建筑改造中屋頂菜園的實(shí)施策略

盧穎宏

上海觀略規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司,上海 200000

隨著都市田園生活在市民心中的呼喚越來越熱切，部分規(guī)劃設(shè)計(jì)師也已經(jīng)認(rèn)識到農(nóng)業(yè)與城市密切依存的關(guān)系，但在土地資源稀缺的城市，如何利用城市有限的土地來發(fā)展城市農(nóng)業(yè)，由屋頂綠化與都市農(nóng)業(yè)兩者理念結(jié)合而生、從建筑延伸至城市上空的屋頂菜園成為了新的發(fā)展可能。屋頂菜園作為一個新興的理念與實(shí)踐方式，其產(chǎn)生與發(fā)展不僅是市民的需求，更是城市未來可持續(xù)發(fā)展的需求。

1 概念界定

“屋頂菜園”是近幾年興起的一種屋頂綠化形式，在學(xué)術(shù)領(lǐng)域還沒有明確的定義。相關(guān)的概念還有“天空農(nóng)場”“空中菜園”等。主要是指利用城市中各種建筑的空閑屋頂，以各類蔬菜、瓜果為主要種植對象，配合適當(dāng)?shù)木坝^設(shè)施，將生產(chǎn)勞動與景觀效果相結(jié)合，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)節(jié)能、休閑娛樂、文化傳承等功能合為一體的可持續(xù)的屋頂綠化方式，是農(nóng)業(yè)景觀與人文景觀的結(jié)合，是一種集觀賞性、互動性、參與性、生態(tài)性于一體的城市立體綠地景觀發(fā)展新模式。

2 建造屋頂菜園的現(xiàn)實(shí)意義

雖然屋頂菜園是理念與技術(shù)交叉運(yùn)用的新生事物，但建造屋頂菜園有其現(xiàn)實(shí)意義。主要表現(xiàn)在直接以商品形式產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益，以及間接對城市起到改善效果的生態(tài)景觀效益與社會文化效益。

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與長遠(yuǎn)環(huán)境效益之間的矛盾集中反映在建筑用地與綠化用地之間的平衡上。相較于地面綠化，屋頂菜園的成本要低廉得多。而且屋頂菜園作為一種都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性景觀，通過在屋頂菜園進(jìn)行種植，不僅可以直接產(chǎn)出多種應(yīng)季蔬果并產(chǎn)生效益，并可補(bǔ)償在高密度人居環(huán)境條件下的農(nóng)業(yè)種植用地與綠地的不足，豐富城市綠化景觀的層次。

另外，一個設(shè)施完善、安全衛(wèi)生、景色宜人的屋頂菜園足以成為一個建筑的亮點(diǎn)所在，必然可以成為一項(xiàng)特殊的吸引力，其所有者將能獲得更高的利潤，企業(yè)也能夠通過這一展示空間獲得更多客戶。通過一個屋頂菜園，甚至可以達(dá)到以點(diǎn)帶面，形成集辦公、休閑、購物、娛樂為一體的綜合性場所，不僅能促進(jìn)周邊區(qū)域的整體更新，增加地區(qū)的銷售業(yè)績和財政稅收，為城市發(fā)展開拓出一個全新的綜合區(qū)域。

2.2 生態(tài)效益

屋頂菜園在調(diào)節(jié)城市生態(tài)方面具有顯著作用，如調(diào)節(jié)城市溫度、緩解城市雨洪、降低城市噪音等。屋頂菜園植物表面溫度在夏季比沒有綠化的硬質(zhì)地面低8oC左右，在冬季比沒有綠化的硬質(zhì)地面溫度高6oC左右，是冬暖夏涼的“綠色空調(diào)”。同時建筑屋面能夠減少紫外線對建筑結(jié)構(gòu)的損傷，延長建筑物使用壽命。除了對溫度的調(diào)控，屋頂菜園可以截留并蓄存60%～70%的天然降雨，緩解城市雨洪泛濫現(xiàn)象。

在降低城市噪音方面，在屋頂種植農(nóng)作物至少可以減少3dB的噪聲，同時隔絕噪聲能達(dá)到8dB。

屋頂菜園還可將一些建筑垃圾經(jīng)過適當(dāng)處理可以作為培養(yǎng)的基質(zhì)，大量的有機(jī)物垃圾可以用作堆肥引入屋頂菜園，而一些較為干凈的廢水也可以作為灌溉用水，為城市廢棄物帶來了巨大的利用良機(jī)。通過在城市中種植農(nóng)作物，可以將這些廢物、廢水以及廢氣重新利用起來作用于土壤，轉(zhuǎn)變成農(nóng)產(chǎn)品為人們所用，實(shí)為一舉多得。

2.3 景觀效益

城市發(fā)展起源于村莊，與農(nóng)業(yè)的發(fā)達(dá)原本密不可分，而現(xiàn)代快速發(fā)展中的城市似乎日漸拋棄了與城市風(fēng)貌格格不入的農(nóng)業(yè)景觀，取而代之的是修剪的大草坪和行列種植的樹木花卉。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性景觀審美的特殊價值在于人勞作中的自然，農(nóng)作物快速的生長和觀賞周期使其對季節(jié)影響產(chǎn)生更明顯的高度、色彩、空間外部變化。屋頂菜園將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性景觀引入城市，也會給城市景觀帶來新的亮點(diǎn)和視覺體驗(yàn)。

2.4 社會效益

屋頂菜園的產(chǎn)生起源于對食物健康安全的關(guān)注，通過辛勤的耕作，產(chǎn)出本地的、應(yīng)季的、健康的食物，以最新鮮的蔬果提供，減少了冷藏、運(yùn)輸過程中防腐劑等的添加，來改變高熱量、反季蔬菜等不健康的飲食方式。

屋頂菜園不僅為人們提供安全健康的食物，更能為人們提供一種身心健康的生活方式。已有專業(yè)人士表示，通過在田地里勞作，不僅能讓人們有一定的運(yùn)動量，保持身體的健康，更能通過與自然的親密接觸，釋放、緩解精神壓力。

2.5 文化效益

農(nóng)耕文化體現(xiàn)了人與自然相互依存的關(guān)系，反應(yīng)了人與自然相互適應(yīng)、改造的歷程。然而經(jīng)濟(jì)技術(shù)的進(jìn)步讓我們享受現(xiàn)代化的同時，也疏離了土地這一供養(yǎng)之源。以屋頂菜園代表的生產(chǎn)性景觀提供了一個將被遺忘的農(nóng)耕文化重新融入城市的機(jī)會。農(nóng)耕文化的參與與傳承，讓人們在欣賞自然生機(jī)的美與力量的同時，通過參與勞動不僅有物質(zhì)的收獲，更有精神的喜悅和滿足，也領(lǐng)悟到對于土地、自然以及生命的尊重。

3 案例分析

本人以上海嘉善老市屋頂菜園的具體項(xiàng)目為案例，通過對項(xiàng)目建設(shè)過程進(jìn)行詳細(xì)剖析，提出舊建筑屋頂改造屋頂菜園的實(shí)施策略。

3.1 基地概況及項(xiàng)目定位

基地所在廠房位于上海著名的原法租界內(nèi)，由于廠房被住宅區(qū)包圍，出入道路狹窄，加上工廠停工后人員雜居，年久失修，搭建零亂，現(xiàn)狀情況可謂之令人慘不忍睹。

由于基地外籍人士多、消費(fèi)水平高、重視生活品位和生活質(zhì)量等特點(diǎn)，因此嘉善老市創(chuàng)意園區(qū)的項(xiàng)目定位為中型精品特色酒店、健康型小型超市、loft型公寓和中檔消費(fèi)型西式餐飲業(yè)，秉持“低碳環(huán)保，盡量多一些綠色的東西”的設(shè)計(jì)理念。

3.2 項(xiàng)目難點(diǎn)

本次設(shè)計(jì)遇到了以下四個方面的難點(diǎn)：

第一，舊建筑屋頂荷載的計(jì)算和選擇合適的屋頂改造方法。

在舊建筑改造屋頂綠化之前，首先需對原建筑的屋頂形式，原設(shè)計(jì)荷載等進(jìn)行仔細(xì)考察，確定合適的綠化形式，提出合理的構(gòu)造建議。尊重原建筑是保證改造的屋頂綠化能夠持續(xù)合理運(yùn)作的關(guān)鍵。

第二，舊建筑排水問題的處理。

老建筑的排水一般都未考慮植物滲透水的問題，因此在下雨，或者對植物進(jìn)行澆灌時，混合了植物根葉及泥沙等雜物的排水易對排水口或管道造成堵塞。因此需要在排水孔口的位置加設(shè)網(wǎng)罩防止阻塞。

第三，創(chuàng)意園區(qū)內(nèi)整體屋頂菜園系統(tǒng)的聯(lián)動。

在嘉善老市創(chuàng)意園區(qū)內(nèi)，設(shè)計(jì)的屋頂菜園并不是獨(dú)立的，而是幾個屋頂菜園連成的一個系統(tǒng)，因此需要連通彼此之間的關(guān)系，并形成完整的游客體驗(yàn)路線。

第四，舊建筑改造中的風(fēng)貌延續(xù)。

項(xiàng)目中的屋頂菜園的改造基礎(chǔ)是一組歷史悠久的建筑，最老的建筑竣工于1946年，因此設(shè)計(jì)需要特別關(guān)注建筑空間形態(tài)及歷史文脈的延續(xù)。而為了使這些衰落破敗的建筑煥發(fā)新的生命力，就需要通過細(xì)節(jié)的改造創(chuàng)造新的協(xié)調(diào)空間，為老建筑賦予新的功能，滿足當(dāng)今環(huán)境下人們的新需求。

3.3 實(shí)施策略

根據(jù)前文的分析，本次設(shè)計(jì)主要針對上述四個難點(diǎn)，分別從屋頂荷載計(jì)算和屋頂改造、屋頂防水和排水處理、屋頂菜園的功能布局和整體性、屋頂菜園的控制與管理這四個方面進(jìn)行逐一破解。

3.3.1 屋頂荷載計(jì)算與屋頂改造方法

在屋頂進(jìn)行上人的菜園建設(shè)前，必須進(jìn)行屋頂荷載計(jì)算，保證屋頂結(jié)構(gòu)能夠承載種植所需的種植土、蓄排水層及各類植物本身的重量等。本次設(shè)計(jì)首先對屋頂荷載進(jìn)行了初步估算，下表列出了本次設(shè)計(jì)中對屋頂荷載的估算情況。根據(jù)建筑原設(shè)計(jì)圖紙，將這些種植池的位置選擇在建筑的承重結(jié)構(gòu)柱梁之上，確保種植池和植栽的穩(wěn)定性。計(jì)算時將所有種植池的容器與土壤重量相加，然后分?jǐn)偟秸麄€屋頂面積中取平均值。

為避免日后因增加的荷載對屋面可能造成的滲漏等影響，采用屋面處疊合鋼筋混凝土加固法，提高屋面樓板以及混凝土梁的截面高度，從而提升屋頂?shù)某休d能力以及抗?jié)B能力。

3.3.2 屋面防水處理、排水處理及灌溉系統(tǒng)

種植屋面的防漏問題一直是業(yè)主關(guān)注的焦點(diǎn)，因此必須要對原舊建筑屋面進(jìn)行一次徹底的翻修防水處

表1 嘉善老市創(chuàng)意園區(qū)屋頂菜園項(xiàng)目屋頂荷載估算表

在屋頂改造上采用新的防水層、隔離過濾層、保溫隔熱層材料，估算屋頂荷載約為5.05kN/m2，比舊建筑的7kN/m2要減少約2kN/m2的荷載量。按照現(xiàn)行的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，關(guān)于可上人屋頂設(shè)計(jì)取定的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為10～15kN/m2，因此本次設(shè)計(jì)基質(zhì)層和植被層可以增加約5～10kN/m2的荷載量。

據(jù)此分析，本次設(shè)計(jì)在土壤選擇中采用了輕質(zhì)泥炭混合土。基質(zhì)層荷載控制在5.0～6.0kN/m2，植物荷載控制在2.0～3.0kN/m2。

種植土采用了20～30cm厚的混合了有機(jī)質(zhì)的輕質(zhì)泥炭混合土，土壤與輕質(zhì)骨料的比例約為3：1，將土壤吸水后重量會增重20%～30%來計(jì)算，荷載取值為85kN/m3，種植土厚度為20～30cm；排水與過濾層主要用XHP排水板和粗砂，其荷載取值為排水板0.6kN/m3，粗砂 22kN/m3。

植物荷載參照屋頂花園中的常規(guī)分類與蔬菜的體量類比，取值為普通地被蔬菜為0.05kN/m2，深根性蔬菜及攀援類蔬菜為0.1kN/m2，較大的灌木為0.6kN/m2。

為了豐富屋頂菜園的層次，同時為了方便人們的種植與管理操作，在設(shè)計(jì)中加入了一些抬高種植池的設(shè)計(jì)。因?yàn)榉N植池的荷載較大，為避免破壞建筑結(jié)構(gòu)，理，重點(diǎn)處理拼接縫、水孔等節(jié)點(diǎn)的防水，然后進(jìn)行閉水實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)無滲漏現(xiàn)象后方才進(jìn)入后續(xù)園林工程的施工。本次設(shè)計(jì)選擇了德國威達(dá)公司生產(chǎn)的專業(yè)聚乙烯丙綸防水阻根卷材來進(jìn)行屋面的防水處理。既減小了屋頂荷載，又增強(qiáng)了屋面的防水能力。

屋面的排水系統(tǒng)選用新型輕質(zhì)材料XHP排水板，其密度為500～600g/m2，排水板不僅可以快速排出多余水分，還可利用其凹槽儲存部分水分提供給生長中的植物。為防止泥土通過排水板堵塞排水系統(tǒng)，在排水板頂部膠接無紡布一層，以阻止土方的流失。

針對屋頂菜園的灌溉，屋頂安裝了噴淋設(shè)備，也設(shè)置了管道將菜地與屋頂兩側(cè)的排水溝相連。具體做法為，清理屋面并處理5‰的找坡后，配多孔滲水管將排水板中排出的水集中排到附近的下水管。并在排水板上鋪設(shè)土工布，回填3～5cm粗砂，加強(qiáng)排水板的濾水性。

3.3.3 屋頂菜園的功能布局和整體性呈現(xiàn)

為使項(xiàng)目中的屋頂菜園形成一個完整的系統(tǒng)方案將園區(qū)內(nèi)所有的平面屋頂，利用建筑的屋頂高差，設(shè)計(jì)出錯落的階梯狀屋頂菜園，經(jīng)過設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改造與交通重組，形成了數(shù)個屋頂菜園與休閑空間組成的連續(xù)步行系統(tǒng)，總面積約200m2，對于其中的種植區(qū)域，面積大的作為菜園種菜，面積小的就種植花草。

圖1 嘉善老市屋頂菜園總平面圖（圖片來源：作者自繪）

圖2 屋頂菜園系統(tǒng)功能分區(qū)圖（圖片來源：作者自繪）

整個空間布局從半開敞空間到開敞空間到私密空間，形成多種類型的屋頂空間，以便滿足不同人群的活動需求，形成豐富多樣的景觀場所。這樣不僅營造出老建筑周圍怡人的景觀，而且豐富了原有的建筑空間層次。綠色屋頂與周邊建筑風(fēng)貌相得益彰，提升了建筑改造對周邊環(huán)境的適應(yīng)度和匹配性。當(dāng)人們在此休閑與勞作時，會不斷感受到這些老建筑帶給他們的驚喜，體會到空間的生機(jī)與活力。

在蔬菜田園地中，主要種植的是低矮的空心菜、雞毛菜、花生、蘿卜、茄子、番茄、卷心菜等葉菜類、茄果類、根莖類植物，藤架區(qū)種植絲瓜、豇豆等豆類、瓜菜類蔬果。而種植池中的植物則多種多樣，既有無花果、橘子、棗樹等果樹灌木，也有桂花、紅楓、月季等觀賞灌木及花卉。

除了規(guī)劃的種植區(qū)，一些邊角地帶也被有效的利用起來，如在邊緣的圍欄處種植了攀援植物西紅柿、豇豆等，另外還有一些活動種植箱，可種植一些小蔥等淺根系作物等。

3.3.4 屋頂菜園的控制與管理

建成后的菜園被分成了一片片的小菜地，每塊菜地約6m2，屋頂菜園的主人自己種了部分菜地，剩余菜地以“屋頂農(nóng)場”的名義對外出租，目前都已出租完畢，每塊地年租金1000元，并已經(jīng)按照租客自己的意愿種上了作物。

嘉善路屋頂菜園不僅是樓下餐廳的宣傳展示場所，同時也為承租者及周邊居民提供了一個開放的農(nóng)耕活動空間。在屋頂菜園中不僅可以享受陽光，耕種蔬果，親近自然，還能通過多種有主題的活動相互交流。在這里可以近距離的接觸到大自然，學(xué)習(xí)種植技術(shù)，與小動物親密互動，充分享受城市中的田園樂趣。

4 屋頂菜園的未來發(fā)展趨勢

基于人們對可持續(xù)發(fā)展的需求及農(nóng)業(yè)對城市的給養(yǎng)關(guān)系，未來屋頂菜園的發(fā)展具有廣闊的前景。但是為避免屋頂菜園因管理不善帶來的衛(wèi)生與安全問題，需要政府、開發(fā)商和NGO合作，建立健全相關(guān)法規(guī)，同時建設(shè)一批示范項(xiàng)目，并為市民按照設(shè)計(jì)提供完善的種植指南。在城市中通過屋頂菜園的生產(chǎn)與加工、分配、銷售和物質(zhì)循環(huán)利用的關(guān)系，減少新鮮蔬菜的運(yùn)輸過程，保障食品安全，為公眾提供認(rèn)知機(jī)會及就業(yè)機(jī)會。