“生長(zhǎng)”的建筑
——傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)在多層建筑應(yīng)用中的探索

詹 敏

(福建晟業(yè)建筑設(shè)計(jì)有限公司 福建福州 350028)

“生長(zhǎng)”的建筑
——傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)在多層建筑應(yīng)用中的探索

詹 敏

(福建晟業(yè)建筑設(shè)計(jì)有限公司 福建福州 350028)

近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境間日益激化的沖突，促進(jìn)建筑在改善建成環(huán)境質(zhì)量方面發(fā)揮積極作用，國(guó)內(nèi)外的墻面綠化技術(shù)都得到了長(zhǎng)足發(fā)展。結(jié)合我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與管理水平，對(duì)比新型與傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)的優(yōu)劣，肯定了傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義，并研究建立“基本綠化單元+構(gòu)成化組合模式”的設(shè)計(jì)方法，探尋傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)在多層建筑中的普遍適用性。

傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)；基本綠化單元；構(gòu)成化組合模式；普遍適用性

0 引言

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題逐漸加劇，社會(huì)與自然生態(tài)和諧健康發(fā)展的重要性日益突顯。各類(lèi)建筑作為現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)、生活的物質(zhì)實(shí)體基礎(chǔ)，總量巨大、類(lèi)型繁多，如何有效控制建筑全生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)，成為當(dāng)下建筑業(yè)的新課題。

墻面綠化技術(shù)作為一種綜合性的建筑節(jié)能環(huán)保措施，近年來(lái)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，各種新技術(shù)層出不窮，但高昂的建設(shè)、管理成本和技術(shù)瓶頸成為其普遍推廣的障礙；而傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)具有造價(jià)低、維護(hù)易的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，符合我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)的探索性研究，尋找一種可在教育、醫(yī)療、文化和居住等類(lèi)型的多層建筑中廣泛應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法。

1 墻面綠化的作用

1.1 緩解“熱島效應(yīng)”

城市土地的高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)及其稀缺性造成了建筑能耗不斷攀升與城市綠化空間不足的矛盾，迫使綠化從傳統(tǒng)的平面形式轉(zhuǎn)向立體綠化方向發(fā)展。墻面綠化提高了城市綠化覆蓋率，具有良好的生態(tài)效益。

1.2 改善建筑熱環(huán)境

炎炎夏季，墻面綠化形成天然的建筑外遮陽(yáng)屏障，吸收并反射部分太陽(yáng)輻射，而植物的蒸騰作用所吸收的熱能也有效降低建筑表面溫度。凜冽寒冬，植物落葉后，太陽(yáng)輻射熱可順利到達(dá)建筑外墻與室內(nèi)。通過(guò)植物的生物特性，減少了建筑能耗。

1.3 降噪吸聲

植物凹凸不平的表面可吸收大約25%的環(huán)境噪聲[1]，并大幅減少反射噪聲量。不同植物品種和配置形式產(chǎn)生的滯納灰塵能力有別，滯塵率在10%～60%之間[2]。

1.4 滯塵凈氣

植物可吸收空氣中的二氧化碳、二氧化硫、甲醛、一氧化碳等有害氣體，并釋放出氧氣，調(diào)節(jié)空氣濕度，從而提供更為怡人的環(huán)境。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

作為墻面綠化標(biāo)志性工程的法國(guó)凱布朗利博物館,如圖1所示，800m植物墻[3]于2004年由生態(tài)學(xué)家、植物藝術(shù)家帕特里克·勃朗設(shè)計(jì)問(wèn)世。2005年日本愛(ài)知世博會(huì)上，150m×12m的“生命之墻”[4]集中展示了當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的墻面綠化技術(shù)。而后的歐美各國(guó)也就各類(lèi)建筑物與構(gòu)筑物的垂直綠化進(jìn)行了相關(guān)的研究和應(yīng)用，如意大利米蘭的“垂直森林”、阿姆斯特丹的“De Baarsjes”社區(qū)(圖2)、新加坡的“垂直農(nóng)場(chǎng)”、首爾的綠色堡壘——Ann Demeulemeester shop等。

圖1 法國(guó)凱布朗利博物館

圖2 阿姆斯特丹的“De Baarsjes”社區(qū)

國(guó)內(nèi)垂直綠化建設(shè)項(xiàng)目，大部分僅用于城市立交橋、各類(lèi)護(hù)坡、建筑圍墻的綠化工程，標(biāo)志性、實(shí)驗(yàn)性建筑外立面和建筑局部裝飾工程。2010年的上海世博會(huì)主題館，以種植槽式墻面綠化技術(shù)塑造建筑東、西立面，總面積達(dá)5000多m2，是目前世界上最大的綠化墻，如圖3所示。

圖3 上海世博會(huì)主題館

3 墻面綠化技術(shù)的分類(lèi)[5]

3.1 傳統(tǒng)墻面綠化

常為地栽，利用植物吸盤(pán)等器官或纏繞性能，任其自然生長(zhǎng)，或者在牽引機(jī)構(gòu)引導(dǎo)下生長(zhǎng)，以完成墻面綠化的形式。

一個(gè)轉(zhuǎn)彎之后，王樹(shù)林輕拍著方向盤(pán)說(shuō)，還是老話說(shuō)的好，老馬識(shí)途，駕輕就熟。又覺(jué)得詞不達(dá)意，補(bǔ)充說(shuō)，就像這車(chē)，坐上來(lái)無(wú)需磨合，一摸就有。

3.2 種植槽種植

(1)模塊式：預(yù)先將植物種植于各類(lèi)形狀的種植槽模塊中，在植物基本成型后，將模塊按立面構(gòu)圖設(shè)計(jì)安裝至墻面的結(jié)構(gòu)框架上，形成最終綠化效果，如圖4-a所示。

(2)擺花式：一般用于墻面的臨時(shí)綠化或者園林花壇造景，植株更換方便，如圖4-b所示。

(3)攀爬或垂吊式：在墻面上固定種植槽，并于槽內(nèi)種植攀爬或垂吊的藤本植物，如圖5-a所示。

(4)板槽式：與攀爬或垂吊式類(lèi)似的墻面綠化形式，種植槽為V型板槽，板槽密度較攀爬式高，可種植各類(lèi)草本植物，如圖5-b所示。

圖4-a 模塊式 圖4-b 擺花式

圖5-a 攀爬或垂吊式 圖5-b 板槽式

圖6-a 鋪貼式 圖6-b 布袋式

3.3 種植毯種植

主要有鋪貼式和布袋式，無(wú)需固定結(jié)構(gòu)，將植物預(yù)先種植于種植毯或種植袋中，再掛至墻面即可完成墻面綠化，如圖6-a、6-b所示。

4 新型與傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)的對(duì)比分析

時(shí)下較為“流行”的新型墻面綠化技術(shù)主要為模塊式與種植毯(袋)式，具有可種植物品種豐富、成品周期短的優(yōu)點(diǎn)。但種植基質(zhì)容重與系統(tǒng)整體承載能力的限制導(dǎo)致其基質(zhì)單薄，影響整體效果穩(wěn)定性及持久性。施工工藝復(fù)雜、技術(shù)難點(diǎn)多，建設(shè)成本居高不下。種植基質(zhì)面積基本與綠化覆蓋面積等同，水分蒸發(fā)速度快，需水量大，養(yǎng)護(hù)管理成本高，難度大，這些問(wèn)題與我國(guó)社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r之間的矛盾，嚴(yán)重制約其發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用。以上海世博會(huì)主題館為例，采用了模塊式種植技術(shù)，墻面綠化面積達(dá)5000多平方米，僅建設(shè)成本約為1000元/每平方米，一般性的建筑無(wú)法為其“買(mǎi)單”。

傳統(tǒng)綠化墻面技術(shù)一般采用綜合抗性強(qiáng)的攀援性藤本植物品種，具有穩(wěn)定、持久的整體綠化效果。地栽或種植池種植土壤條件相對(duì)良好，在降低了水量需求的同時(shí)，使粗放型的后期管理養(yǎng)護(hù)模式得以實(shí)現(xiàn)，總體建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)低廉。但常規(guī)做法綠化效果單一，無(wú)法滿(mǎn)足人們?nèi)找嫣岣叩慕ㄖ徝佬枨蟆?/p>

新型與傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)各有優(yōu)劣，具體如表1所示。

表1 各類(lèi)型墻面綠化的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對(duì)比

5 傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)的探索

綜上所述，傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)在當(dāng)代中國(guó)具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，但鑒于高層建筑外部水熱條件不穩(wěn)定，植物生長(zhǎng)環(huán)境較為惡劣，風(fēng)壓較大，整體結(jié)構(gòu)體系安全系數(shù)低，且各地城市規(guī)劃管理對(duì)高層建筑內(nèi)花池的設(shè)置存在限制?；?，本文僅試圖通過(guò)結(jié)合成熟的屋面綠化種植技術(shù)，以“基本綠化單元+構(gòu)成化組合模式”的設(shè)計(jì)方法，完成傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)在多層建筑中的應(yīng)用探索。

5.1 基本綠化單元

基本綠化單元設(shè)置宜相對(duì)獨(dú)立，尺寸不宜過(guò)大，高度一般控制在3m～6m(一至兩層)，寬度可根據(jù)設(shè)計(jì)效果需求設(shè)置。單元尺寸控制的作用及意義主要為以下4個(gè)方面：

適應(yīng)植物生長(zhǎng)特性：各類(lèi)攀援植物生長(zhǎng)高度有限，適宜的高度設(shè)置保證墻面綠化覆蓋率和植物良好的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)；

縮短綠化覆蓋時(shí)間:將墻面總綠化面積較為平均地分配至各綠化單元，使綠化整體效果完成時(shí)間大幅縮短；

保障安全：減少外界各類(lèi)自然因素不良影響，降低植物自重對(duì)牽引支撐體系的荷載，提高固定結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)；

方便維護(hù)：基本綠化單元出現(xiàn)構(gòu)件老化或損壞時(shí)，可獨(dú)立更換維修該構(gòu)件，對(duì)整體立面綠化影響較小。

基本綠化單元的構(gòu)成如下：

(1)綠化植物覆蓋層：作為墻面綠化最為重要的外在表現(xiàn)形式，宜選用多年生藤本植物，其外觀效果主要由種植物品種決定。以福建省為例，可選用紫藤、爬山虎、薜荔、美國(guó)凌霄、炮仗花等藤本植物；也可根據(jù)植物特性采用合栽技術(shù)，以獲得更為豐富的立面效果。植物的選擇需考慮花、葉的色彩與建筑主體色彩的協(xié)調(diào)。

(2)牽引支撐體系：采用離壁式(植物生長(zhǎng)附著物與墻面脫離)設(shè)計(jì)，由牽引機(jī)構(gòu)和支撐框架構(gòu)成。牽引機(jī)構(gòu)作為植物生長(zhǎng)的界面，可采用網(wǎng)狀(如金屬網(wǎng))、條狀(如合金型材)及輕質(zhì)板材(如GRC板)等形式。支撐框架為固定牽引機(jī)構(gòu)及生長(zhǎng)于其上的植物覆蓋層的結(jié)構(gòu)裝置，但需充分考慮牽引支撐體系材料的耐候、耐腐蝕性能，以保障整體結(jié)構(gòu)的安全。離壁式設(shè)計(jì)可對(duì)植物生長(zhǎng)進(jìn)行有效的人工干預(yù)，保障完成效果；防止植物對(duì)墻面、門(mén)窗等維護(hù)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)破壞；保證建筑透光通風(fēng)；提供管理養(yǎng)護(hù)工作的安全、便利。

(3)種植池：為保證養(yǎng)護(hù)工作面的操作空間及植物生長(zhǎng)的需求，種植池出挑距離宜≥0.90m(應(yīng)用于外廊式建筑時(shí)，種植池出挑距離可適當(dāng)縮小)，種植池內(nèi)凈寬宜≥0.2m，凈深宜≥0.3m[6]，如圖7所示。具體構(gòu)造可根據(jù)種植屋面做法進(jìn)行簡(jiǎn)化[7]，如圖8所示。

圖7 種植池平面示意圖

圖8 種植池構(gòu)造圖

(4)種植基質(zhì)：采用具有一定保肥、保水、透水、透氣性能的無(wú)機(jī)復(fù)合種植土或改良土，控制基質(zhì)飽和水容重，以達(dá)成減小結(jié)構(gòu)荷載、滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)條件和粗放型管理的主要目標(biāo)。如：可用沙、珍珠巖、草炭、有機(jī)肥料(微生物肥料+蛭石)按體積比例1∶1∶2∶2混合制造的人工種植土壤，飽和水容重約為540kg/m3[8]。

(5)給排水及施肥系統(tǒng)：可采用澆灌、滴灌、滲灌等多種形式的灌溉系統(tǒng)，高層墻面易受風(fēng)力影響，不宜采用噴灌系統(tǒng)，如圖9所示。排水系統(tǒng)可按種植屋面排水方式設(shè)計(jì)[7]，如圖10所示。在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件許可情況下，可將施肥系統(tǒng)與灌溉系統(tǒng)融合設(shè)置；反之，可于種植池內(nèi)預(yù)留施肥孔，保證土壤的有機(jī)肥料的施肥操作便利。

圖9-a 滴灌示意圖 圖9-b 滲灌示意圖

圖10 水落口構(gòu)造圖

(6)養(yǎng)護(hù)工作安全保障措施：由于墻面綠化養(yǎng)護(hù)管理需進(jìn)行室外高空作業(yè)，應(yīng)于種植池設(shè)置樓層墻面或結(jié)構(gòu)構(gòu)件處設(shè)置安全繩的固定構(gòu)件，保障工作人員安全。若為山墻面綠化，則需在種植池的樓層墻面設(shè)置維護(hù)工作門(mén)，并于種植池周邊設(shè)置欄桿、欄板等維護(hù)設(shè)施。

5.2 立體構(gòu)成化的基本綠化單元組合方式

植物生長(zhǎng)需要時(shí)間的積累，通過(guò)對(duì)種植池及牽引機(jī)構(gòu)進(jìn)行多種形態(tài)變化組合設(shè)計(jì)，不僅可為綠化覆蓋完成時(shí)創(chuàng)造層次豐富的立面效果，同時(shí)也保證了工程完成初期，建筑物外立面的形式美感。

(1)牽引機(jī)構(gòu)的形式：需結(jié)合考慮植物品種的選擇，植物的主要觀賞部位(花、葉、果)、攀援方式(吸盤(pán)、卷須、纏繞、鉤刺)等決定牽引機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式。如爬山虎，依靠吸盤(pán)附著，攀援能力強(qiáng)，適應(yīng)各類(lèi)型生長(zhǎng)附著物，構(gòu)成形式，如圖11-a、11-b所示。再如紫藤，花期紫穗滿(mǎn)垂，宜采用類(lèi)似棚架的構(gòu)成形式，如圖12-a、12-b所示。

圖11-a 剖面示意圖 圖11-b 立面形式示意圖

(2)種植池的形式：結(jié)合牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需考慮木質(zhì)、草質(zhì)藤本植物所需土壤深度的不同需求。

圖12-a 剖面示意圖 圖12-b 立面形式示意圖

6 結(jié)語(yǔ)

建筑墻面綠化為本是人工產(chǎn)物的建筑物賦予了不斷生長(zhǎng)的生物屬性。伴隨時(shí)間的流逝，建筑物在不同的季節(jié)、年代呈現(xiàn)不同的外部形象，實(shí)現(xiàn)了“垣無(wú)粉黛綠陰蔽，四季經(jīng)年各不同”的立面效果。低技術(shù)、低成本的傳統(tǒng)墻面綠化技術(shù)具有成熟的客觀條件，在我國(guó)城市建設(shè)的未來(lái)之路上還可以長(zhǎng)久地走下去。

[1] 劉佳妮.園林植物降噪功能研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2007.

[2] 龐博，張銀龍，王丹.城市植物滯塵的研究現(xiàn)狀與展望[J].山東林業(yè)科技，2009(2):126-130.

[3] 劉學(xué)祥．綠化模塊在垂直綠化中的綜合應(yīng)用[J].上海農(nóng)業(yè)科技，2010(3):111-112,114．

[4] 巨大的綠化壁“BIO·LUNG(生命之墻)”[EB/OL].http://www.expo2005.or.jp/cn/eco/biolung．

[5] 付俊彗.北京墻面綠化新模式初探[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2011.

[6] DBJ/T13-124-2010.城市垂直綠化技術(shù)規(guī)范[S].福州：福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳,2010.

[7] 14J206 種植屋面建筑構(gòu)造[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2014.

[8] 殷麗峰，李樹(shù)華.屋頂綠化基質(zhì)的選擇及綠化種植模式的建立[J]．風(fēng)景園林，2006(4):46-49.

“GrowingArchitectures”——theexplorationofthetraditionalgreenwallmodelappliedinmultistorybuildings

ZHANMin

(Fujian ShengYe Architectural Design Co., Ltd.,Fuzhou 350028)

The technique of wall planting has made rapid progress in recent years.It alleviates the conflict problem between the development of society and the ecology environment and plays a positive role in improving the built environment .With the investigation on the economic and management condition in China,this paper had affirmed the value of the traditional green wall model ,according to compare with the new models.And build a model of “Basic greening unit+Composite pattern of three dimensional construction” to explore the general method in multistory building by the technique of wall planting.

The traditional technique of wall planting；Basic greening unit；Composite pattern of three-dimensional construction；General applicability

詹敏(1984.7- )，男，工程師。

E-mail:8569110@qq.com

2017-10-15

TU2

A

1004-6135(2017)12-0006-05