屋頂花園的出現，最早可追溯到公元前2000年左右，生活在古代幼發拉底河下游地區的蘇美爾人曾建造了大廟塔，被后人稱為空中花園的發源地。公元前604—562年，新巴比倫國王尼布甲尼撒二世在平原地帶的巴比倫堆土山，并用石板、磚塊、鉛餅等壘成臺子，在層建造宮室，處處種花草樹木。為了使各層之間不滲水，就在種植花木的土層下，先鋪設石板，在板上鋪設浸透柏油的柳條墊，再鋪二層磚和一層鉛餅，最后蓋上厚達4—5米的腐殖土，可種植較高大的喬木。同時，將河水引上屋頂花園，除供花木澆灌之外，還可形成屋頂溪流和人工瀑布。后來成了著名的古代世界七大奇跡之一。
一向重視綠化的日本和擁有世界上第一流環保與綠化設施的德國，在建筑屋頂花園上更是達到了相當高的水平。日本設計的樓房除加大陽臺以提供綠化面積外，還把最高層的屋頂連成一片，在屋頂栽花種萆。而德國則進一步更新樓房造型及其結構，將樓房建成階梯式或金字塔式的住宅群，布置起各種形式的屋頂花園后，如同一條五彩繽紛的巨型地毯，美不勝收。
加拿大在一座辦公大廈施工中，采用輕型多孔材料，建成了一個集假山、瀑布、水池、草坪、花壇等多種景致于一體的美麗花園。這種改革建筑材料以師法自然的新工藝，使方興未艾的屋頂綠化更上一層樓。俄羅斯、意大利、澳大利亞、瑞士等國的大城市中，也都有著風景綺麗的屋頂花園。
30年前，只有一小部分建筑師關注到環境保護問題。“古典現代主義根本不考慮環境。”環保建筑設計先鋒SITE設計事務所創始人詹姆斯·韋恩斯說，“現代主義者推崇工業主義和工業化材料，因為他們認為那些才是發展趨勢。”
在20世紀70年代，石油危機促使人們逐漸認識到，“可持續建筑”的采暖和降溫會成為必要。
到90年代，綠色建筑終于在主流建筑物中占據了一席之地。美國各州政府開始向電力消耗低、廢水排放少的建筑項目提供稅務優惠。與此同時，具有環境意識、熟悉環保材料和技術的新一代建筑師也成長起來了。
4年前，美國綠色建筑協會采用LEED評級體系，為建筑物設定“環境友好”的最低標準，該協會估計，目前美國每年的新建筑中，至少30％具備了某些“地球友好”特性。有代表性的是PhilipMerrill環保中心，該中心坐落在美國馬里蘭州首府安納波利斯市，是切薩皮克灣基金會的總部。與目前最典型的大型建筑相比，PhilipMerrill環保中心顯露出更多的木結構。這一杰作的特別之處有以下幾點：建筑內所使用的能源，1／3來自地熱和太陽能；屋頂雨水搜集系統直通巨型蓄水池，雨水可被用于灌溉：遮光板是由重復利用的腌菜桶制成的；竹木地板來自“持續生產林材”……
PhilipMerrill環保中心是新一輪“綠色建筑”浪潮的縮影。“綠色建筑”旨在設計和建設建筑物時兼顧一系列環保目標和元素。建筑物應如何選址?應如何重復利用廢水，如何才能更有效地采暖和降溫?這些都是綠色建筑師要仔細考量的問題。
城市屋頂綠化在保護城市環境上的作用是不可忽視的。據科學測定，一個城市如果把屋頂都利用起來進行綠化，那么這個城市中的二氧化碳較之沒有綠化前要低85％。對于大多數都市來說，屋頂至今還是被人們所忽視的、待開發的一塊處女地，雖然每幢樓房的屋頂面積十分有限，但成千上萬座高樓大廈的面積相加起來，就是一個十分可觀的數字。有人估計，一座城市的屋頂面積大約為居住區的1／5。
在過去幾年里、綠色屋面系統在國外受到很大的關注。由于屋面材料及技術方面的進步，如今，屋頂花園計劃已經可以成功地在大部分氣候條件下實施。綠色屋頂花園不僅增加了視覺上的美學效果，為都市的居民在緊張的工作之余提供一個休息和消除疲勞的舒適場所，同時對于一個城市來說，它更是保護生態、調節小氣候、凈化空氣、遮蔭覆蓋、降低室溫的一項重要措施，也是美化城市，增添景觀的一個好辦法。屋頂種植物還可以起到調節利用雨水等作用。從社會效益來說，屋頂花園有利于減輕城市熱島效應，也是不占用土地而改善城市環境的最佳方法；對住宅來說，屋頂花園更利于頂層住宅的冬暖夏涼，提高居住的舒適度。
日本東京有規定，工廠、公寓樓、寫字樓以及其他各式各樣的建筑物。只要屋頂面積超過1000平方米，就必須建一定比例的屋頂花園。
據中國新聞網2002年9月26日的報道，北京市園林局正制定方案，擬在北京建造屋頂花園，并對主干道立交橋和沿街樓房實行垂直綠化，目前正在進行可行性研究。北京市園林局城市綠化處副處長廉國釗介紹說，在該局正在制定的綠化方案中，屋頂花園是其中一個重要組成部分，初步設想是在條件適宜的屋頂陽臺堆上30厘米到100厘米厚的土，鋪上草坪，種上花木。
我國有些大中城市也開始了屋頂綠化，編織起美化空中環境的畫卷。在我國現有的屋頂花園中，以廣州東方賓館10層樓頂上建造的層頂花園最具代表性，它的面積約有900平方米，吸收了西方的構園方法，又創造了富有民族風格的空間環境，并已完好地使用多年。最近，廣州市建委、綠委、市政園林局等有關部門將在廣州地區大力開展建筑物屋頂綠化美化工作，要求新建建筑物的天面必須按要求進行綠化、美化，并與主體建筑統一設計、施工、驗收和交付使用。深圳市政府也已決定，在幾年時間內將市內的部分建筑物屋頂分別栽種花草，進行綠化。
屋頂花園對技術的要求遠遠高于一般的花園，但也有比一般花園更易于工廠化施工操作的優點，主要表現在：
1、培養基質全部人工配制，不用考的土壤，以達到要求。混合護根物、海綿狀物料的建筑原料比泥土更能有效地吸收水分，有利于存儲雨水。
屋頂花園要想在混凝土板上種植七、八米高的大樹，這就對土壤和疏水層有很高的要求。疏水層的處理難度很大，采用疏水層材料來解決下雨、澆水時多余水分的過濾、排放問題，不會造成積水而導致植物根系腐爛。為減輕水分和土壤對屋頂的滲漏和腐蝕，屋頂花園將采用噴灌、滴灌等方法“細水長流”，排水系統也需鄭重考慮；為防止水分蒸發過快，土壤中還將加入高分子保水劑。
泥炭可作為主要的栽培基質，它的容重很小，一般干重在0．2—0．3克／cm3，而普通土壤的容重是1．25—1．75克／cm3，濕重約在1．9～2．1克／cm3。由此可以推算出泥炭在干重時是普通土壤重量的18—20％，而濕重是普通土壤重的33％，建造屋頂花園如果全部用泥炭，則可減輕2／3—3／4的重量。當然，建造屋頂花園不可能全用泥炭。一則全用泥炭相對成本偏高，二則全用泥炭的最大缺陷是抗風固根力不夠強。因此在實際使用中一般采用在兩份普通土中摻入一份泥炭做成混合土來建造屋頂花園。或者還可加入適量的糠灰。這樣不僅可減輕土基重量的25—30％，而且也改善了土基的透氣性和土基的養分，所以說，泥炭是建造屋頂花園的理想材料。
2、基質下面的處理都需要很嚴格的防水等處理，情況大同小異。美國、法國、加拿大等發達國家采用APP防水卷材對付屋頂滲漏，效果非常好。這是一種采用無規聚丙烯等制成的新型防水材料，不僅能耐腐蝕、抗老化，還能防止植物根須的侵入。屋頂防水層上面有土壤和植物覆蓋，如果發生滲漏，很難發現漏點，無法根治；花草生存，離不開水和肥料，如果屋頂長期保持濕潤狀況、再加上肥料中含酸、堿、鹽物質的腐蝕，都對防水層造成持續的破壞，如果防水材料防水性能、防腐性能不穩定，那么花園下面的住宅是無法入住的；另外，花草都有根須，根須無孔不入，如果防水層次搭接部位或材料本身有孔隙，根須即會侵入并擴展，使防水層失效。
目前國內已有卷材生產廠家與上海、北京的一些房地產開發商合作，采用聚酯卷材和抗根卷材建造了幾個屋頂花園，取得了成功的經驗。APP是以無規聚丙烯等高分于聚合物改性瀝青制成的一種新型防水材料，其抗拉力、抗撕破力、不透水性、延伸率、耐老化性、耐腐蝕性都很好，使用壽命長達10年以上，而且還研制出了防止植物根須破壞防水層的抗根卷材，并開始用于屋頂花園試點工程，防水效果很好。北京西單文化廣場綠地防水工程，就采用了4萬多平方米APP抗根卷材，抗老化期達15年以上，確保草坪下面的地下設施無滲漏。
他們的經驗是，用1：2．5水泥砂漿鋪好厚度為20—30毫米的找平層：用3毫米厚的APP聚酯卷材和3毫米厚的抗根卷材做好防水層，用1：3水泥砂漿做好厚30毫米的保護層；用10厘米—15厘米厚的卵石做好排水層；用每平方米250克—300克的聚酯無紡布做好過濾層；最后是15厘米厚的植物土壤層。如此選材和施工，就可根治屋頂花園的滲漏問題。
3、花園里面的材料及構筑物都需要用輕質材料，有利于統一生產及組裝。屋頂花園的人工土壤層一般要有防水層、過濾層、過濾網、粗礫土和種植土五層。防水層中排水系統的設計和安裝非常重要，它將直接影響到防水問題。土壤層的厚度也要根據所選植物的不同而有所不同。像種植草坪至少需要10厘米的種植土層，而一般花木、灌木要20至30厘米、若是小喬木類至少都要在40至50厘米。
4、植物的生長習性都要適合屋頂生長，而且根系要求嚴格。屋頂花園的造園優勢，是基于屋頂花園高于周圍地面而形成的。高于地面幾米甚至幾十米，因此氣流通暢清新，污染減少，屋頂空氣濁度比地面低。與城市中靠近地面狀態相比，屋頂上光照強，接受太陽輻射較多，為植物進
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