具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1和图2所示，一种可持续生存的立体城市建筑系统，该系统包括屋顶种植单元1、人类生活单元2、食用菌栽培单元3、沼气单元4、动物养殖单元5和地下雨水回收单元6；屋顶种植单元1、人类生活单元2、食用菌栽培单元3、沼气单元4、动物养殖单元5和地下雨水回收单元6呈垂直分布；食用菌栽培单元3、沼气单元4和地下雨水回收单元6分别分布在建筑地下；人类生活单元2分别分布在地上；动物养殖单元5分布在多功能平台绿化区域或建筑的低层；屋顶种植单元1分布在建筑的顶层；

屋顶种植单元1、食用菌栽培单元3与人类生活单元2之间通过种植单元1农产品、食用菌栽培单元3菌菇提供给生活单元2；屋顶种植单元1、食用菌栽培单元3与动物养殖单元 5之间通过屋顶种植单元1农业副产品、食用菌栽培单元3菌菇残次品提供给养殖单元5；屋顶种植单元1与沼气单元4之间通过屋顶种植单元1提供粗纤维给沼气单元4，且沼气单元4 提供沼渣、沼液给屋顶种植单元1；人类生活单元2与沼气单元4之间通过人类生活单元2将污水和人类排泄物通向沼气单元4，且通过沼气单元4将燃气提供给人类生活单元2；食用菌栽培单元3与沼气单元4之间通过食用菌栽培单元3的残渣废料提供给沼气单元4；动物养殖单元5与沼气单元4之间通过动物养殖单元5的动物排泄物输送至沼气单元4；地下雨水回收单元6与屋顶种植单元1之间通过地下雨水回收单元6为屋顶种植单元1提供屋顶灌溉用水；屋顶种植单元1将多余的用水回收至地下雨水回收单元6。

如图1至图4所示，人类生活单元2包括开放式街区、地上交通、街面市井和多功能平台；多功能平台上包括工厂、商场和产业园；多功能平台上还建设生活区域，生活区域包括住宅、公寓、经济酒店、幼儿园和学校；屋顶种植单元1包括农田种植区域和绿化种植区域。多功能平台一层四周设置街廊；多功能平台内侧设置零租店铺和公共会所；多功能平台上层内侧设置二产、三产场所和创意产业空间；多功能平台上层外侧四周设置绿化种植带。

整个系统采用开放式街区和各功能垂直分布，每一街区开辟二层至三层地下室，地下室分别供食用菌栽培单元3、沼气单元4和地下雨水回收单元6进行工作。地下室还能够设置停车、交通、仓储、管道管线、地下交通等生产和生活配套设施。地面上建二层至三层的多功能平台，多功能平台能够设置街廊、工厂、商场、产业园等就业场所和生活配套设施，多功能平台上还建设生活区域，生活区域包括住宅、公寓、经济酒店、幼儿园和学校；多功能平台、建筑屋顶及建筑四周开辟农田和绿化种植区；实践建筑占地与耕地保护相统一“房地一体”的综合开放式街区，实现“第一、第二、第三产业”与“生产、生活、生态”融合，立体利用空间的未来可持续城市构想。

立体分层利用建筑空间，将目前商住二用建筑的裙房扩展成更大面积的平台。以多功能平台屋面为起点上面建住宅、学校等常规社区设施。地面平台做工业、商业、办公及生活服务业等第二、三产业场所，满足本居住区职工就业之需；多功能平台上建空中别墅、公寓、经济酒店，满足不同层次社区居民对住房的不同需求和亲朋好友、过客临时住宿；平台上配套建设幼儿园、学校等教育设施，满足本居住区学龄儿童的入托、入学之需；多功能平台上面没有建筑的区域、住宅屋顶、建筑立面四周开辟农田、绿化种植带，植入第一产业，既解决本居住区居民对蔬菜、粮食需求，又保留了部分农民的就业之需，还为生活生物质垃圾与生活污水的资源化利用找到了出处

多功能平台设置：一层四周设置宽畅的街廊，供行人与非机动车通行(出行舒适与安全)；内侧设置以低租或零租店铺，招来与居民生活休戚相关的各类便利店、小吃店、茶室、农贸市场、传统手工艺作坊甚至地摊(满足需求、活跃经济)；还可设置居民公共会所、食堂(满足居民婚丧嫁娶与饮食)；一层其余空间与以上平台开辟二产、三产场所或创意产业空间(让居民有一份安稳维生的工作，让创业群体有实践场所，还可增加社区、社会收益)；平台四周设置绿化种植带与休息场所，既修复了建筑生态，也开辟了消防安全通道。宜居不仅仅只需要舒适居住空间，还需要和谐的邻里，完善的服务设施与生机勃勃的市井气息，没有太多就学、养老压力，让居民活得安全、轻松、有幸福感。

居住区多功能平台上建幼儿园或学校，是一个与地面纷杂社会隔离的独立安全空间，孩子完全可以自己走路上下学，解放了现行家长每天守时接送孩子的精神压力与来回奔波的苦差；学生上下学路程缩短，能增加睡眠时间，有利身心健康；父母与孩子休息时间的共同增加，父母轻松，孩子快乐，乐享天伦的氛围或能消除现代城市模式下年轻父母因工作与育儿二者不能兼顾，害怕生育的精神焦虑，或能改善都市生育生态。

立体城市社区内包含一、二、三产就业场所，职住一体的多功能综合体结构，多数居民可在居住地就业，上下班步行也就3～5分钟路程；幼儿园、学校建在社区平台之上，学生到校走路同样也就3～5分钟。颠覆了平面布局的现代城市职工从住地到职场二地分离，每天二次远距离候鸟式迁飞和家长早晚接送孩子上下学对交通的依赖，同时居民车停社区地下室，行人道、慢车道设置于街廊下，还马路于行车，交通拥堵的难题将得到彻底改变。

立体城市建筑每层四周均设置阳台、露台，庭院及外走廊，且上下互通，平时作为立体绿化或农业种植空间，一旦有火灾警情或特发事件时，人们均可以从建筑外阳台或走廊从容下到地面。可消除现代封闭高层建筑没有外置逃生通道，火灾往往会引起严重伤亡的安全隐患。

如图5所示，图为立体城市构想解决现代城市综合症与不可持续问题。

立体布局的多功能城乡综合体城建模式，可减少平面布局“摊大饼”式造城运动对耕地的猎夺；建筑区域屋顶造地，建筑占地与耕地复垦同步的“边占边补”模式，可以抑制异地以填海、填湖、开山造地等以牺牲域外自然资源为代价的“占补平衡”扩张耕地补充方式。屋顶造地在修复建设区域生态的同时，也保护了建设区域之外人类赖以生存的大环境。

如图6所示，屋顶种植单元1包括畦田块和垄沟110，畦田块由垄沟110隔离开，垄沟110上方设置有垄沟预制板111，垄沟预制板110截面呈矩形状；且垄沟预制板110的底部设置有开口向下的U型凹口，垄沟预制板110的底部设置在蓄水层105的混凝土预制空心砖上。至少在靠近女儿墙位置设置有走道预制板112，走道预制板112截面呈矩形状；走道预制板112的底部设置有矩形凹口；走道预制板112的底部设置在蓄水层105的混凝土预制空心砖上。走道预制板112底部设置有排水沟109；排水沟109内设置有进水管和排水管，进水管的进水口高于蓄水层105，排水管的排水口设置为自由转动的活节，可自由调节水位高低，排水管穿过女儿墙与女儿墙外的出水管道连接。畦田块由下往上依次包括屋顶结构层101、找平层102、防水层103、保护层104、蓄水层105、过滤层106、基质层107和种植层108；垄沟和排水沟109的底部由下往上依次包括屋顶结构层101、找平层102、防水层103和保护层104；在建筑设计阶段介入，建筑荷载达到种植屋面要求，女儿墙及屋面出入口种植层以上部位与屋面整体现浇，类似于水池结构，屋面纯平设计，屋面设置不锈钢薄板或玻璃钢做防水层103，不再另设保护层104，若采纳SBS等柔性材料做防水层103，则防水层103上现浇30-40mm细石仝做保护层104，通过防水层103进一步起到防水效果，防止出现漏水现象。保护层104上设置80-120mm具有毛管渗透功能混凝土预制空心砖做蓄水层105(要求蓄水率大于70％)，蓄水层105上设置240g/㎡及以上土工布做过滤层106，旱地栽培按农业种植便捷设置为畦垅型种植方式，畦面宽80-100mm，垅沟板宽250-300mm，畦内覆20-30cm种植基质。

通过具有毛管渗透功能混凝土预制空心砖做蓄水层105，如此蓄水种植设计，可充分利用生活中水(污水)或充分利用自然雨水，屋顶土地面积虽小，但只要在建筑设计时充分考虑，人口密度不超过3万/每平方公里，完全能承载城市居民蔬菜与部分食物自给，污、废自净的能力。蓄水层105与基质层一次性可吸纳200mm的水量，能承受任何暴雨或特大暴雨而不外溢，具有极佳的海绵功能；屋顶蓄水农业种植系统，不同于屋顶以排水为主的绿化种植系统，因此不再需要喷灌、滴灌等复杂的灌溉系统，仅需要一根上水管接入蓄水层即可，因此施工方便，建设成本低廉，省时、省工、省力。同时在地面建设微循环的配套设施，包括按人口1/10-15的比例配套建小型生态猪场及沼气池，至此脱离农村的城市微循环农业系统建成。

如图7至图8所示，连续10年夏季极端高温时段测，当最高气温多日连续在38～40℃时 (非百叶箱温度)，覆土种植屋面仅29～30.5℃，裸屋面在64～67℃之间，直接降温35～37℃；覆土种植屋面室内在30～33℃之间，普通保温隔热屋面室内在38～43℃，降温5-12℃。同时可降低屋面热辐射，减缓环境气温升高，也减少室内空调开机时间，间接降低空调室外机热量推高环境空气温度，减轻热岛效应；冬季极端低温时段(气温-6.5℃)覆土种植屋面仍保持在2.5℃，室内2℃，而裸屋面此时已低至-10℃，室内-4.5℃，二者屋面相差12.5℃，室内相差6.5℃。覆土农业种植屋面无论在夏季极端高温时段或冬季极端低温时段，都具有良好的保温隔热效果。而且屋顶与室内均出现与普通保温隔热材料屋面热量反向传递的现象(即夏季高温时段，屋面板顶(室外)温度反而低于板底(室内)温度；冬季极端低温时段，屋面板顶(室外)温度反而高于板底(室内)温度)，因此说覆土农业种植的保温隔热效果是其它保温隔热材料无法企及的。

立体城市屋顶农业与微循环农解决现代城市综合症与不可持续问题：(一)解决建筑区域生态修复问题，解决方法为屋顶农业种植和立体绿化；(二)破解城市热岛效应问题，解决方法为平屋顶采用下蓄水10厘米，覆土25厘米做成农业种植屋面。(覆土种植屋面与普通保温隔热材料屋面比较，具有显著的冬暧夏凉功能)；(三)解决建筑区域土地复垦与农业利用，解决方法为屋顶覆土造地+庭院、阳台农业+地下室食用菌栽培；(四)解决建筑占地与异地开垦的环境破坏问题，解决方法为屋顶造地，实现建筑区域耕地自身“占补平衡”，可杜绝以开山、填湖牺牲域外资源为代价的耕地补充方式，使得以保存；(五)解决城市的居民菜篮子问题，解决方法为开辟10㎡/人.屋顶菜园，基本可实现全年蔬菜自给；(六)解决城市食品安全，保障供给、防灾抗灾，解决方法为30㎡/人.屋顶农田，即使外在食物供给中断，具有相当长的维生能力；(七)解决城市内涝，提高雨水利用率，解决方法为蓄水型屋顶农田，可蓄积大量雨水，具有良好的海绵城市功能；(八)解决居民生活生物质垃圾外排污染环境问题，解决方法为通过屋顶农业耕作或农业生物链途经，可在产生地源头消纳； (九)解决居民生活污水外排污染环境问题，解决方法为通过农业与生物链途经+绿化灌溉在产生地源头消纳；(十)解决居民可再生清洁能源问题，解决方法为通过沼气工程、太阳能发电和地热能；(十一)屋顶造地与微农业循环系统建筑成本，解决方法为屋顶造地增加了投入，但节省了保温隔热与建筑找坡层，循环农业配套系统只是对常规排污设施的调整，成本增加不会超过总建筑成本的5％。

屋顶农业修复建筑对地表生态系统的破坏：建筑破坏了森林、农田、湿地的自然生态系统，剥夺了动、植物的生存空间，导致建筑区域荒漠化。屋顶造地种庄稼与四周立面种植物，整幢建筑犹如一棵参天大树，复绿面积或大于建筑占地面积，修复建筑对地表生态系统的破坏。屋顶农业不仅为人类提供食物，也为小动物们提供食粮与栖息场所，使建筑区域最大限度接近农田生态。

屋顶造地实现建筑区域复垦与耕地的永久利用：屋顶造地“房地一体”的立体城市设计，开辟了建筑占地与耕地修复在同一区域同时进行的“占补平衡”模式，使建筑只占空间不占地，破解了土地对建筑的制约。从我们建立的28个屋顶造地农业利用试点统计，屋顶造地面积平均为建筑占地面积的88％。有阳台、露台或地下室开辟食用菌栽培的试点，农业利用面积大于建筑占地面积，甚至高达140％。房地一体建筑，不但能保证建筑区域耕地的持续利用，而且屋顶农田完全可控，又有丰富的有机肥资源，能培养成肥沃的旱涝保收良田。

立体利用空间的城市可保护人类生存大环境：立体布局的多功能城乡综合体城建模式，可减少平面布局“摊大饼”式造城运动对耕地的猎夺；建筑区域屋顶造地，建筑占地与耕地复垦同步的“边占边补”模式，可以抑制异地以填海、填湖、开山造地等以牺牲域外自然资源为代价的“占补平衡”扩张耕地补充方式。屋顶造地在修复建设区域生态的同时，也保护了建设区域之外人类赖以生存的大环境。

屋顶农业是可靠的城市食品供给基地：每公顷屋顶农田，每年可生产蔬菜约100～150吨，按现有城镇居民蔬菜消费水平，可满足约1000口人的蔬菜需求；1个农业管理者在屋顶生产蔬菜，可供150～200人食用，因此屋顶菜园是实实在在的城市菜篮子基地。当出现特大自然灾害农田粮食大面积欠收或因政治原因或战争等等突发事件导致粮食危机时，城市居民可通过屋顶农业生产自救，当人均占有30㎡以上屋顶农田时，甚至可以长期维生(月宫1号实践已验证)。

屋顶农业滞纳雨水可减轻或消除城市内涝：屋顶农田、菜园、鱼池、湿地能充分滞纳雨水。当普通种植屋面有100mm蓄水层、250mm种植层时，可一次性吸纳200mm左右的雨水，即使遇到特大暴雨，因作物、泥土、蓄水层的滞蓄功能，也不会有太多的雨水能到达地面。即使长时间下雨，雨水到达地面时间延长，有市政排水，可避免地面积水形成内涝。而且每公顷屋顶农田每年通过植物蒸腾或土壤蒸发向大气输送1.2～1.5万吨水汽，等同于城市湿地系统，使降落在建筑区域的雨水能正常返回大气层，参与水气的正常环流，并保持城市上空的湿润，是“海绵城市”低影响开发的可靠方式。

立体城市孩子就近在住地入学破解家长接送难题：居住区平台上建幼儿园或学校，是一个与地面纷杂社会隔离的独立安全空间，孩子完全可以自己走路上下学，解放了现行家长每天守时接送孩子的精神压力与来回奔波的苦差；学生上下学路程缩短，能增加睡眠时间，有利身心健康；父母与孩子休息时间的共同增加，父母轻松，孩子快乐，乐享天伦的氛围或能消除现代城市模式下年轻父母因工作与育儿二者不能兼顾，害怕生育的精神焦虑，或能改善都市生育生态。

立体城市居民在住地就职破解现代城市交通难题：立体城市社区内包含一、二、三产就业场所，职住一体的多功能综合体结构，多数居民可在居住地就业，上下班步行也就3～5分钟路程；幼儿园、学校建在社区平台之上，学生到校走路同样也就3～5分钟。颠覆了平面布局的现代城市职工从住地到职场二地分离，每天二次远距离候鸟式迁飞和家长早晚接送孩子上下学对交通的依赖，同时居民车停社区地下室，行人道、慢车道设置于街廊下，还马路于行车，交通拥堵的难题将得到彻底改变。

立体城市建筑四周连通的阳台、露台为居民开辟了逃生安全通道：立体城市建筑每层四周均设置阳台、露台，庭院及外走廊，且上下互通，平时作为立体绿化或农业种植空间，一旦有火灾警情或特发事件时，人们均可以从建筑外阳台或走廊从容下到地面。可消除现代封闭高层建筑没有外置逃生通道，火灾往往会引起严重伤亡的安全隐患。

如图9所示，屋顶粮油作物种植：28处屋顶农业试点，种植了浙江与江苏几乎所有的粮食作物，因为屋顶农业采纳了中水灌溉，肥料与水源得到充分保证，通风与光照条件又好，种植的作物都获得较高产量，特别是用疏松基质栽培番薯，产量比地面的高一倍以上，比山区无灌溉设施的“靠天田”高2～3倍。屋顶农业是地面大农业的有益补充，至少为城市粮食危机增加了一道防线(城市居民生存安全备胎)。

如图10所示，屋顶蔬菜作物种植：屋顶造地种菜，是城镇居民离餐桌最近也是最可靠的菜篮子基地，不但供应的蔬菜新鲜，而且可以种植不适宜商品生产的各类特色蔬菜包括城市居民食用量较大但不耐贮运的绿叶蔬菜等等，人均10平方屋顶菜园，基本可解决全年蔬菜自给。

如图11所示，屋顶鱼塘与水生作物养殖与种植：屋顶不但能种植粮食与蔬菜，还能建鱼池与湿地系统，当水深在50～80cm时，有独立的进排水设施，在夏季适当遮阴，普通淡水鱼类都能正常生长，鱼池与水生植物配套种养的，如养殖青田田鱼基本不用太多关注仍能生长很好，养金鲤、甲鱼、泥鳅也没有问题。湿地系统种植茭白、慈菇、荸荠、莲藕等水生蔬菜同样可长势很好能获得丰收。

如图12所示，屋顶果园：屋顶土层在25～30cm时可以种植桃、李、梨、石榴、柑橘、柚、枣、柿、果桑、无花果、葡萄、猕猴桃等各类果树，浅薄的种植层非常切合目前水果生产限根栽培、单干整枝、矮化密植等高产栽培理念，三年生的桃树，树冠高度1.5m，直径2.8m，生产桃子10.5kg，达到了常规果园栽培的高产目标。

如图13所示，屋顶大棚农业：屋顶除露地农业，还可建设施农业，包括塑料连栋大棚，玻璃阳光房、玻璃温室、鸟巢结构塑料大棚和轻钢结构玻璃大棚等等，凡是地上有的设施，屋顶上都能实施，因为它的基础是混凝土建筑体，所以比地面更牢固。

如图1至图13所示，屋顶蓄水种植循环系统是首先将人、畜粪尿转化成沼液，沼液施于土层之下直接供根系吸收，与作物表面无任何接触，不再有污染风险，处理后的沼液不再有臭味，且完全处于土层之下，也散发不到空气中，城市不再外排生物质垃圾与污水，物流与能量流在人类生活圈内往复循环，地球资源得到永继利用，屋顶农业除保障供给，还为城市居民打造了生存备胎，提增了抗风险能力，城市更安全，人类将生生不息。