基于 AHP 层级分析法的屋顶绿化景观设计

引言：

随着经济的飞速发展进入新常态，社会环境问题开始备受关注，环境友好型社会成为当代中国城市发展的方向与必然趋势。另一方面高昂的地价使得城市用地颇为紧张，绿地面积一再削减，各种城市问题成为社会焦点，“热岛效应”和“城市内涝”颇为普遍。造成城市问题的主要原因是由于单位面积内建筑密度过大，大量的硬质面积阻碍了土地本身的水交换与热交换。增加城市绿地面积是最为行之有效的方式。屋顶绿化由于其特殊性以及良好的应用前景，成为解决城市问题的关键，同时屋顶绿化在应对城市节能、降温、雨水利用、热环境改善等问题方面有显著作用。

本文以江南地区屋顶绿化为出发点，希望通过层次分析法（AHP）介入逐步建立江南地区屋顶绿化综合评价模型。根据评价模型所确定的各指标的权重系数，对屋顶绿化生态、社会、经济三个层面的各项要素及各要素里的子要素进行排序，结合项目进行屋顶绿化设计，确保最终的屋顶绿化景观效果。

1 层次分析法 (AHP)

1.1 什么是层次分析法 (AHP)

层次分析法(AHP)由美国运筹学家沙旦于上世纪70年代提出，是一种定量与定性相结合的多目标决策分析方法[1] 。即选择一个研究对象作为总目标，随后将总目标按具体层次分解，将不同层次的各个因素通过相互比较，确定出相对于上一层目标的权系数，这样逐层分析下去，直至最后一层。即将一个复杂的大系统按不同范围、等级、程度依次分解为若干子系统，在此基础之上进行定性和定量的不同层次的纵横向分析决策方法。

层次分析法往往用于分析社会学、经济学领域问题。首先需要把分析对象层次化，条理化、构造出一个层次分析结构的模型，通过数学运算计算出最低层方案对最高总目标相对优劣的排序权值，从而对备选方案进行排序[2] 。

1.2 层次分析法 (AHP) 对屋顶绿化景观设计的意义

屋顶绿化相较于其他景观设计来说具有特殊性，需要多方面考虑生态效益、社会效益、经济效益三个方面的因素，这使得屋顶绿化在设计之初较为困难，设计师很难平衡各方面的要素，造成屋顶绿化不能达到预期效果。当前屋顶绿化主要面临缺乏正确全面的科学认识，受荷载、渗漏、给排水、种植介质、种植材料等条件和技术的限制，往往在实践中设计形式较单一，且养护管理不到位，科研投入的不足等问题。而层次分析法的介入能够有效地通过数据与评价体系将各部分因素综合考虑。通过数据的采集与各因素的权重比较可以将设计效果可视化。在设计之初对最终设计效果有一个良好的预估，节约了设计成本与项目时间。

2 层次分析法屋顶绿化评价体系

屋顶绿化作为分析对象，按层级分析法主要分为三层 第一层为目标层，即对屋顶绿化涉及相关范围的综合评估 ; 第二层为准则层，即从生态效益、经济效益、社会效益三个层面进行具体分析；第三层为措施层，即对是生态、经济、社会三个层面各方面涉及内容进行权重比较，并将评价指标细化。

2.1 评估因子的筛选

评价体系的建立需要综合考虑屋顶绿化的生态效益、经济效益、社会效益三方面。根据屋顶绿化特色及层次分析法的具体方法，评价因子需要满足可计量、主导性、可操作性的原则，在选取评价因子时，应尽量选择范围内反映屋顶绿化的状况的因子。同时也应考虑到屋顶绿化的艺术性，避免主观判断。即将屋顶绿化的生态效益、经济效益、社会效益的各评价因子分列成三个判断矩阵。遴选的影响因子有生态效益指标：吸附扬尘、吸收有害气体、释氧量、物种多样性、吸收噪音、降低热辐射、截留储蓄降水等因子；经济效益指标：建筑增值、延长建筑构造层使用寿命、节省制冷采暖设备支出和能源消耗、养护管理费用等因子；社会效益指标：绿化观赏性、增加绿量、休闲娱乐功能、人体舒适度等因子。每个因子根据所层级相互对应确立权重。

2.2 数据的采集和处理

各评价因子数据为监测对象现场采集而得，然后在实验室进行数据分析。数据处理建立在科学分析的基础上，将评价因子等级按照惯例划分为 3 个等级，分别是高、中、低，对应 5 分、3 分、1 分。5 分指生态效益良好，通过屋顶景观的建设较好改善范围内人居环境，同时较好的节约建筑能耗，延长建筑使用寿命；3 分指通过屋顶景观的建设范围内人居环境有了一定的改善，对建筑寿命有一定的延长；1 分指范围内人居环境较差，通过屋顶绿化的建设对范围内人居环境改善较差。并将其分别赋值 5、3、1，各因子的分级评分见表 1。

权重是整个层次分析法的关键，逻辑性、简洁性、实用性是其主要特点。由于选择的评价因子对屋顶绿化的景观效果影响程度各不相同，不能一概而论。所以要根据不同因子的影响程度赋予其对应的权重值。将权重对应的两方也按照高中低进行表示，分值按 5、3、1 进行表示（甲对乙）。反之则表示乙对甲的重要性按照按 1、13、15、表示（乙对甲）。每个因子按在相互的重要性进行打分，从而推导出各个影响因子的权重（表 2）。

注：经检验矩阵符合一致性的要求。

通过对表 1 表 2 的数据和权重进行计算分析后，最后获得每个屋顶景观的综合分值，这个分值就代表该区域的屋顶绿化景观效益效果，该分值越高，则景观效果越好。

3 屋顶绿化景观设计实例

3.1 项目简介

项目位于南京市中山东路，为五星集团总部。项目总面积1835m 2 ，屋顶面积 1205m 2 。屋顶花园为建筑顶层，紧靠总经理办公室。设计结合场地现状以简约式为主要设计样式。在项目开始前，对设计场地进行了层次分析，经过数据的处理决定保留场地内原有建筑等景观构筑物，尝试在不破坏现状景观结构的基础上，营造一个景观效果良好的屋顶景观。整个屋顶花园入口位于大厦会议室旁，考虑到人员流向，通过木制平台连接现有建筑。同时考虑到水面的在层次分析法中占有的重要比重对原有水面全面的梳理，弱化边界布置景石。在视觉上考虑到周围空间的局促性，为保证良好的游览舒适性收放结合，将线性木栈道与面状水面相结合，推敲木栈道宽度，力求以小见大，突出水面的宽阔。同时设计将生态效益、社会效益、经济效益充分结合，如在植物设计时充分选择观感好垂盆草、佛甲草等。同时考虑到使用者对于内心抒发的迫切性，设计将日式枯山水与屋顶绿化相结合，使用汀步、白沙，在增加景观丰富度的同时，有效控制了屋顶的荷载。为使用者提供一个良好宜人的屋顶游览空间（图 1）。

3.2 层级分析法在项目中的应用

由于甲方要求要严格控制成本，所以在项目之初，层级分析时就加大了经济效益的比重。通过现状分析及数据结果的处理，决定保留原有的木构建筑、景观亭等，在控制成本的同时避免了大量施工造成的环境污染。同时在屋面防水材料的选择上，考虑施工的简 易性，选用市面常用聚氯乙烯（PVC），HW-107 蓄水板材[3] 。在种植基质的选择上采用树皮、草炭、陶粒、蛭石的混合，在保证屋顶景观配置植物正常生长的同时，降低了基质的单位容重，保证了屋顶景观的持续性。这些方式的选用都是在层级分析法（AHP）的使用下进行的对设计进行数据化，节省了效率有效控制了设计与施工成本。

同时在生态效益的评估上层级分析法（AHP）也发挥了重要的

作用，以屋顶绿化植物配置为例，由于屋顶空间的相对狭小，植物配置的好坏不仅决定了屋顶景观效果的好坏，也能最大程度地与屋顶景观的生态效益相关联。屋顶相对狭小的空间使得屋顶植物必须以体量小，易成活为主要出发点，同时要兼顾植物配置的艺术性与可持续性。在绿化植物的选择也选择层次分析法，将植物配置分为四个层面：（1）植物根系，（2）成活率，（3）防风抗旱，（4）滞尘率。通过以上四个层面的分析并结合现状，在植物选择上，乔木以小乔木为主即鸡爪槭、日本五针松、桂花、紫葳、红枫等；灌木选择了夏鹃、金森女贞、红花檵木等；地被上选择了屋顶绿化常用的佛甲草、垂盆草等植物。通过经验与数据的结合打造一个相对稳定的植物群落，确保良好的屋顶植物景观效果（图 2）。3.3 层级分析法在设计中的弊端由于屋顶绿化特殊性，层次分析法在楼板荷载、屋面防水等方面并不能做到有效的指导。这就要求设计时除了参考层次分析结果外也要充分结合现状进行及时的调整。以屋面荷载为例，屋面荷载是屋顶绿化的关键，不同的荷载决定了屋顶绿化的形式。一般来说不上人建筑屋顶的荷载是 50kgm 2 ，仅供维修人员登载的屋顶的荷载是 150 ～ 200kgm 2 ；屋顶花园要求低荷载是 300kgm 2 ，中型屋顶花园的要求最低的荷载是 500 ～ 1000kgm 2 ，复合型屋顶花园最低的荷载要求是 1000kgm 2 。而项目建筑本身在设计规划时考虑到屋顶绿化的需求，楼板设计荷载 500kgm 2[3] 。这在屋顶绿化的层级分析中是不能直观体现的。因此进行屋顶绿化设计时不能过于依赖层级分析法，需要从分析回归项目现状。

另外在种植基质机制的选择上除了层级分析法外，为了保证良好的景观效果以及楼面荷载，还进行了实验。通过实验的比较最终从常见的基质中选用蛭石、树皮、草炭、陶粒。并按照 2341 的比例进行搭配较好地满足了屋顶绿化的要求，这也是在层次分析法中所不能反映的。

4 结语

本文以层级分析法为出发点阐述了其在屋顶绿化中的应用。简要阐述了层级分析法，并结合屋顶绿化的特点分析与建立了评估数据，并以此为依据设计了屋顶绿化实例。将屋顶绿化从经济效益、生态效益以及社会效益三个层面作为设计的关键因素，并分析其要素对于屋顶绿化效果的权重。并在实例设计中发现了层次分析法的不足，如在屋面荷载，防水等方面表达不足，这也是今后我们所要面临的问题，只有通过不断的实践与分析才能更好的推动屋顶绿化的发展。总之，希望本文能够对屋顶绿化的设计与建设提供一定参考，以求在经济新常态下构建一个生态和谐的人居环境。

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