高層建筑的垂直綠化

1、目錄1. 前言32. 植生墻的介紹32.1歷史上對垂直植被的利用32.2植生墻的定義及垂直綠化的原理42.3植生墻的類型42.4植生墻的益處62.6植生墻的技術介紹73. 植生墻設計考量與限制84. 案例介紹8帕特里克布朗克（Patrick Blanc）的家8米蘭垂直森林9Office Show: 東京Pasona Group辦公室105. 反思116.參考文獻11高層建筑的垂直綠化高層建筑的植生墻設計風景園林131班 吳小林 指導教師：龍松亮摘要：隨著城市的高密度發(fā)展，人們在尋求高層建筑減少能耗的方式，植生墻是一種比較快可見效的方案，根據(jù)已經(jīng)成功實施的住宅、辦公等方案設計，得到越來越多人的人

2、可，植生墻設計已經(jīng)形成了初具成效的系統(tǒng)，但是由于各種情況的復雜性和安裝與維護的高費用，使植生墻的發(fā)展仍有很長的一段路要走。關鍵詞：高層建筑 植生墻 生態(tài)1. 前言隨著科學技術的發(fā)展和人口的快速增長，發(fā)達國家與發(fā)展中國家都面臨著城市的大面積擴張隨之帶來的基礎設施和交通的耗能問題。城市的高密度發(fā)展使建筑高度、密度增大已經(jīng)成為不可逆轉的發(fā)展趨勢。相比在基礎設施和交通上需要利用更多土地、耗能水平更高的擴張型城市，聚居在高密度的城市中共享空間、基礎設施和設備將更加節(jié)能。而一棟超高層建筑里往往包含了辦公、酒店、購物、娛樂、醫(yī)療、教育、展覽、居住等功能,這種復合型功能恰恰滿足人們對簡單高效生活方式的追求。超

3、高層建筑作為這一流行生活萬式的載體,也必將流行。超高層建筑追求高度與其他類型建筑相比,在滿足使用者與自然環(huán)境相交融的需求時先天條件就嚴重不足,而垂直綠化的出現(xiàn)恰恰能夠很好的彌補這種不足。所以從此層面來說,超高層建筑對垂直綠化是有需求的。正如楊經(jīng)文在差不多40年前提出的那樣，人類應該開始采用柔和而自然的手段來建設我們的城市，而不是冷酷的非自然方式。因此，我們需要減少建筑單體耗能，提高生活模式的可持續(xù)性，來減少能源消耗和應對氣候變化。除了為建筑安裝植物外墻，還有其他更有效的減少單體建筑能源消耗的設計方式和技術。選用植生墻的關鍵在于它安裝后就可以產(chǎn)生巨大效益無論是對于建筑還是更廣闊的城市環(huán)境來說。一

4、般傳統(tǒng)花園的實現(xiàn)都需要等候三五年植物的成長才能看到花園的模樣，正如Patrick Blanc認為：“這未滿太忿了些，至于我的花園，只要等候一季即可見效?！边@種植物墻或立面花園與過去的園林建構有天壤之別，這些植栽花草都很快就綠意盎然成形，容易操縱，綠化天地很快就成為造化。2. 植生墻的介紹2.1歷史上對垂直植被的利用幾個世紀以來，垂直植被在建筑施工中常被用來遮擋建筑物墻壁和中庭，不僅可以保護建筑不受強風侵襲，還可以栽植一些農(nóng)作物。垂直綠化歷史源遠流長,早在3000年前,美索布達米文明建造的金字塔的陽臺上就有栽種各種灌木植物的記載；公元前600年-800年的古巴比倫王國的空中花園被稱為古代世界七大

5、奇跡之一。這種傳統(tǒng)如今在很多氣候炎熱的國家依然存在。在這些國家中，建筑物四周和門廊上都種滿了攀援植物，一方面可以防止建筑外墻直接暴露在過度的日照下，另一方面也可以降低室內溫度。垂直綠化在我國同樣歷史悠久,有記載的明·計成在園冶中提倡“圍墻隱于蘿間”。近年來，建筑設計師一直在推廣在建筑外殼中加入各種植物的設計方式，包括屋頂、外墻等位置，這些也是建筑表面區(qū)域的主要部分。將植物融入建筑設計的垂直元素中，這一理念已逐漸發(fā)展成為植生墻的概念，并通過法國植物學家和設計師Patrick Blanc的“垂直園林”在近年來為大眾所熟知。在高層建筑的領域中，出現(xiàn)了很多與綠色建筑設計相關的理念，如“生物氣

6、候摩天大廈”，“生態(tài)摩天大廈”和“垂直綠化”（楊經(jīng)文，1995），將生態(tài)與環(huán)境的關系相融合；“垂直農(nóng)場”的理念則是在摩天大樓內進行植物和動物的培育（戴波米耶，2010）；“景觀立面”的理念則以分布在建筑外墻上的植被為主要特點；“垂直墓地”則是為了解決墓地土地資源緊張而產(chǎn)生的新型高層建筑，還沒有得到廣泛的承認和普及。植生墻的類型豐富多樣，主要包括綠化立面、生命墻、垂直花園、空中花園、生物遮光罩以及生物立面。植生墻已經(jīng)成為了許多建筑師和藝術家不可或缺的設計元素，他們運用驚人的想象力，將植生墻融入了已存建筑和新的商業(yè)建筑、住宅、公共設施的建設中。2.2植生墻的定義及垂直綠化的原理 （1)植生墻的定義

7、：“植生立面”或“植生墻”是一個系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，植物可以在垂直表面，如建筑立面上以一種可控的方式生長，并能得到定期的維護。攀援植物通過各種方式直接附著在建筑立面的垂直表面上自然生長。自主攀援植物和自給木本植物不需要任何支撐便可以依附在建筑表層或沿著立面生長。其他的植物種類則需要額外的支撐，如花架、花網(wǎng)或線材才能依附在立面表面維持垂直生長，主要包括有氣生根、吸根或卷須的攀援植物，纏繞性攀援植物以及松散的灌木（如攀援薔薇)。植生墻的主要元素包括植物、栽培基質、支撐植物在立面生長的結構以及灌溉系統(tǒng)。植生墻由3 個部分組成：金屬框架、PVC 層及棉墊層。金屬框架可以懸掛在墻上或者自身樹立起來，可以

8、形成一個空氣層，同時是十分有效的隔絕熱能與聲音的系統(tǒng)。金屬框架上固定著一個1厘米厚的 P V C 層，起到防水和加強整個硬度的作用。PVC 層上附著著一個尼龍制作的氈層，起到防腐的作用，其高度的毛細管作用可以讓水分勻質分布。植物的根系生長在這個氈質層上。灌溉系統(tǒng)安置在頂部，水中有充分的營養(yǎng)，灌溉和施肥都是自動化的。垂直花園的總體重量，包括植物與金屬架，低于每平方米30 公斤。因此，垂直花園可以被安置在任何墻體上，沒有尺寸與高度的限制，而且一年只需人工修剪一次就可以了。這種植生墻的造價約為每10 平方英尺 680 美金。(2)垂直綠化的原理：通常情況下，植物在建筑物的墻壁上生長，如果沒有規(guī)律的灌

9、溉，其根系很容易深入墻體內，從而破壞建筑物。所以，應當以簡易的材料另外建造植物可以覆蓋的支撐體。最關鍵的革新技術在于使植物的根莖不僅生長在柱狀體（由土壤、水或沙子等構成）上，并且也可以生長在沒有任何土壤的表面上。2.3植生墻的類型根據(jù)植物品種、栽培基質和采用的支撐結構，我們可以將多種類型的植生墻根據(jù)其特點，寬泛地分成兩類，綠化立面和生命墻。出于技術指南的目的，現(xiàn)將植生墻粗略的分為兩類：“立面支撐植生墻”以及“綜合生命墻”。除此之外，某些案例也被歸類于“階梯形臺地”、“懸桁式植樹陽臺”。立面支撐植生墻立面支撐植生墻是指整個系統(tǒng)與建筑立面分離，且栽培基質并不會附著在建筑立面上。通常來說，這類植生墻

10、的栽培基質都放在水平方向的花槽中，花槽可以放在地面上，也可以擺在沿建筑體不同間隔的位置。植生墻與建筑立面距離不等，如新加坡的兩棟建筑，嘉旭閣公寓較近，為200毫米，較遠的則是藝術學院建筑，為2.87米。立面支撐植生墻結構通常由固定在建筑立面上的鋼制、木制或塑料花架構成，上面攀援著攀援植物和藤蔓，這些植物由花架的水平擱板支撐。這樣的綠化立面可以是平面的，由線材、繩索和絲網(wǎng)構成，也可以是立面的，由固定的框架或骨架結構構成。根據(jù)植生墻的結構支撐系統(tǒng)，將其分為如下幾種：金屬網(wǎng)植生墻金屬網(wǎng)植生墻采用鋁材或輕型鋼材制成的金屬網(wǎng)，內部網(wǎng)格相互盤繞，通常以支架固定在建筑立面上。植物一般從有策略地布置在不同高度

11、的花槽或水槽中長出。采用該系統(tǒng)的案例包括：墨爾本CH2市政廳2號大廈、新加坡紐頓軒公寓、曼谷Met公寓、東京保圣那集團總部、曼谷IDEO Morphan公寓等。線材支撐植生墻這種類型的綠化立面上采用了比較靈活的線材，通常用來支撐外形不規(guī)則的植物和大跨度的安置。新加坡嘉旭閣公寓就采用了該種植生墻系統(tǒng)。固定綠化立面該系統(tǒng)可以采用能夠依附在建筑墻體上的平面和立體花架，也可以圍繞圓柱安置，甚至無需支撐物。圣地亞哥康索喬大廈項目可以作為該類型植生墻的例證。綜合生命墻生命墻系統(tǒng)不僅讓植物依附在建筑表面，還使其完全融入建筑立面的建設中，植物和栽培基質都安置在建筑外墻的垂直表面上。生命墻的特色在于，它通過防水

12、薄膜層與立面表層相隔，從而保護了建筑立面，使其不被多余的水分破壞。生命墻的灌溉系統(tǒng)往往同時安置了雨量傳感器，這樣生命墻的灌溉需求可以更加有效，也有更好的可持續(xù)性。生命墻的種類多種多樣，主要可以分為植物柵網(wǎng)、掛袋和模塊化系統(tǒng)。生命墻的種類多種多樣，主要可以分為以下幾種：植物柵網(wǎng)生命墻這種類型的生命墻由附在牢固的基材框架上的織物層構成。事先種好的植物被放在織物層上剪好的洞里，植物根系則生長在作為栽培基質的織物層中。植物柵網(wǎng)有點像水培系統(tǒng)，因為實際上并沒有使用栽培基質，營養(yǎng)物質是通過織物層后面的灌溉管道輸送到植物根系的。采用該生命墻的項目有悉尼三重奏公寓、倫敦雅典娜神廟酒店及波哥大B3維雷酒店。掛袋

13、生命墻掛袋生命墻與植物柵網(wǎng)類似，由固定在牢固的基材框架上的織物容器構成。植物根植于盛放著栽培基質的油氈或塑料容器之中。模塊生命墻模塊生命墻由盛放了栽培基質的長方形容器構成，可以安置在建筑外墻上，甚至無需支撐。容器通常由金屬或輕型結構塑料制成，可以塑造成框架箱、鋼絲支架或預先打好洞的牢固的箱子。有的時候，容器還可以再被分成更小的個體，垂直或成某一角度安置在容器后墻上。模塊生命墻還可以由一系列水槽或水平的迷你花盆垂直堆疊而成。這樣植物可以在盛放了泥土、無機栽培基質或天然纖維的容器中直接生長。具體案例有匹茲堡ONE PNC廣場和馬卡迪格林美西空中花園等。階梯型臺地階梯型臺地大多又混凝土地板構成，上面

14、以帶托盤的填充墻支撐著栽培基質，像階梯一樣向上伸展，跟我們在世界各地都能看到的山坡上的梯田差不多。這種綠化方式較常使用在植物所需的媒介類型較多或者對土壤量的需求較大的情況下，既可以用作綠化屋頂，也可以用作植生墻。階梯形臺地園林的案例有福岡安可樂斯國際大廳，新加坡SOLARIS大廈以及新加坡皮克林賓樂雅酒店等。除此之外，新加坡吉寶灣項目也向世人證明，此類設施也可以安裝在較高的建筑之上。懸桁式植樹陽臺一些建筑，包括新加坡紐頓軒公寓、曼谷Met公寓、米蘭空中森林、曼谷IDEO Morph38公寓在其立面前側種植了大量的樹木。這樣的陽臺一般都帶有足夠深的花槽，以維持植物根系結構和生長所需的土壤，有時花

15、槽的高度會和護欄平齊。由于樹木和土壤的重量較大，陽臺一般采用鋼筋水泥制造，并且和建筑結構本身結為一體、曼谷的漢莎酒店和圣地亞哥的“森林領域”寫字樓都是應用了此類植生墻的案例。后者沿建筑體縱向展示了六棵大型樹木。其他類型植生墻的種類還包括覆蓋著苔蘚或草皮，甚至全部由樹木構成的建筑外墻。苔蘚和草皮外墻的建筑范例可見荷蘭設計師奧瑟戈羅恩和英國視覺藝術家阿克羅伊德以及哈維的作品。由法國藝術家愛德華·弗朗科伊斯設計的“花之塔”，沿樓面邊緣安置了單個的大花盆，內植樹木和灌木植物，這是一個非常有趣的植生墻范例。還有一類植生墻由由結合了花槽的立面面板系統(tǒng)構成，例如蓋塔·派西設計的日本大阪“

16、有機建筑”。隈研吾設計的日本小田原市“綠色鑄造”建筑。植生墻還可以由盆栽植物層或結合了花盆設計的新型建筑材料構成，例如由厄巴納波利斯莫設計的西班牙“伊比沙花園”所采用的空心磚外墻?；蛘哌€有最簡單的設計，多倫多博物館大樓，每層陽臺上的花槽盒都能為建筑立面帶來相當有沖擊力的視覺效果尤其是站在樓下向上仰望的時候。立面支撐住植生墻和綜合生命墻的對比參量立面支撐植生墻綜合生命墻生命周期超過100年，一些覆蓋著攀援植物的歷史建筑上的植被存活的時間更長。生命周期為10-15年，通常比建筑物本身的生命周期短很多維護對維護的需求較少；主要是通過目檢和對植物進行修剪對維護需求較多；植物修剪定期對立面結構的融合度進

17、行檢測，需要灌溉系統(tǒng)。結構支撐離開建筑立面的輕型結構支撐（線材、絲網(wǎng)、花架）較為明顯的結構支撐；為建筑結構額外增加了恒載，需要將這部分重量計算在內熱性能/隔熱有一些熱性能益處較好的熱性能益處能源需求低；植物通過自然長成的格局為建筑提供遮擋中等；依靠自動灌溉系統(tǒng)，增加了維護需求，耗費較多的支撐結構用材灌溉由雨水天然灌溉，同時由人工和自動澆灌；通常安裝補充灌溉系統(tǒng)自動灌溉系統(tǒng)最佳氣候帶所有氣候帶溫帶及熱帶氣候帶成本較經(jīng)濟較昂貴2.4植生墻的益處植生墻所帶來的益處可以分為“城市層面”（為建筑本身以外的城市社區(qū)帶來的益處）和“建筑層面”（強調植生墻對建筑用戶以及所有人帶來的益處）。這些益處取決于很多因

18、素，例如地理位置、氣候條件、建筑幾何尺寸、朝向、植物種類，以及植生墻構成與系統(tǒng)。城市層面的益處1 減少城市熱島效應2 改善空氣質量3 碳封存4 美學吸引力5 為城市居民帶來心理影響6 提供生物多樣性，營造自然動物棲息地7 隔絕噪音建筑層面的益處8 提高建筑能源效率9 提高內部空氣質量，過濾空氣，促進氧化作用10 健康益處11 建筑外墻保護12 減少室內噪音13 農(nóng)業(yè)益處14 增加房產(chǎn)價值15 提高可持續(xù)發(fā)展評級系統(tǒng)評分u 可持續(xù)的土地開發(fā)u 節(jié)水u 能源與大氣環(huán)境u 材料與資源u 室內環(huán)境質量u 運營與設計上的創(chuàng)新2.5植生墻的植物選擇選擇合適的植物，這是植生墻系統(tǒng)設計最基本的構成元素。為了保

19、證植生墻的成功安裝和性能發(fā)揮，在選擇植物的時候需要考慮以下幾個因素： 植物耐寒性應適應項目所在氣候區(qū) 在選擇植物的問題上，推薦選用本土品種，因為這些植物對當?shù)氐臍夂驐l件有著天然的耐受性，而且對病害也有更強的抵抗力。涼爽氣候帶的本土植物在植生墻中普遍對維護的需求要少于來自熱帶氣候區(qū)的外地植物。作為一項普遍法則，應當避免使用具有強烈擴張性的植物品種。根據(jù)土地的自然環(huán)境，植生墻可以選用的植物范圍相當廣泛：多年生和一年生草本植物，落葉植物和常綠植物，喜陰或者喜陽的植物，熱帶和沙漠植物等。垂直綠化中的彩色植物與環(huán)境的融合項目所在地的氣候環(huán)境（氣溫、濕度，及受風情況）采光度和日光暴曬度（立面朝向及遮陽結構

20、）年降水量（雨、雪、霜凍）生長期長度植物的生理特性（葉片密度、最大高度和重量、生長方式、生長速率）可行栽培基質的類型和質量2.6植生墻的技術介紹（1） 結構支撐系統(tǒng)立面支撐植生墻的支撐結構可分為平面和立體花架、掛網(wǎng)、網(wǎng)格、線材以及繩索，這些結構可以由多種材料構成，支撐系統(tǒng)可以作為獨立的結構進行安裝（籬笆和立柱），通常依靠在建筑立面上，或者以鑲板的形式固定在墻體上。綜合生命墻結構與建筑立面相互結合，由現(xiàn)場澆筑的水泥、砌體、耐蝕金屬框架結構構成。這樣的支撐系統(tǒng)應當有良好的防水性，以免水質污染建筑外墻。結構材料需要精心選擇，以免腐蝕和不良反應給植物健康帶來影響。（2） 灌溉系統(tǒng) 在植生墻中，最常見的

21、灌溉和輸送營養(yǎng)方式是采用自動滴灌系統(tǒng)，與液態(tài)施肥系統(tǒng)相結合，通過水泵激活。立面支撐植生墻可以采用飲用水、雨水，或綜合污水回收系統(tǒng)的水來進行灌溉。植生墻灌溉系統(tǒng)比較復雜。需要根據(jù)個體進行詳細的規(guī)劃。對于灌溉系統(tǒng)的選擇，取決于植生墻的類型、系統(tǒng)高度、灌溉速率和頻率、灌溉水源、灌溉水的儲存和循環(huán)利用潛力以及設備的空間要求。灌溉速率必須能正好保證植物的健康生長。（3）維護植物維護方案應當在項目早期階段進行開發(fā)。該方案應當說明要在三個層面上對植生墻進行周期性檢查：支撐結構與建筑外墻的結合情況，灌溉系統(tǒng)性能表現(xiàn)，植物健康。維護方案應當為維護人員提供適當?shù)娜肟?，在植生墻前方提供足夠的放置設備工具的空間。維護

22、團隊需要：檢查植物病害、雜草生長狀況以及蟲害情況；修剪掉生長方向錯誤或在建筑外墻、屋頂材料內扎根的枝條；打薄過度生長或是亂成一團的植物；移除并重植生命墻模塊中損壞的和生病的植物；進行土壤測試以確保適合的養(yǎng)分含量。3. 植生墻設計考量與限制氣候考量建筑高度與建筑設計，過高的安裝和維護費用建筑設計與垂直綠化的有機結合植物選擇的考量，色彩搭配與落葉植物的清理問題限制，其他風險，待攻克的難題4. 案例介紹帕特里克布朗克（Patrick Blanc）的家 如圖所示，Blanc和Gilles Ebersolt合作在巴黎郊區(qū)建造了一個屬于自己的植物家園。Blanc說他還沒有對他的家做一些特殊的室內設計，他所

23、做的只是建立一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)：植物、魚和水，這是他唯一熱愛的東西。他說：“我們生活在這樣一個時代，人們承受著各種各樣的壓力。我認為人類和自然可以更加和諧。當人們看到地鐵中的植物墻時，變得更感性，它的作用遠遠超過了那些在花園中的植物?！睂τ跓釔壑参锏腂lanc來說，能夠坐擁綠意之中享受親近自然的樂趣，辦公累了可以隨時在綠意中小憩是最美好不過的一件事了。米蘭垂直森林 項目：博埃里建筑事務所 (Boeri, Barreca, La Varra) 地點：米蘭，意大利 年份：2007年至今 (2014年竣工) 客戶：HINES Italia 委托：基于生態(tài)多樣性的新型住宅綜合體 面積：40.000 平

24、米 技巧：建筑設計 樓層：D座，17層，80米； E座，27層，112米 建筑材料：混凝土 植生墻類型：在懸桁式陽臺上安裝的樹木花槽 大都市重造樹林項目，自然式垂直密植的典型項目，在垂直方向上復制了相當于一公頃的森林面積，以減少噪音和污染，并利用樹蔭降溫，同時增強美觀性；建筑所有立面的每一層都有懸桁式陽臺，在上面的花槽中種植喬木和灌木，并起到圍護的作用。有900余棵樹（3，6，9米高），4000余株灌木以及15000株多年生植物，藤蔓，花卉，根據(jù)陽光，高度等因素確定分布在建筑上的位置。植物的灌溉由經(jīng)過過濾的生活污水完成，并且循環(huán)利用，從而促進了空氣的流動，進而減少了整棟建筑空調的消耗。 Office Sho