日本的屋顶绿化设计与技术

37 建筑学报 ABSTRACT/ Besides conspicuous effect on buildingÕs indoor space, roof planting will be of important significance on re- turning to land resources occupied by building, reappearing green nature in gray city, improving urban ecological environment, saving energy and lowering global greenhouse effect. KEY WORDS/ Roof planting, Japan, Style, Techniques 日本的屋顶绿化 设计与技术 李岳岩 1 周若祁 2 摘要/屋顶绿化不仅对于建筑室内空间物理环境的改善有 着显著的作用，而且还原建筑所占用的土地资源，重现灰 色城市中的绿色自然，对于城市生态环境的改善、节约能 源、减少全球的温室效应也有着重要的意义。 关键词/屋顶绿化 日本 形式 技术 作者单位：1西安建筑科技大学建筑学院(西安,710055) 2西安交通大学建筑系(西安,710049) 收稿日期： 2005-06-22 日本的传统建筑多为木结构，为了雨 水的排泄和室内空间的保温隔热，屋顶基 本采用坡屋顶、瓦屋面，随着新建筑运动带 来的建筑观念转变和新 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、新技术的广 泛使用，施工方便、经济合理的平屋面大量 取代了传统的坡顶瓦屋面。近年来环境与 发展成为了世界关注的焦点，特别是城市 中的土地资源紧缺、环境恶化，使得人们的 视线聚焦于以往被忽略的建筑屋顶。充分 利用建筑屋顶进行绿化，不仅对于建筑室 内空间物理环境的改善有着显著的作用， 而且还原建筑所占用的土地资源，重现灰 色城市中的绿色自然，对于城市生态环境 的改善、节约能源、减少全球的温室效应也 有着重要的意义。屋顶绿化不仅改善建筑 物室内物理环境，而且在改善周边环境和 城市生态等方面也有显著的效果，在这方 面研究人员做了大量的工作，使得屋顶绿 化的效果显而易见。 1.室内物理环境的改善：实践检测证 明屋顶绿化较屋顶保温层有着更好的保温 隔热效果，不仅室内热环境得到了明显的 改善，而且屋面的温度也显著降低。 2.建筑屋顶绿化同时也大大降低了建 筑对周围环境的热反射和热辐射，有效地 改善了建筑周边地段的环境，对于降低热 岛效应有着显著的作用。 3.在城市生态方面，屋顶绿化不仅显 著增加了城市的绿化面积，还为多种生物 提供了良好的生存环境；在城市生态优化、 城市生物多样性方面也有着显著的贡献。 日本土地资源极为有限，在城市建设 中充分利用了建筑屋顶进行绿化，不仅使 建筑自身的热环境得到了改善，而且对于 城市环境也做出了贡献。中国目前正处于 城市化高峰期，迅速膨胀的城市同样面临 着土地资源紧缺、城市环境恶化等问题，日 本的经验对我们或许会有所启示和借鉴。 屋顶的绿化近年来在日本广泛地被使 用，各地政府出台了诸多鼓励与强制政策 发展屋顶绿化，在技术方面，新材料、新工 艺的使用有效地解决了以往屋顶绿化所面 临的荷载加大、防水、养护难等问题，并且 通过大量的试验与检测取得了大量实践经 验，这些为屋顶绿化的设计和推广使用提 供了广泛而坚实的技术支持，使得日本的 屋顶绿化设计形式多样、各具特色。随着屋 顶绿化技术的发展，日本的屋顶绿化已不 仅限于草坪和花卉等轻型的绿化，绿化技 术的大量运用使屋顶绿化更为自由，也使 建筑师的设计更富创造力。 1. 绿化游园 利用大型公共建筑的屋顶进行绿化， 同时引入城市休闲、娱乐等功能，构成城市 中的空中花园。 利用屋顶绿化创造庭园的做法大量运 用在居住区的设计之中，如竹中工务店设 计施工的大阪市新千里东町居住区，设计 师将居住区车库等较低建筑的屋顶进行绿 化，设计为活动游园，并利用坡道和台阶等 将高低不同的绿化庭园联系起来，形成富 层次的绿化环境。屋顶游园的绿化以草坪 和灌木等轻型绿化为主，轻型土壤的厚度 平均在20cm左右，屋面荷载增加不大，屋 建筑学报 38 生态节能 ECOLOGY & ENERGY SAVING 屋顶。这种薄型屋顶绿化不仅屋面荷载增 加很少，而且基本不用浇水、养护，成本低 廉，配合车库等建筑的屋顶游园与其他庭 园绿化，形成了丰富的建筑第五立面。 4. 移动绿化、屋顶水面 日本的屋顶绿化方式多种多样，除固 定的绿化之外可移动的屋顶绿化、屋顶水 面等也是常用的屋顶绿化手段。由于固定 于屋顶的大型绿化养护较为困难，而且形 式较为固定，因此类似于布景形式的盆栽 绿化与可移动的屋顶绿化经常使用，这样 可以通过季节的变化及使用的需求变化多 种多样的绿化方式。 水面作为日本建筑中经常使用的景观 处理方式，也被大量运用于屋顶绿化和景 观的构成。如安藤忠雄先生在真言宗本福 寺水御堂的设计中将屋顶设计为宁静而富 有寓意的莲花池；黑川纪章先生在他的大 阪国际会议中心的屋顶设计中利用很浅的 水面与简洁的立柱构成了纯净而富有动势 的屋顶庭园。 屋顶绿化技术 屋顶绿化除了考虑景观和植物的栽植 之外还要考虑屋面荷载、防水、浇灌、排水、 防风固定等问题。在这些方面，日本的研究 人员进行了深入的研究，并对屋顶绿化的 效果进行了详尽检验。 1. 屋顶绿化类型与做法 竹中工务店的技术研究所研究开发了 多种的屋顶绿化形式，这些类型包括高大 的树林、灌木花卉、水塘植物、草坪、以及 顶绿化替代了保温层而且效果更好。屋顶 的庭园不仅使居住区的绿地面积增大了近 一倍，而且丰富的庭园空间为居住者提供 了更多的休憩与活动场所。尽管建筑造价 有所上升，但所获得的效益远大于屋顶庭 园的额外投入，屋顶庭园得到了开发商和 居民的一致好评。 在许多建筑中，屋顶花园已不再是草 坪和花卉形成的轻型绿化，灌木、乔木、水 面等园林绿化元素也被广泛使用，形成丰 富的空间和绿化景观，这方面具有代表性 的建筑是难波公园。难波公园建造于原大 阪棒球场，整个建筑群分为30层的超高层 塔楼和8层的商业中心两大部分，难波公园 就是利用商业中心的屋顶建成的。难波公 园面积8000m2，其中绿地面积3300m2，道 路广场面积4700m2。难波公园内种植2.5m 以上的树木35种420余棵，灌木、花草200 余种，此外还设计了泉水、溪流、池塘等绿 化景观，和咖啡座、亭台、露天表演场等休 闲娱乐设施，结合公园下商业中心内的100 余家店铺构成了大阪市中心集商业、休闲、 景观为一体的都市绿洲。难波公园的屋顶 庭园采用了跌落式的布置，8层的屋顶公园 随着建筑室内空间由南向北层层升高，这 样不仅使公园的空间跌宕起伏，还将屋顶 公园与城市的街道空间连为一体，使公园 的景观完全展现给城市空间。难波公园不 仅为喧嚣拥挤的大阪城市中心营造了一个 充满鸟语、花香的绿色自然，而且吸引了大 量的游客，使屋顶公园下的商业中心也获 得了巨大的效益，形成了环境与经济效益 的双赢。 2. 自然丛林 屋顶种植与养护技术的发展使原先只 能在地面种植的大型乔木也可以在较薄的 土壤中生存，这使得利用大型建筑的屋面 建设城市丛林成为可能。大阪中央体育馆 就是这一构想的成功实例，也创造了大跨 度公共建筑全面屋顶绿化的先例。大阪市 中央体育馆设计为半地下建筑，体育馆屋 顶直径110m，屋顶最高点距室内地面高度 达30m，体育馆屋顶全部覆土种植，种植土 层平均厚度为50cm，覆土种植后的屋顶宛 如自然的山丘。与难波公园不同，该建筑屋 顶绿化力求自然，没有用人工雕琢的绿化 与庭园，也没有大量的人工铺地，设计师利 用丛生的树林、灌木、野草和自然的小径创 造出了都市中自然的景观，让人们体验到 返璞归真、重返自然的感受。 3. 薄型屋顶绿化 由于绿化游园、自然丛林等屋顶绿化 要求种植层较厚，并且植物自身的重量使 建筑屋面的荷载大增，并且对于植物的养 护也有较高的要求，因此不易在一般建筑 中普及。因此相对于这些重型的屋顶绿化， 更多的建筑采用了比较轻巧的薄型屋顶绿 化。薄型屋顶绿化不仅节省成本、易于养 护，而且在景观和保温隔热方面也能收到 良好的效果。如大阪市新千里东町居住区 住宅入口建筑屋顶的绿化，该屋顶绿化采 用轻型种植土厚度仅5cm左右，绿化植物 使用了一种生命力较强的草本植物(类似于 国内常见的太阳花)，在苗圃培育后铺设于 大阪市中央体育馆2大阪市中央体育馆1 大阪市新千里东町居住区入口屋面 大阪国际会议中心屋顶庭园 真言宗本福寺水御堂屋顶莲花池 39 建筑学报 免灌溉类型和超轻薄类型，每一种绿化形 式均有相应的绿化技术与工程做法，从草 坪、花卉到乔木、灌木、水面，每一种作法 均详细注明了种植植物的高度、种植层厚 度、栽植措施等，并且提供了相应的屋面荷 载。多种屋面绿化类型让建筑师在进行设 计时可以有更大的发挥自由。 2. 高大树木的栽植 高大树木的栽植与养护在屋顶绿化中 一直是个难题，特别是屋顶绿化的种植层 较薄，树木的防倾倒更为棘手。为了防止屋 顶树木的倾倒，在树木种植时必须加安全 支护措施，支护措施一般分为地上和地下 两种，地面支护简单易行，但是由于支撑物 影响了树木的美观和庭园的景观效果，现 在大多被地下支护所替代。地下支护的做 法是，首先在屋面安放基座，树木较大时基 座还须与屋面固定；基座的顶端连接数根 钢索将树木底部拉接固定，起到支护作用； 屋面覆盖种植土层后，将基座和固定钢索 掩埋，地面看不到任何支护措施。如果树木 靠近建筑外墙，则设计时必须将女儿墙升 高或增加防护栏或防护网，一方面可以起 到防风的作用，让树木更加安全，另一方面 可以防止植物倾倒、坠落的威胁。对这些种 植于屋顶的树木的浇灌大多采用微灌技术， 灌溉管道埋于地下，直接作用于植物根部， 既节约了水资源又可以根据树木的习性进 行科学调节。 3. 种植土层 一般的泥土荷载较大，同时在土壤的 营养和保水性方面也不能满足屋顶绿化的 屋顶绿化的常用形式与做法(引自：竹中工务店，“Sky Oasis Garden System, Sky Oasis Technology のご绍介”，2002.12) 屋顶绿化的树木基座(引自：竹中工务店，“Sky Oasis Gar- den System, Sky Oasis Technology のご绍介”，2002.12) 树木的地下支护做法(引自：竹中工务店，“Sky Oasis Gar- den System, Sky Oasis Technology のご绍介”，2002.12) 需求。因此在屋顶绿化种植时一般均采用 专门配制的轻质土壤。这种土壤由珍珠岩、 腐质土、鸟粪等混合而成，不仅可以保证轻 质土壤的普遍采用，并且让屋顶绿化土层 的厚度与荷载大大降低。目前国内屋顶绿 化土层的最小厚度一般为30cm，高大树木 的种植土层往往要达到1.5m以上，而在日 本屋顶绿化技术中，种植土层最小厚度仅 为5cm，而有大型树木的屋顶绿化种植土 层的厚度仅在60cm左右。例如，大阪难波 公园屋顶绿化的种植土层平均厚度为 55cm，高大树木部分深度为80cm。大阪中 央体育馆屋顶种植土层平均厚度仅为 50cm。屋面种植土层的降低为设计带来了 更大的灵活性，同时屋面荷载的降低也减 少了土建的投资。 4. 其他 ● 防根层：植物的根系对建筑的防水 层和结构层有一定的破坏作用，因此在屋 顶绿化中必须加入防根层，避免绿化植物 对建筑的损害。 ● 安全防护：由于屋顶绿化土层较浅， 为了防止高大植物因大风等原因从高空坠 落，因此，对于高大植物必须进行安全防 护。除了利用树木基座将树木与屋顶固定 外，在靠近外墙的位置还应设置挡墙或铁 丝网作为防护构件。 ● 排水：对于种植土层较薄的屋顶绿 化类型，由于土壤对雨水的保持与涵养较 差，为了使大雨后多余的雨水顺利排走，应 在种植层和防根层下设排水层和水平雨水 管，连接到屋面落水口。■