城市垂直綠化設計與建造研究.pdf

83 園林與花卉 上海農業(yè)科技 羅茂嬋 等 城市垂直綠化設計與建造研究 2022 6 83 85 收稿日期 2022 06 06 城市垂直綠化設計與建造研究 羅茂嬋 1 楊京鋒 1 吳雯雯 2 1 南通市綠化造園開發(fā)有限公司 南通 226001 2 南通科技職業(yè)學院 南通 226007 隨著我國城市化進程的深入推進 城市中的建 筑越來越多 且城市地區(qū)的地面基本為不透水的地 面或道路 這在一定程度上加大了城市綠化的建設 難度 而隨著城市居民越來越注重綠色和清潔的環(huán) 境 垂直綠化因具有提高城市綠化覆蓋率 增加綠 化面積的優(yōu)勢 成為了城市綠化的主要發(fā)展方向 垂直綠化又稱立體綠化 是與地面垂直 在立體 空間中進行的一種綠化方式 該綠化方式充分利用 空間優(yōu)勢 采用具有攀援 纏繞 吸附和下垂等功 能的植物 沿著建筑或者其他結構的表面 攀附 固 定 貼植 垂吊 形成垂直面的綠化 從而提高環(huán) 境綠化率 增加環(huán)境綠化量 1 因此 垂直綠化是城 市綠化發(fā)展的必然趨勢 未來將有越來越多的城市 實施垂直綠化 在此背景下 筆者擬在總結垂直綠 化的表現(xiàn)形式 發(fā)展及其優(yōu)點的基礎上 對城市垂 直綠化的主要構成和設計 施工 維護等方面的技 術要點進行介紹 以期給我國從事城市垂直綠化研 究和建設的相關人員提供參考和借鑒 進而促進垂 直綠化在城市綠化中的進一步推廣應用 1 垂直綠化的表現(xiàn)形式和發(fā)展 1 1 垂直綠化的表現(xiàn)形式 垂直綠化又稱垂直花園 以植物墻為主要表現(xiàn) 形式 包括各種植物或蔬菜墻面 一般分為牽引式 植物墻和支撐式景觀墻兩種 其中 牽引式植物墻 是將植物定植在地面 利用植物的攀援性能或利用 簡單繩索等固定方式 引導植物長滿整面墻壁或立 體空間 支撐式景觀墻主要通過在垂直墻面或立體 空間中安裝支撐結構 這種支撐結構通常由塑料容 器 土工布 砌塊 苗床 框架槽 石籠 網格 蜂 窩 布袋 配套灌溉系統(tǒng) 栽培介質和植物組成 來 種植植物 達到綠化的效果 垂直綠化應用的植物 大多是能在墻壁本體結構上或沿著墻壁進行生長的 小草本植物 如常春藤 爬山虎 苔蘚和地衣等 應 用其他植物則需要一些支撐或者固定結構 1 2 垂直綠化的發(fā)展 1 2 1 世界垂直綠化的發(fā)展 垂直綠化最早可追溯到公元前 600 年的巴比倫 空中花園 自此之后 垂直綠化得到了不斷發(fā)展 多 種植物和技術也不斷在垂直綠化中得到使用 例如 古羅馬時期 人們在花園的棚架和別墅的墻上使用 了葡萄藤和攀緣的玫瑰樹 20 世紀 20 年代 英美等 國將園林風景與植物栽培結合起來 使用了藤架 格 架結構和攀爬植物 1988 年 不銹鋼電纜在綠色外 墻立面上開始使用 20 世紀 90 年代 電纜和鋼絲繩 網系統(tǒng)及模塊化網格板系統(tǒng)被設計與使用 1993 年 加州的環(huán)球影城步道首次大規(guī)模使用了新的網格面 板系統(tǒng) 1994 年 加拿大多倫多的建筑大廈 室內 生活墻 使用了生物過濾系統(tǒng) 截至目前 大概有 30 種以上的不同垂直綠化模塊化系統(tǒng)得到了廣泛使 用 2 1 2 2 我國城市垂直綠化的發(fā)展 我國城市垂直綠化起步較晚 1983 年 長城飯 店的屋頂花園是我國較早報道記載的垂直花園案例 隨著我國城市化進程的深入推進 尤其是 2008 年我 國舉辦奧運會后 我國城市垂直綠化得到了快速發(fā) 展 在屋面 屋頂 立交橋 高架等立面均應用了 摘 要 垂直綠化是與地面垂直 在立體空間中進行的一種綠化方式 隨著城市居民越來越注重綠色和 清潔的環(huán)境 垂直綠化成為了城市綠化的主要發(fā)展方向 現(xiàn)在總結垂直綠化的表現(xiàn)形式 發(fā)展及其優(yōu)點的基 礎上 對城市垂直綠化的主要構成和設計 施工 維護等方面的技術要點進行介紹 以期給我國從事城市垂 直綠化研究和建設的相關人員提供參考借鑒 關鍵詞 垂直綠化 分類 優(yōu)點 設計 維護 中圖分類號 S731 2 84 垂直綠化 同時 隨著我國垂直綠化相關文件規(guī)劃 如 北京市屋頂綠化規(guī)范 上海市綠化條例 等 的發(fā)布 建筑師和園林景觀研究設計人員數(shù)量的增 長 以及社會對城市垂直綠化關注度的增加 我國 城市垂直綠化的發(fā)展 研究水平和規(guī)范標準得到了 進一步提升 城市垂直綠化高質量作品案例數(shù)量也 在不斷增加 3 但是 目前我國大部分城市對垂直綠 化的重視和應用仍不足 在城市垂直綠化專用植物 品種的育種與垂直綠化創(chuàng)新設計等方面也存在短板 2 城市垂直綠化的優(yōu)點 研究表明 城市垂直綠化具有提升城市景觀效 果 營造健康生活環(huán)境 生態(tài)效益顯著 經濟效益 潛力巨大等優(yōu)點 4 5 2 1 提升城市景觀效果 城市垂直綠化的主要目的即是提升城市景觀效 果 提高城市美化水平 這是因為綠植能與城市建 筑形成鮮明的視覺對比 其作為普通墻壁的綠化裝 飾進行應用 能優(yōu)化高樓大廈的鋼筋混凝土環(huán)境 再 加上其為城市建筑和街道提供了季節(jié)變換的效果 可以給予城市居民一種親近大自然的感覺 從而提 高城市居民視覺上的景觀效果和美化程度 2 2 營造健康生活環(huán)境 城市垂直綠化使用了大量植被 而植物景觀有 助于城市居民緩解生活壓力和恢復精力 從而提高 人體對疾病的抵抗力和康復率 同時 城市垂直綠 化有助于改善空氣質量 降低了人們患病 如癌癥 中風 抑郁 心臟和呼吸系統(tǒng)疾病等 風險 因此 城市應用垂直綠化有助于營造健康的生活環(huán)境 2 3 生態(tài)效益顯著 2 3 1 節(jié)能效果明顯 研究表明 城市垂直綠化可通過四種機制 植被 產生的陰影 植被提供的隔熱 基質通過蒸發(fā) 蒸 騰作用進行蒸發(fā)冷卻 對風的阻隔 為建筑進行降 溫保溫 達到被動節(jié)能的效果 例如 合適的綠墻 景觀設計可以保護建筑免受冬季風和夏季太陽的影 響 從而可以節(jié)約多達 25 的取暖和制冷能耗成本 建筑的價值也會增加 10 15 植物墻可以降低建 筑物表面溫度最高達 15 城市垂直綠化的節(jié)能效 果主要取決于綠植覆蓋百分比 覆蓋建筑表面的植 物葉片密度等 2 3 2 改善空氣質量 研究及實踐表明 城市垂直綠化使用的綠植 能 有效清除城市空氣中的有害氣體和顆粒污染物 尤 其是能顯著降低城市汽車和工業(yè)等產生的有機化合 物污染 從而改善空氣質量 2 3 3 降低城市熱島效應 廣泛應用垂直綠化的城市 尤其是垂直綠化設 計應用合理的城市 大部分的太陽輻射可被植物濃 密的葉子攔截和吸收 從而大大降低城市熱島效應 2 4 經濟效益潛力巨大 城市應用垂直綠化 可減少氣候對建筑的影響 減少建筑因紫外線而老化或損壞 延長建筑的使用 壽命 降低建筑外墻涂料成本 減少建筑的能源消 耗 再加上大部分綠色植物本身也具備一定的經濟 價值 故城市垂直綠化的經濟效益潛力巨大 3 城市垂直綠化的主要構成 不同類型的城市垂直綠化的構成是不同的 其 主要構成包括以下幾個方面 1 植物材料 應用 的植物種類需依據當?shù)氐臍夂驐l件 主要是太陽輻 射 光照時長 綠化的位置和大小 植物的特征特 性 植物的顏色 質地和生長習性 而定 例如 植 物應具有緊湊的株型 以便提供厚而密的覆蓋效 果 植株較短的植物應具有淺纖維根系 且要求生命周 期長 根據綠化位置的不同 植物應能耐受充足的 陽光或充足的陰影 城市垂直綠化常用的植物有爬 山虎屬 小繡球屬 蓼屬 忍冬屬 鐵線蓮屬 迎春 花 西番蓮 蝴蝶蘭屬 蘆筍屬 蕨類 西紅柿 辣 椒 黃瓜 豌豆 生菜等 2 種植基質 垂直綠化 上植物生長和固定的基質可以是有機物 如土壤 也可以是無機物 如巖棉等 更可以直接使用營養(yǎng) 液進行水培或霧培 3 灌溉系統(tǒng) 城市垂直綠化 一般使用滴灌 箭灌 噴灌等方式 也可以使用水 培或霧培的方式 4 防水屏障 為防止建筑的外 立面受潮或滲水 常采用工業(yè)的防水材料和防水方 式 5 結構支撐 城市垂直綠化的結構支撐大多 使用外部金屬材料設計 且為有效支撐城市垂直綠 化 還需對建筑的結構荷載進行計算和設計 6 照 明 為促進植物的自然生長 城市垂直綠化需充足 的光照 一般由自然光源 太陽 或人工光源 如 金屬鹵化物燈 高壓鈉燈和 LED 燈 來提供 4 城市垂直綠化的設計 施工與維護 4 1 設 計 在城市垂直綠化工程實施之前 需進行充分的 規(guī)劃和設計 應充分考慮當?shù)氐臍夂驐l件和垂直綠 化的實際需求 根據可利用的植物材料 植物具有 其特異性 不同的植物搭配能創(chuàng)造出不同的景觀效 上海農業(yè)科技 SHANGHAI AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 2022 6 85 果 設計出相應的支撐結構 選用正確的植物品種 由于牽引式植物墻和支撐式景觀墻的設計有所不同 6 現(xiàn)分別進行介紹 4 1 1 牽引式植物墻 牽引式植物墻一般由種植槽 牽引繩索 灌溉系 統(tǒng)和植物構成 其設計相對簡單 再加上透光 透 氣性好 可選用多年生 存活時間較長 易于養(yǎng)護 管理的綠化植物 例如 可將攀援植物直接種植在 地面土壤中 使其利用雨水進行生長形成植物墻 4 1 2 支撐式景觀墻 支撐式景觀墻的設計主要是考慮支撐結構和植 物選擇 具體為 1 支撐結構 主要包括隔離和 防潮材料 栽培基質等 城市垂直綠化一般使用 PVC 等塑料板對墻壁和綠化植物進行隔離和防潮 PVC 隔離板與無紡布等配套使用 可保有一定濕 度 且水分分布較為均勻 植物直接定植在無紡布 上 這種方式不需要使用基質 且結構比較輕 總 體重量小于 30 kg m 2 城市垂直綠化還可以使用 成型可疊加的栽培盒 栽培盒里填充基質或無紡布 等材料 植物直接定植在栽培盒中 以串聯(lián)或并聯(lián) 方式形成植物墻 2 植物選擇 支撐式景觀墻的 外墻景觀和內墻景觀的植物選擇區(qū)別較大 其中 外 墻景觀主要考慮植物一年四季的景觀效果 基于不 同植物的顏色 花期 紋理 圖案和大小等特征 將 不同植物高密度地種植在一起 以達到最優(yōu)的視覺 效果 且要求植物的生長位置正確 一般需提前設 計好外墻的藍圖和效果圖 然后選用合適的植物 內 墻景觀則重點考慮植物的耐陰性和對空氣的過濾吸 附能力 一般優(yōu)先選用有利于改善室內空氣質量的 植物種類 4 2 施 工 為易于施工 且鑒于城市垂直綠化中花卉 草本 植物和蔬菜的種植方法不同 如使用花塔 花盆和 植物墻 7 在施工前 需根據設計 提前制作相應 的模塊或栽培架 然后在施工時 配套安裝相應的 自動或手動灌溉系統(tǒng) 灌溉系統(tǒng)的流量和強度以及 灌溉制度與太陽輻射值強度成正相關 一般外墻的 直接日照強度要大于 1 000 Lux 植物墻每天的耗 水量為 2 5 L m 2 并要在內墻植物中安裝 LED 燈或普通日光燈 以進行補光 內墻的光照強度為 300 500 Lux 而大部分植物生長需光照強度超過 900 Lux 值得注意的是 為降低后期維護成本 在高層建筑的垂直綠化施工時 建議使用自動灌溉 系統(tǒng) 4 3 維 護 具體為 1 植物修剪更換 有些植物在生長多 年后會逐步老化 或因病蟲害發(fā)生而長勢不好 需 及時對植物進行修剪更換 同時 有些攀緣植物因 長勢過旺 擋住了窗戶或遮住了其他植物 甚至對 建筑產生了不利影響等 也需及時進行修剪更換 2 為促進植物自然生長 確保景觀效果 需定期 預防性地噴灑一些病蟲害防治藥劑 3 對植物支 撐架和灌溉系統(tǒng)需進行定期養(yǎng)護 主要是檢查其強 度 進行防銹加固 以及解決滴灌頭堵塞 老化 破 損等問題 5 結 語 垂直綠化是我國城市發(fā)展過程中新出現(xiàn)的研究 領域 其涉及建筑 植物以及居民等多個主體 故 要根據不同城市的氣候條件 文化和實際需求 開 發(fā)應用景觀化程度高 建設和維護成本低的垂直綠 化 在未來 需主要對城市垂直綠化的隔熱性能 耐 久性和維護便捷性 植物材料的育種與創(chuàng)新設計 建 筑結構和支撐結構 包括材料 尺寸 基材類型 組 成 以及兩者與垂直綠化之間的耦合關系等 進行 進一步研究 以期促進城市垂直綠化的進一步推廣 應用 參考文獻 1 陳藝文 城市垂直綠化設計研究 D 青島 青島科技大學 2021 2 張永玉 模塊化垂直綠化技術及應用 J 現(xiàn)代園藝 2022 45 5 76 78 3 王遠 喆 城市垂直綠化的功能和影響以及我國發(fā)展現(xiàn)狀 J 價值工程 2020 39 4 59 60 4 趙濤 姚東 王志杰 等 高原地區(qū)垂直綠化對建筑節(jié)能的 影響 J 甘肅科技縱橫 2022 51 1 49 51 5 史潔 周雨彤 張玉潔 等 垂直人造綠植建筑表皮對室內 熱環(huán)境影響測試研究 J 建筑科學 2022 38 2 160 170 6 史蒙蒙 垂直綠化在城市景觀設計中的應用研究 J 建材 發(fā)展導向 2021 19 12 47 49 7 周建斌 裝配式垂直綠化施工技術淺析 J 中國住宅設施 2021 11 95 96 上海農業(yè)科技 SHANGHAI AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 2022 6