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1、 “生长”的建筑传统墙面绿化技术在多层建筑应用中的探索 詹敏 福建晟业建筑设计有限公司 摘 要： 近年来, 为应对社会发展与生态环境间日益激化的冲突, 促进建筑在改善建成环境质量方面发挥积极作用, 国内外的墙面绿化技术都得到了长足发展。结合我国社会经济发展现状与管理水平, 对比新型与传统墙面绿化技术的优劣, 肯定了传统墙面绿化技术应用的现实意义, 并研究建立“基本绿化单元+构成化组合模式”的设计方法, 探寻传统墙面绿化技术在多层建筑中的普遍适用性。关键词： 传统墙面绿化技术; 基本绿化单元; 构成化组合模式; 普遍适用性; 作者简介：詹敏 (1984.7-) , 男, 工程师。E-mail:收
2、稿日期：2017-10-15“Growing Architectures”the exploration of the traditional green wall model applied in multistory buildingsZHAN Min Fujian ShengYe Architectural Design Co., Ltd.; Abstract： The technique of wall planting has made rapid progress in recent years. It alleviates the conflict problem between
3、 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 mod
4、els. 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.Keyword： The traditional technique of wall planting; Basic greening unit; Composite pattern of three-dimensional
5、construction; General applicability; Received： 2017-10-150 引言伴随着我国经济的高速发展, 环境问题逐渐加剧, 社会与自然生态和谐健康发展的重要性日益突显。各类建筑作为现代社会生产、生活的物质实体基础, 总量巨大、类型繁多, 如何有效控制建筑全生命周期内对环境造成的负担, 成为当下建筑业的新课题。墙面绿化技术作为一种综合性的建筑节能环保措施, 近年来有了长足进步, 各种新技术层出不穷, 但高昂的建设、管理成本和技术瓶颈成为其普遍推广的障碍;而传统墙面绿化技术具有造价低、维护易的经济、技术优势, 符合我国社会经济发展现状。本文通过对传统墙
6、面绿化技术的探索性研究, 寻找一种可在教育、医疗、文化和居住等类型的多层建筑中广泛应用的设计方法。1 墙面绿化的作用1.1 缓解“热岛效应”城市土地的高强度开发及其稀缺性造成了建筑能耗不断攀升与城市绿化空间不足的矛盾, 迫使绿化从传统的平面形式转向立体绿化方向发展。墙面绿化提高了城市绿化覆盖率, 具有良好的生态效益。1.2 改善建筑热环境炎炎夏季, 墙面绿化形成天然的建筑外遮阳屏障, 吸收并反射部分太阳辐射, 而植物的蒸腾作用所吸收的热能也有效降低建筑表面温度。凛冽寒冬, 植物落叶后, 太阳辐射热可顺利到达建筑外墙与室内。通过植物的生物特性, 减少了建筑能耗。1.3 降噪吸声植物凹凸不平的表面
7、可吸收大约 25%的环境噪声1, 并大幅减少反射噪声量。不同植物品种和配置形式产生的滞纳灰尘能力有别, 滞尘率在 10%60%之间2。1.4 滞尘净气植物可吸收空气中的二氧化碳、二氧化硫、甲醛、一氧化碳等有害气体, 并释放出氧气, 调节空气湿度, 从而提供更为怡人的环境。2 国内外发展现状作为墙面绿化标志性工程的法国凯布朗利博物馆, 如图 1 所示, 800植物墙3于2004 年由生态学家、植物艺术家帕特里克勃朗设计问世。2005 年日本爱知世博会上, 150m12m 的“生命之墙”4集中展示了当时世界最先进的墙面绿化技术。而后的欧美各国也就各类建筑物与构筑物的垂直绿化进行了相关的研究和应用,
8、 如意大利米兰的“垂直森林”、阿姆斯特丹的“De Baarsjes”社区 (图 2) 、新加坡的“垂直农场”、首尔的绿色堡垒Ann Demeulemeester shop 等。图 1 法国凯布朗利博物馆 下载原图国内垂直绿化建设项目, 大部分仅用于城市立交桥、各类护坡、建筑围墙的绿化工程, 标志性、实验性建筑外立面和建筑局部装饰工程。2010 年的上海世博会主题馆, 以种植槽式墙面绿化技术塑造建筑东、西立面, 总面积达 5000 多 m, 是目前世界上最大的绿化墙, 如图 3 所示。3 墙面绿化技术的分类53.1 传统墙面绿化常为地栽, 利用植物吸盘等器官或缠绕性能, 任其自然生长, 或者在牵
9、引机构引导下生长, 以完成墙面绿化的形式。图 2 阿姆斯特丹的“De Baarsjes”社区 下载原图图 3 上海世博会主题馆 下载原图3.2 种植槽种植(1) 模块式:预先将植物种植于各类形状的种植槽模块中, 在植物基本成型后, 将模块按立面构图设计安装至墙面的结构框架上, 形成最终绿化效果, 如图 4-a 所示。(2) 摆花式:一般用于墙面的临时绿化或者园林花坛造景, 植株更换方便, 如图4-b 所示。(3) 攀爬或垂吊式:在墙面上固定种植槽, 并于槽内种植攀爬或垂吊的藤本植物, 如图 5-a 所示。(4) 板槽式:与攀爬或垂吊式类似的墙面绿化形式, 种植槽为 V 型板槽, 板槽密度较攀爬
10、式高, 可种植各类草本植物, 如图 5-b 所示。3.3 种植毯种植主要有铺贴式和布袋式, 无需固定结构, 将植物预先种植于种植毯或种植袋中, 再挂至墙面即可完成墙面绿化, 如图 6-a、6-b 所示。图 4-a 模块式 下载原图图 4-b 摆花式 下载原图图 5-a 攀爬或垂吊式 下载原图图 5-b 板槽式 下载原图图 6-a 铺贴式 下载原图图 6-b 布袋式 下载原图4 新型与传统墙面绿化技术的对比分析时下较为“流行”的新型墙面绿化技术主要为模块式与种植毯 (袋) 式, 具有可种植物品种丰富、成品周期短的优点。但种植基质容重与系统整体承载能力的限制导致其基质单薄, 影响整体效果稳定性及持
11、久性。施工工艺复杂、技术难点多, 建设成本居高不下。种植基质面积基本与绿化覆盖面积等同, 水分蒸发速度快, 需水量大, 养护管理成本高, 难度大, 这些问题与我国社会整体经济发展状况之间的矛盾, 严重制约其发展与实际应用。以上海世博会主题馆为例, 采用了模块式种植技术, 墙面绿化面积达 5000 多平方米, 仅建设成本约为1000 元/每平方米, 一般性的建筑无法为其“买单”。传统绿化墙面技术一般采用综合抗性强的攀援性藤本植物品种, 具有稳定、持久的整体绿化效果。地栽或种植池种植土壤条件相对良好, 在降低了水量需求的同时, 使粗放型的后期管理养护模式得以实现, 总体建设及运营成本相对低廉。但常
12、规做法绿化效果单一, 无法满足人们日益提高的建筑审美需求。新型与传统墙面绿化技术各有优劣, 具体如表 1 所示。表 1 各类型墙面绿化的技术、经济对比 下载原表 5 传统墙面绿化技术的探索综上所述, 传统墙面绿化技术在当代中国具有技术、经济优势, 但鉴于高层建筑外部水热条件不稳定, 植物生长环境较为恶劣, 风压较大, 整体结构体系安全系数低, 且各地城市规划管理对高层建筑内花池的设置存在限制。基此, 本文仅试图通过结合成熟的屋面绿化种植技术, 以“基本绿化单元+构成化组合模式”的设计方法, 完成传统墙面绿化技术在多层建筑中的应用探索。5.1 基本绿化单元基本绿化单元设置宜相对独立, 尺寸不宜过
13、大, 高度一般控制在 3m6m (一至两层) , 宽度可根据设计效果需求设置。单元尺寸控制的作用及意义主要为以下 4 个方面:适应植物生长特性:各类攀援植物生长高度有限, 适宜的高度设置保证墙面绿化覆盖率和植物良好的生长态势;缩短绿化覆盖时间:将墙面总绿化面积较为平均地分配至各绿化单元, 使绿化整体效果完成时间大幅缩短;保障安全:减少外界各类自然因素不良影响, 降低植物自重对牵引支撑体系的荷载, 提高固定结构的安全系数;方便维护:基本绿化单元出现构件老化或损坏时, 可独立更换维修该构件, 对整体立面绿化影响较小。基本绿化单元的构成如下:(1) 绿化植物覆盖层:作为墙面绿化最为重要的外在表现形式
14、, 宜选用多年生藤本植物, 其外观效果主要由种植物品种决定。以福建省为例, 可选用紫藤、爬山虎、薜荔、美国凌霄、炮仗花等藤本植物;也可根据植物特性采用合栽技术, 以获得更为丰富的立面效果。植物的选择需考虑花、叶的色彩与建筑主体色彩的协调。(2) 牵引支撑体系:采用离壁式 (植物生长附着物与墙面脱离) 设计, 由牵引机构和支撑框架构成。牵引机构作为植物生长的界面, 可采用网状 (如金属网) 、条状 (如合金型材) 及轻质板材 (如 GRC 板) 等形式。支撑框架为固定牵引机构及生长于其上的植物覆盖层的结构装置, 但需充分考虑牵引支撑体系材料的耐候、耐腐蚀性能, 以保障整体结构的安全。离壁式设计可
15、对植物生长进行有效的人工干预, 保障完成效果;防止植物对墙面、门窗等维护结构的生长破坏;保证建筑透光通风;提供管理养护工作的安全、便利。(3) 种植池:为保证养护工作面的操作空间及植物生长的需求, 种植池出挑距离宜0.90m (应用于外廊式建筑时, 种植池出挑距离可适当缩小) , 种植池内净宽宜0.2m, 净深宜0.3m6, 如图 7 所示。具体构造可根据种植屋面做法进行简化7, 如图 8 所示。(4) 种植基质:采用具有一定保肥、保水、透水、透气性能的无机复合种植土或改良土, 控制基质饱和水容重, 以达成减小结构荷载、满足植物生长条件和粗放型管理的主要目标。如:可用沙、珍珠岩、草炭、有机肥料
16、 (微生物肥料+蛭石) 按体积比例 1122 混合制造的人工种植土壤, 饱和水容重约为540kg/m38。图 7 种植池平面示意图 下载原图图 8 种植池构造图 下载原图(5) 给排水及施肥系统:可采用浇灌、滴灌、渗灌等多种形式的灌溉系统, 高层墙面易受风力影响, 不宜采用喷灌系统, 如图 9 所示。排水系统可按种植屋面排水方式设计7, 如图 10 所示。在技术、经济条件许可情况下, 可将施肥系统与灌溉系统融合设置;反之, 可于种植池内预留施肥孔, 保证土壤的有机肥料的施肥操作便利。图 9-a 滴灌示意图 下载原图图 9-b 渗灌示意图 下载原图图 1 0 水落口构造图 下载原图(6) 养护工作安全保障措施:由于墙面绿化养护管理需进行室外高空作业, 应于种植池设置楼层墙面或结构构件处设置安全绳的固定构件, 保障工作人员安全。若为山墙面绿化, 则需在种植池的楼层墙
