闭水试验。在试验过程中,对各节点的渗漏情况进行了仔细的观察,试验后没有出现渗水情况。结合景观的需要,针对这些节点,我们对整个屋面进行了第二次防水处理,更加有效地加强了屋顶的防水保障,屋顶防水和排水两者相辅相成,因此在设计及施工中还必须处理好屋顶的排水系统。
目前屋顶花园中常有“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。在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。
施工方法以热涂效果为佳,热涂材料加温后可以渗透至缝隙。屋面薄弱部分,如出气孑L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cm,并且超过将来花坛上层的位置,否则,极易因此渗漏。屋顶花园的各项园林工程和园林小品只有在确认屋顶防水工程完成及完整无损的条件下才可进行下一步施工。
2.4.2屋顶花园的排水
屋面排水系统的合理设计及安装直接影响到整个屋顶的安全防水问题,在设计和场地施工时,一定要遵照原有屋顶的排水系统,尽量不要破坏原有屋面排水的整体性,不要封堵、隔绝或改变原排水口和坡度。在这个项目中我们设计了两套排水系统①排水暗沟汇水至排水口;②虹吸式排水。
所有绿化区域的水通过蓄排水盘汇集到设计好的相应的检查口(Inspection Chamber)位置,统一排人设计好的积水坑,再通过管道排人接近的泄水口,检查口的设置便于以后对排水口的检查和维修,还可以检查蓄排水盘中的蓄水量;水景区域的泄水通过预先设置好的专用排水管道排到就近的建筑室内卫生间的泄水口处,而且为了保证景观效果的完美,所有的上下水管道均为隐蔽性的,并且巧妙的预留了检修口。
屋面地表径流按屋顶花园的铺装面积并依据北京地区雨量重现期3年计算,总排水量为6.4L/s,通过虹吸式排水系统排出。两套排水系统的并列运用,很好的保障了屋顶花园的排水功能。
值得一提的是对排水产品选择,国内多数产品只有排水功能而没有蓄水功能,但是对于屋顶花园来说,蓄水能力和排水能力同样重要,因为暴雨是对屋顶绿化系统的最大考验,优秀的蓄水能力将能够减小暴雨对屋面排水系统的巨大压力,同时还可以储存一部分水分作为植物的养分。因此,我们在项目设计中选用了品质及口碑较好的德国屋顶绿化系统,为屋顶花园的实施做了充分的保障。
2.5种植土的选择是重点
种植介质是屋面种植的植物赖以生长的土壤层,经过多年的研究及试验,目前屋顶花园专用种植土壤已经有了很多的选择,比如腐殖土加入陶粒、火山岩土壤、膨胀珍珠岩等,按一定比例混合配制而成。在设计中我们选用了IPS植物栽培土为主要的栽培基质,它的容重很小,干重为180kg/m3,饱和持水量为600kg/m3。屋面选用的植物乔灌木比例各占一半,为了满足其种植土的厚度,我们在屋面绿化区域设计了不同高度的花池,灌木区控制在45-60cm,早园竹为浅根植物,种植土控制在70-80cm。
屋顶绿化基质荷重应根据湿容重进行核算,不应超过1300 kg/m3。常用的基质类型和配制比例参见表1.可在建筑荷载和基质荷重允许的范围内,根据实际配比。
2.6屋顶花园的植物搭配
设计师在对一个屋顶花园进行规划设计师时应该特别注意一个问题——负荷量有限,屋顶种植环境的特殊性,限制了对其植物种类的选择和应用,加上屋顶土层薄、光照时间长、昼夜温差大、湿度小、水份小,尽可能选择一些喜光,温差大,耐寒、耐热、耐旱、耐瘠,生命力旺盛的花草树木。设计中结合景观效果,同时遵循物种的多样性与共生性的原则,我们选用的植物种类乔灌木及地被各一种:早园竹、大叶黄杨、冷季型草坪,早园竹的栽植位置放在了建筑主体承重柱和主墙所在的位置上。屋顶较高,高大乔木的抗风能力明显的弱于地面上,因此,我们对其采取了加固措施以利于植物的正常生长。由于条件所制,屋顶花园的栽植设计一定要做到树木花草高矮疏密错落有致、色彩搭配和谐合理。
屋顶花园种植的选择必须遵循物种的多样性与共生性的原则:
①由于屋顶花园夏季气温高、风大、土层保湿性能差,冬季则保温性差,因而应选择耐干旱、抗寒性强的植物为主,同时,考虑到屋顶的特殊地理环境和承重的要求,应注意多选择矮小的灌木和草本植物,以利于植物的运输、栽种合理。
②屋顶花园大部分地方为全日照直射,光照强度大,应尽量选用阳性植物,但在某些特定的小环境中,如花架下或靠墙边的地方,日照时间较短,可适当选用一些半阳性的植物,以丰富屋顶花园的植物品种,屋顶的种植层较薄,为了防止根系对屋顶建筑结构的侵蚀,尽量选择浅根系的植物。
③屋顶上空的风力一般要比地面大,特别是在雨季来临时,恶虐的自然环境对植物的生存危害很大,加上屋顶土层薄,土壤的蓄水性能力差,一旦暴雨来临,特别容易造成短时积水,因此尽可能选择一些抗风强、不易倒伏,同时又能耐短时积水的植物。 ④乡土植物对当地的气候有高度的适应性,在受到很多客观环境限制的屋顶花园,选用乡土植物有事半功倍之效,同时可选用一些观赏价值较高的新品种,以提高屋顶花园的档次。
3结束语
屋顶花园的规划设计在改善城市的局部环境的同时增加了城市中的绿地率,开拓人类绿化空间,改善人民的居住条件,提高生活质量,美化城市环境。如果能很好地加以利用和推广,形成城市的空中绿化系统,对城市环境的改善作用是不可估量的,同时也是城市可持续发展的重要组成部分。
黄 静 杨志宏(北京中国风景园林规划设计研究中心 北京100098)
北京园林2010.1