屋顶绿化日本的设计与技术

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，随着新建运动带来的建筑观念转变和新材料、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。

屋顶绿化的效果

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。

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。

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。

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。

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。

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。