高层建筑的垂直绿化.docx

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高层建筑的垂直绿化

高层建筑的垂直绿化

——高层建筑的植生墙设计

风景园林131班吴小林指导教师：

龙松亮

摘要：

随着城市的高密度发展，人们在寻求高层建筑减少能耗的方式，植生墙是一种比较快可见效的方案，根据已经成功实施的住宅、办公等方案设计，得到越来越多人的人可，植生墙设计已经形成了初具成效的系统，但是由于各种情况的复杂性和安装与维护的高费用，使植生墙的发展仍有很长的一段路要走。

关键词：

高层建筑植生墙生态

1.前言

随着科学技术的发展和人口的快速增长，发达国家与发展中国家都面临着城市的大面积扩张随之带来的基础设施和交通的耗能问题。

城市的高密度发展使建筑高度、密度增大已经成为不可逆转的发展趋势。

相比在基础设施和交通上需要利用更多土地、耗能水平更高的扩张型城市，聚居在高密度的城市中——共享空间、基础设施和设备——将更加节能。

而一栋超高层建筑里往往包含了办公、酒店、购物、娱乐、医疗、教育、展览、居住等功能,这种复合型功能恰恰满足人们对简单高效生活方式的追求。

超高层建筑作为这一流行生活万式的载体,也必将流行。

超高层建筑追求高度与其他类型建筑相比,在满足使用者与自然环境相交融的需求时先天条件就严重不足,而垂直绿化的出现恰恰能够很好的弥补这种不足。

所以从此层面来说,超高层建筑对垂直绿化是有需求的。

正如杨经文在差不多40年前提出的那样，人类应该开始采用柔和而自然的手段来建设我们的城市，而不是冷酷的非自然方式。

因此，我们需要减少建筑单体耗能，提高生活模式的可持续性，来减少能源消耗和应对气候变化。

除了为建筑安装植物外墙，还有其他更有效的减少单体建筑能源消耗的设计方式和技术。

选用植生墙的关键在于它安装后就可以产生巨大效益——无论是对于建筑还是更广阔的城市环境来说。

一般传统花园的实现都需要等候三五年植物的成长才能看到花园的模样，正如PatrickBlanc认为：

“这未满太忿了些，至于我的花园，只要等候一季即可见效。

”这种植物墙或立面花园与过去的园林建构有天壤之别，这些植栽花草都很快就绿意盎然成形，容易操纵，绿化天地很快就成为造化。

2.植生墙的介绍

2.1历史上对垂直植被的利用

几个世纪以来，垂直植被在建筑施工中常被用来遮挡建筑物墙壁和中庭，不仅可以保护建筑不受强风侵袭，还可以栽植一些农作物。

垂直绿化历史源远流长,早在3000年前,美索布达米文明建造的金字塔的阳台上就有栽种各种灌木植物的记载；公元前600年-800年的古巴比伦王国的空中花园被称为古代世界七大奇迹之一。

这种传统如今在很多气候炎热的国家依然存在。

在这些国家中，建筑物四周和门廊上都种满了攀援植物，一方面可以防止建筑外墙直接暴露在过度的日照下，另一方面也可以降低室内温度。

垂直绿化在我国同样历史悠久,有记载的明·计成在《园冶》中提倡“围墙隐于萝间”。

近年来，建筑设计师一直在推广在建筑外壳中加入各种植物的设计方式，包括屋顶、外墙等位置，这些也是建筑表面区域的主要部分。

将植物融入建筑设计的垂直元素中，这一理念已逐渐发展成为植生墙的概念，并通过法国植物学家和设计师PatrickBlanc的“垂直园林”在近年来为大众所熟知。

在高层建筑的领域中，出现了很多与绿色建筑设计相关的理念，如“生物气候摩天大厦”，“生态摩天大厦”和“垂直绿化”（杨经文，1995），将生态与环境的关系相融合；“垂直农场”的理念则是在摩天大楼内进行植物和动物的培育（戴波米耶，2010）；“景观立面”的理念则以分布在建筑外墙上的植被为主要特点；“垂直墓地”则是为了解决墓地土地资源紧张而产生的新型高层建筑，还没有得到广泛的承认和普及。

植生墙的类型丰富多样，主要包括绿化立面、生命墙、垂直花园、空中花园、生物遮光罩以及生物立面。

植生墙已经成为了许多建筑师和艺术家不可或缺的设计元素，他们运用惊人的想象力，将植生墙融入了已存建筑和新的商业建筑、住宅、公共设施的建设中。

2.2植生墙的定义及垂直绿化的原理

（1）植生墙的定义：

“植生立面”或“植生墙”是一个系统，在这个系统中，植物可以在垂直表面，如建筑立面上以一种可控的方式生长，并能得到定期的维护。

攀援植物通过各种方式直接附着在建筑立面的垂直表面上自然生长。

自主攀援植物和自给木本植物不需要任何支撑便可以依附在建筑表层或沿着立面生长。

其他的植物种类则需要额外的支撑，如花架、花网或线材才能依附在立面表面维持垂直生长，主要包括有气生根、吸根或卷须的攀援植物，缠绕性攀援植物以及松散的灌木（如攀援蔷薇）。

植生墙的主要元素包括植物、栽培基质、支撑植物在立面生长的结构以及灌溉系统。

植生墙由3个部分组成：

金属框架、PVC层及棉垫层。

金属框架可以悬挂在墙上或者自身树立起来，可以形成一个空气层，同时是十分有效的隔绝热能与声音的系统。

金属框架上固定着一个1厘米厚的PVC层，起到防水和加强整个硬度的作用。

PVC层上附着着一个尼龙制作的毡层，起到防腐的作用，其高度的毛细管作用可以让水分匀质分布。

植物的根系生长在这个毡质层上。

灌溉系统安置在顶部，水中有充分的营养，灌溉和施肥都是自动化的。

垂直花园的总体重量，包括植物与金属架，低于每平方米30公斤。

因此，垂直花园可以被安置在任何墙体上，没有尺寸与高度的限制，而且一年只需人工修剪一次就可以了。

这种植生墙的造价约为每10平方英尺680美金。

（2）垂直绿化的原理：

通常情况下，植物在建筑物的墙壁上生长，如果没有规律的灌溉，其根系很容易深入墙体内，从而破坏建筑物。

所以，应当以简易的材料另外建造植物可以覆盖的支撑体。

最关键的革新技术在于使植物的根茎不仅生长在柱状体（由土壤、水或沙子等构成）上，并且也可以生长在没有任何土壤的表面上。

2.3植生墙的类型

根据植物品种、栽培基质和采用的支撑结构，我们可以将多种类型的植生墙根据其特点，宽泛地分成两类，绿化立面和生命墙。

出于技术指南的目的，现将植生墙粗略的分为两类：

“立面支撑植生墙”以及“综合生命墙”。

除此之外，某些案例也被归类于“阶梯形台地”、“悬桁式植树阳台”。

⑴立面支撑植生墙

立面支撑植生墙是指整个系统与建筑立面分离，且栽培基质并不会附着在建筑立面上。

通常来说，这类植生墙的栽培基质都放在水平方向的花槽中，花槽可以放在地面上，也可以摆在沿建筑体不同间隔的位置。

植生墙与建筑立面距离不等，如新加坡的两栋建筑，嘉旭阁公寓较近，为200毫米，较远的则是艺术学院建筑，为2.87米。

立面支撑植生墙结构通常由固定在建筑立面上的钢制、木制或塑料花架构成，上面攀援着攀援植物和藤蔓，这些植物由花架的水平搁板支撑。

这样的绿化立面可以是平面的，由线材、绳索和丝网构成，也可以是立面的，由固定的框架或骨架结构构成。

根据植生墙的结构支撑系统，将其分为如下几种：

①金属网植生墙

金属网植生墙采用铝材或轻型钢材制成的金属网，内部网格相互盘绕，通常以支架固定在建筑立面上。

植物一般从有策略地布置在不同高度的花槽或水槽中长出。

采用该系统的案例包括：

墨尔本CH2市政厅2号大厦、新加坡纽顿轩公寓、曼谷Met公寓、东京保圣那集团总部、曼谷IDEOMorphan公寓等。

②线材支撑植生墙

这种类型的绿化立面上采用了比较灵活的线材，通常用来支撑外形不规则的植物和大跨度的安置。

新加坡嘉旭阁公寓就采用了该种植生墙系统。

③固定绿化立面

该系统可以采用能够依附在建筑墙体上的平面和立体花架，也可以围绕圆柱安置，甚至无需支撑物。

圣地亚哥康索乔大厦项目可以作为该类型植生墙的例证。

⑵综合生命墙

生命墙系统不仅让植物依附在建筑表面，还使其完全融入建筑立面的建设中，植物和栽培基质都安置在建筑外墙的垂直表面上。

生命墙的特色在于，它通过防水薄膜层与立面表层相隔，从而保护了建筑立面，使其不被多余的水分破坏。

生命墙的灌溉系统往往同时安置了雨量传感器，这样生命墙的灌溉需求可以更加有效，也有更好的可持续性。

生命墙的种类多种多样，主要可以分为植物栅网、挂袋和模块化系统。

生命墙的种类多种多样，主要可以分为以下几种：

①植物栅网生命墙

这种类型的生命墙由附在牢固的基材框架上的织物层构成。

事先种好的植物被放在织物层上剪好的洞里，植物根系则生长在作为栽培基质的织物层中。

植物栅网有点像水培系统，因为实际上并没有使用栽培基质，营养物质是通过织物层后面的灌溉管道输送到植物根系的。

采用该生命墙的项目有悉尼三重奏公寓、伦敦雅典娜神庙酒店及波哥大B3维雷酒店。

②挂袋生命墙

挂袋生命墙与植物栅网类似，由固定在牢固的基材框架上的织物容器构成。

植物根植于盛放着栽培基质的油毡或塑料容器之中。

③模块生命墙

模块生命墙由盛放了栽培基质的长方形容器构成，可以安置在建筑外墙上，甚至无需支撑。

容器通常由金属或轻型结构塑料制成，可以塑造成框架箱、钢丝支架或预先打好洞的牢固的箱子。

有的时候，容器还可以再被分成更小的个体，垂直或成某一角度安置在容器后墙上。

模块生命墙还可以由一系列水槽或水平的迷你花盆垂直堆叠而成。

这样植物可以在盛放了泥土、无机栽培基质或天然纤维的容器中直接生长。

具体案例有匹兹堡ONEPNC广场和马卡迪格林美西空中花园等。

⑶阶梯型台地

阶梯型台地大多又混凝土地板构成，上面以带托盘的填充墙支撑着栽培基质，像阶梯一样向上伸展，跟我们在世界各地都能看到的山坡上的梯田差不多。

这种绿化方式较常使用在植物所需的媒介类型较多或者对土壤量的需求较大的情况下，既可以用作绿化屋顶，也可以用作植生墙。

阶梯形台地园林的案例有福冈安可乐斯国际大厅，新加坡SOLARIS大厦以及新加坡皮克林宾乐雅酒店等。

除此之外，新加坡吉宝湾项目也向世人证明，此类设施也可以安装在较高的建筑之上。

⑷悬桁式植树阳台

一些建筑，包括新加坡纽顿轩公寓、曼谷Met公寓、米兰空中森林、曼谷IDEOMorph38公寓——在其立面前侧种植了大量的树木。

这样的阳台一般都带有足够深的花槽，以维持植物根系结构和生长所需的土壤，有时花槽的高度会和护栏平齐。

由于树木和土壤的重量较大，阳台一般采用钢筋水泥制造，并且和建筑结构本身结为一体、曼谷的汉莎酒店和圣地亚哥的“森林领域”写字楼都是应用了此类植生墙的案例。

后者沿建筑体纵向展示了六棵大型树木。

⑸其他类型

植生墙的种类还包括覆盖着苔藓或草皮，甚至全部由树木构成的建筑外墙。

苔藓和草皮外墙的建筑范例可见荷兰设计师奥瑟戈罗恩和英国视觉艺术家阿克罗伊德以及哈维的作品。

由法国艺术家爱德华·弗朗科伊斯设计的“花之塔”，沿楼面边缘安置了单个的大花盆，内植树木和灌木植物，这是一个非常有趣的植生墙范例。

还有一类植生墙由由结合了花槽的立面面板系统构成，例如盖塔·派西设计的日本大阪“有机建筑”。

隈研吾设计的日本小田原市“绿色铸造”建筑。

植生墙还可以由盆栽植物层或结合了花盆设计的新型建筑材料构成，例如由厄巴纳波利斯莫设计的西班牙“伊比沙花园”所采用的空心砖外墙。

或者还有最简单的设计，多伦多博物馆大楼，每层阳台上的花槽盒都能为建筑立面带来相当有冲击力的视觉效果——尤其是站在楼下向上仰望的时候。

立面支撑住植生墙和综合生命墙的对比

参量

立面支撑植生墙

综合生命墙

生命周期

超过100年，一些覆盖着攀援植物的历史建筑上的植被存活的时间更长。

生命周期为10-15年，通常比建筑物本身的生命周期短很多

维护

对维护的需求较少；主要是通过目检和对植物进行修剪

对维护需求较多；植物修剪定期对立面结构的融合度进行检测，需要灌溉系统。

结构支撑

离开建筑立面的轻型结构支撑（线材、丝网、花架）

较为明显的结构支撑；为建筑结构额外增加了恒载，需要将这部分重量计算在内

热性能/隔热

有一些热性能益处

较好的热性能益处

能源需求

低；植物通过自然长成的格局为建筑提供遮挡

中等；依靠自动灌溉系统，增加了维护需求，耗费较多的支撑结构用材

灌溉

由雨水天然灌溉，同时由人工和自动浇灌；通常安装补充灌溉系统

自动灌溉系统

最佳气候带

所有气候带

温带及热带气候带

成本

较经济

较昂贵

2.4植生墙的益处

植生墙所带来的益处可以分为“城市层面”（为建筑本身以外的城市社区带来的益处）和“建筑层面”（强调植生墙对建筑用户以及所有人带来的益处）。

这些益处取决于很多因素，例如地理位置、气候条件、建筑几何尺寸、朝向、植物种类，以及植生墙构成与系统。

⑴城市层面的益处

1　减少城市热岛效应

2　改善空气质量

3　碳封存

4　美学吸引力

5　为城市居民带来心理影响

6　提供生物多样性，营造自然动物栖息地

7　隔绝噪音

⑵建筑层面的益处

8　提高建筑能源效率

9　提高内部空气质量，过滤空气，促进氧化作用

10　健康益处

11　建筑外墙保护

12　减少室内噪音

13　农业益处

14　增加房产价值

15　提高可持续发展评级系统评分

◆可持续的土地开发

◆节水

◆能源与大气环境

◆材料与资源

◆室内环境质量

◆运营与设计上的创新

2.5植生墙的植物选择

选择合适的植物，这是植生墙系统设计最基本的构成元素。

为了保证植生墙的成功安装和性能发挥，在选择植物的时候需要考虑以下几个因素：

①植物耐寒性应适应项目所在气候区

在选择植物的问题上，推荐选用本土品种，因为这些植物对当地的气候条件有着天然的耐受性，而且对病害也有更强的抵抗力。

凉爽气候带的本土植物在植生墙中普遍对维护的需求要少于来自热带气候区的外地植物。

作为一项普遍法则，应当避免使用具有强烈扩张性的植物品种。

根据土地的自然环境，植生墙可以选用的植物范围相当广泛：

多年生和一年生草本植物，落叶植物和常绿植物，喜阴或者喜阳的植物，热带和沙漠植物等。

②垂直绿化中的彩色植物与环境的融合

③项目所在地的气候环境（气温、湿度，及受风情况）

④采光度和日光暴晒度（立面朝向及遮阳结构）

⑤年降水量（雨、雪、霜冻）

⑥生长期长度

⑦植物的生理特性（叶片密度、最大高度和重量、生长方式、生长速率）

⑧可行栽培基质的类型和质量

2.6植生墙的技术介绍

（1）结构支撑系统

立面支撑植生墙的支撑结构可分为平面和立体花架、挂网、网格、线材以及绳索，这些结构可以由多种材料构成，支撑系统可以作为独立的结构进行安装（篱笆和立柱），通常依靠在建筑立面上，或者以镶板的形式固定在墙体上。

综合生命墙结构与建筑立面相互结合，由现场浇筑的水泥、砌体、耐蚀金属框架结构构成。

这样的支撑系统应当有良好的防水性，以免水质污染建筑外墙。

结构材料需要精心选择，以免腐蚀和不良反应给植物健康带来影响。

（2）灌溉系统

在植生墙中，最常见的灌溉和输送营养方式是采用自动滴灌系统，与液态施肥系统相结合，通过水泵激活。

立面支撑植生墙可以采用饮用水、雨水，或综合污水回收系统的水来进行灌溉。

植生墙灌溉系统比较复杂。

需要根据个体进行详细的规划。

对于灌溉系统的选择，取决于植生墙的类型、系统高度、灌溉速率和频率、灌溉水源、灌溉水的储存和循环利用潜力以及设备的空间要求。

灌溉速率必须能正好保证植物的健康生长。

（3）维护

植物维护方案应当在项目早期阶段进行开发。

该方案应当说明要在三个层面上对植生墙进行周期性检查：

支撑结构与建筑外墙的结合情况，灌溉系统性能表现，植物健康。

维护方案应当为维护人员提供适当的入口，在植生墙前方提供足够的放置设备工具的空间。

维护团队需要：

检查植物病害、杂草生长状况以及虫害情况；修剪掉生长方向错误或在建筑外墙、屋顶材料内扎根的枝条；打薄过度生长或是乱成一团的植物；移除并重植生命墙模块中损坏的和生病的植物；进行土壤测试以确保适合的养分含量。

3.植生墙设计考量与限制

①气候考量

②建筑高度与建筑设计，过高的安装和维护费用

③建筑设计与垂直绿化的有机结合

④植物选择的考量，色彩搭配与落叶植物的清理问题

⑤限制，其他风险，待攻克的难题

4.案例介绍

①帕特里克•布朗克（PatrickBlanc）的家

如图所示，Blanc和GillesEbersolt合作在巴黎郊区建造了一个属于自己的植物家园。

Blanc说他还没有对他的家做一些特殊的室内设计，他所做的只是建立一个复杂的生态系统：

植物、鱼和水，这是他唯一热爱的东西。

他说：

“我们生活在这样一个时代，人们承受着各种各样的压力。

我认为人类和自然可以更加和谐。

当人们看到地铁中的植物墙时，变得更感性，它的作用远远超过了那些在花园中的植物。

”

对于热爱植物的Blanc来说，能够坐拥绿意之中享受亲近自然的乐趣，办公累了可以随时在绿意中小憩是最美好不过的一件事了。

②米兰垂直森林

项目：

博埃里建筑事务所（Boeri,Barreca,LaVarra）

地点：

米兰，意大利

年份：

2007年至今（2014年竣工）

客户：

HINESItalia

委托：

基于生态多样性的新型住宅综合体

面积：

40.000平米

技巧：

建筑设计

楼层：

D座，17层，80米；E座，27层，112米

建筑材料：

混凝土

植生墙类型：

在悬桁式阳台上安装的树木花槽

大都市重造树林项目，自然式垂直密植的典型项目，在垂直方向上复制了相当于一公顷的森林面积，以减少噪音和污染，并利用树荫降温，同时增强美观性；建筑所有立面的每一层都有悬桁式阳台，在上面的花槽中种植乔木和灌木，并起到围护的作用。

有900余棵树（3，6，9米高），4000余株灌木以及15000株多年生植物，藤蔓，花卉，根据阳光，高度等因素确定分布在建筑上的位置。

植物的灌溉由经过过滤的生活污水完成，并且循环利用，从而促进了空气的流动，进而减少了整栋建筑空调的消耗。

③OfficeShow:

东京PasonaGroup办公室

建成时间：

2010年

高度：

34米

楼层：

9层

总建筑面积：

20000平方米

建筑功能：

办公

建筑材料：

钢筋混凝土

植生墙类型：

建筑立面支撑植生墙（金属网）

垂直农场

目前效果：

提高了员工12%的工作效率，并减少了23%的患病率。

KonoDesigns公司整修了一栋50年历史的办公楼，增加了43,000平方英尺的都市绿化带以及200多种谷物、水果和蔬菜，这些果蔬谷物可直接采摘，成为公司食堂的盘中餐。

在一些区域种植落叶植物，在冬季能够增加吸热和采光；在各层1.8米宽阳台内的花槽中放置“超级土壤”栽培基质，用于培养植物，且植物会由特别的培养方法朝着室外墙壁方向生长；采用自动滴灌喷雾灌溉系统，夏季每天浇灌两次（早晚）。

5.反思

由于植物墙的安装与维护的技术要求和成本都较高，所以目前公布的节能报告并不准确，高层建筑的垂直绿化要得到普遍推广还有很长的路要走。

在实际设计中，有很多失败的案例不得不引起我们的警示，若没有科学的规划就不要实行相关的实际操作，否则会造成极大的浪费损失。

可是，我们已经可以明确地感受到建筑的玻璃幕墙美学已经被植生墙的生态美学渐渐影响。

批评家的反驳一直未停止。

其中一方面是关于生态美学与传统美学的争论。

反对人士认为，不否认垂直绿化的生态功能，但是并不允许让单一的生态美学来绑架我们的景观，我们应该将生态学融入传统的要素之中，根据人类熟悉的文化信仰和习俗，来重构、重建我们的景观。

6.参考文献

[1]安东尼·伍德，帕亚姆·巴拉米，丹尼尔·萨法里克.高层建筑的垂直绿化[M].广西：

广

西师范大学出版社，2014.

[2]克里斯托弗·吉鲁特，思考景观——建构、解构、重构[J].景观设计学，2011，（5）：

30-33

[3]张成业，胡振宇，周立.超高层建筑垂直绿化研究[J].南京工业大学.

[4]仇淑芳.浅析垂直绿化中植物的色彩搭配[J]