垂直綠化在城市高層建筑中的應用

高層建筑的最大特征是其豎向外表面積遠大于其平面占地面積，建筑垂直綠化不僅能有效提高綠化覆蓋率，而且與我國綠色建筑的設計理念相符合，是解決空氣污染、生態失衡、建筑能耗過大、城市災害加劇等問題的一條有效途徑。垂直綠化是利用植物材料沿建筑物立面或其他構筑物表面攀扶、固定、貼植、垂吊形成垂直面的綠化。

垂直綠化技術應用于低層、多層建筑已經比較成熟。然而，隨著建筑高度的增加，建筑小環境發生改變，垂直綠化技術是否能同時適用于高層建筑？高層建筑與垂直綠化能否作為整體進行一體化設計？

1         垂直綠化現狀與案例

早期主要是藤蔓式墻體綠化，是攀爬的藤本植物吸附墻體或纏繞線條網格等綠化方式。1927年，澳大利亞以法律形式規定，如果需要建造圍墻，必須采用植物墻。近20年來，一些國家陸續制定立體綠化的政策法規，上海市在1998年制定了《垂直綠化技術規程》。在近幾年的相關研究中，有介紹上海世博會場館垂直綠化的設計經驗，城市立體綠化的設計理念；也有總結典型的垂直綠化實例和經驗，介紹垂直綠化系統的原理，吳玉瓊結合垂直綠化實例，對垂直綠化技術的應用進行了研究；還有研究總結了模塊式墻體綠化特點、模塊支架與墻體的構造措施，分析垂直綠化對建筑節能和城市微氣候的影響。

傳統垂直綠化的高度由植物的攀爬特性決定，但攀緣植物的生長高度是有限的，因而在高層墻面綠化過程中會有一定的困難，且植物生長需較長時間。武漢理工大學綜合樓的攀緣植物在多年后爬上了八層樓的高度（圖1）。圖2為英國圣安德魯斯小鎮一角垂直綠化。

上圖1  武漢理工大學綜合樓植物墻圖片

上圖2  英國圣安德魯斯小鎮一角垂直綠化植物墻案例

垂直綠化新技術則突破了高度的限制，可達到的墻體的高度不由植物特性決定，而是由結構系統控制。垂直綠化技術包括模塊式墻體綠化及鋪貼式墻體綠化。模塊式墻體綠化是將帶有種植容器的模塊化構件安裝到墻體上或釆用獨立的可拆卸的構架支撐，在模塊中種植植物實現墻體的綠化。鋪貼式的墻體綠化直接將植物的生長基質鋪貼在墻上，在生長基質上種植植物，灌溉系統為植物提供溶液肥料和水份。新技術具有標準化生產和大規模快速安裝組合、即時成景、圖案可控、方便維護、適用范圍廣等特點。模塊的剛韌度高、抗老化、重量輕、還可回收利用，可以適應絕大多數氣候。

2010年上海世界博覽會的主題館，其東西立面墻體上使用了可拆卸模塊式墻體綠化，墻體的綠化覆蓋面積達到了5000m2，高26.3m。采用壓力補償式滴頭和滴箭形式，滴灌管道布置于墻體背部，滴箭則由種植盒槽背部的孔中插入介質。初步估算，該綠墻可實現年滯塵量870t、年固碳量175t、年減排CO2量96t，并能在夏季節省空調用電125000KW/h。

英國倫敦雅典娜大酒店是用綠色植物覆蓋了的8層樓（圖3）。墻體由1.2萬棵綠色植物組成，在墻面上鋪設了一層鋁制框架起固定作用，在鋁層上又加上了一層塑料，在塑料表面鋪上了合成纖維以便植物能夠扎根。植物中有80%為常綠植物，20%為季節性植物。

上圖3  英國倫敦雅典娜大酒店植物墻案例

智利CONSORCIO-SANTIAGO大廈垂直綠化，17層，高74m（圖4）。1993年設計采用垂直藤蔓植物形成“豎直棚架和雙層綠色外墻”，棚架搭建在建筑墻外1.4m處，這段空隙為上升氣流循環提供了充足的空間，同時也用來安放植物生長所需的土壤和自動灌溉系統，并更有利于清潔人員對植物進行修剪，消毒和施肥。

上圖4  智利CONSORCIO-SANTIAGO大廈垂直綠化植物墻

2         垂直綠化優點

高層建筑垂直綠化的優點已越來越為人們所認識：垂直綠化的占地面積少，綠化面積大，可以凈化空氣，城市中綠化較好的區域，灰塵總量比沒有綠化的區域可能減少50％甚至更多。垂直綠化是鳥類和昆蟲的棲息處，提升了城市的環境質量。通過合理的設計，垂直綠化還可以為人們提供綠色食品。

垂直綠化可以減少建筑能耗，節省能源。垂直綠化可以減小慢風的速度，改變風的方向，抑制陽光反射，減少光污染，減少輻射，起到保溫隔熱作用，減低城市的熱島效應。綠色植物可以隔音和減少噪聲污染，可能減少噪聲5~10d B。

垂直綠化具有顯著的可識別性外觀，是建筑師創造建筑外表皮的新選擇，可創造出全新的建筑立面形象和別具一格的建筑空間感受。垂直綠化的景觀效應明顯，提升城市美感，給人類的心理帶來滿足感、放松感、精神活力感和暢快感，使生活更加貼近自然，更有益于人們的健康。

雖然高層建筑垂直綠化的成本費用較高，垂直綠化的質量保證、高空操作、對環境的適應性和后期維護的局限性制約著垂直綠化的發展，但是它有助于建筑產品的增值，可使建筑升值15%~20%。

  3   垂直綠化設計要點

高層建筑其外部環境與低層、多層建筑有很大不同，如風壓變大、日照更強、溫度變化明顯、防火抗震要求更高。高層建筑垂直綠化要考慮的因素有其特殊性。

3.1  植物與種植

（1）植物類型與選擇

常見的藤本類攀緣植物具有吸盤或吸附根，如落葉藤本類有紫藤、葡萄、爬山虎等，常綠藤本類有常春藤、金銀花等。植物選擇主要注意以下幾點。

①適合高層建筑的植物要求。應選用根系牢固，枝葉不易脫落的植物，不宜栽植過于高大以及容易掉落枝葉和果實的植物。在建筑底部配置喜歡溫暖潮濕環境的植物，中部選用對排水性要求高的植物，到了建筑頂部則要配置易生長、好護理、耐寒耐旱以及抗風的植物。建筑物南墻面應選擇喜陽的落葉樹種，在冬季可吸收較多的太陽輻射熱，如凌霄、薔薇等。北墻面應選擇耐陰的攀緣植物，如中國地錦、常春藤等；西墻面綠化應選擇喜光、耐旱的植物，如爬山虎等；沿街樓房山墻等宜種植炮仗花、牽�；ā⑹\蘿等開花攀緣植物。模塊式植物在模塊中培養數月，直接運到現場便可安裝，快速成景，避免在栽培初期被強風吹損，便于更換、利于維修、操作簡便。配置植物要就地取材和因地制宜，選擇適合當地氣候特征的鄉土植物。

②適合綠化目的選擇植物。為了降低墻體和室內溫度，可選用生長快、枝葉茂盛的爬山虎、五葉地錦、薔薇、常春藤等其中的一種或兩種；如果樓房臨街，主要防止灰塵進入室內，就宜選用葉面粗糙且密度大的攀緣植物，如爬山虎、中華獼猴桃等。為了全年都有景觀，應進行植物搭配，根據使用功能采用灌木、一年生和多年生草本植物和季節性植物，或根據審美要求搭配花葉類植物。

（2）種植基質的選擇

種植基質也稱植物生長介質，新型植物生長介質有人工復合土壤、泡沫基質、纖維基質等。種植基質在垂直綠化中起的作用主要是固定植物、保持水分、根系通氣和提供部分營養，還應滿足植物生長的條件，如貯水能力，也要有很好的滲透性，同時要有一個長期充分的根生長空間，且應無異味、不易滋生病蟲害。 高層墻體或陽臺施工時可預先設置適當尺寸的種植槽，在其內裝入適量土壤或其他生長介質。同時設計供肥水裝置，在底部設置排水孔。高層垂直模塊式種植基質還應該具有質量輕、含水率一般、肥效較長等特點。采用耐風雨、抗腐燭、壽命長的塑料或金屬等材料制成的種植容器，固定安裝在支撐骨架與墻體上，也可拆卸及獨立于墻體，環�？裳�環利用。

（3）灌溉系統

人工灌溉是最原始的灌溉方式，同時也是非常方便、廉價的灌溉方式。但是這種灌溉方式需要時�？垂苤参�，并且對個人的植物養護知識要求較高，需要控制澆水量。

自動化灌溉系統根據植物生長的不同階段，不同的氣候條件自動循環供給植物生長所需的水分和養分。機械噴灌是在建筑立面上架設管道，通過安裝動力設施將水噴灌到植物上。滴灌法通過控制水壓，使水緩慢地滴灌到土壤中，利用溫度和濕度傳感器自動開啟澆灌系統，不僅用水節約，滴灌效果也較好。高層垂直綠化在上層適合自動化灌溉和機械噴灌。

（4）后期維護措施

高層垂直綠化使植物脫離了地面，在更薄更小的空間生存，需要精心地定期維護以確保植物生長。維護的內容包括：種植模塊的檢查與維修，灌溉和排水。

大多數植物在生長期及高溫季節，應經常澆水，但應避免水分過多。可將肥料溶于水中，再通過灌溉系統澆灌植物。如果植物長期不施肥或施肥不足，會引起葉黃的現象；施肥過多，植物吸收不了把根系燒傷，吸收水份過少也會導致葉黃。

植物的病蟲害主要是葉斑病。如果是室內的植物，應保持室內通風透氣，及時噴藥預防。要及時替換單個病害模塊，定時進行修剪梳理、液體肥料、植物健康狀況檢查等。

3.2       安裝構架與墻體構造

（1）       安裝構架

大尺寸墻體的綠化，需要按照安裝構架、種植植物、安裝種植模塊的順序進行施工。安裝構架大部分采用鋼托架或金屬網格狀垂直支架和水平支架的組合，支架通過螺栓和焊接固定在墻體上�；蛘咴趬�體上預留種植槽、種植平臺，綠化的重量由建筑承重墻所承擔。

高層模塊式綠化系統重量也可以由完全獨立的、不依附建筑墻體的支撐骨架系統所承擔，支撐骨架將自身重量及綠化植物重量傳到地面。建造時首先安裝支撐骨架，然后通過滑道、卡槽等方式安裝種植模塊，隨時可以進行拆卸或替換。

（2）       墻體構造

高層建筑垂直綠化應充分考慮到墻體的結構、構造和材料特點，區分可承重的厚外墻和非承重的輕質外墻，考慮是否對墻體（含施工縫）進行防潮和防水處理，檢查墻體的表面是否光滑平整、沒有裂縫，保證框架安裝的牢固性。

種植模塊通過支撐骨架固定在承重墻上，如果墻體是非承重的，那么支架應當固定在梁或樓板上。在門窗洞口、墻身轉角以及模塊的上下沿都是防水防潮的重點部位，在頂部要進行收頭處理，底部進行排水處理。

3.3       平臺上的垂直綠化

高層建筑陽臺、窗臺、屋頂等平臺上的垂直綠化對美化環境起著很大的作用。陽臺、窗臺空間有限而且處于混凝土硬質材料之間，種植槽土壤相對較淺，在夏秋季節，蒸發量大，冬季則寒冷。這些環境特點、空間大小和形式等決定著應選擇抗旱、抗風、耐寒、水平根系發達的淺根性植物，并要求生長健壯、植株較小。高層建筑應采用分段分高度綠化的方法，分段安裝種植槽和種植模塊，并將灌溉用的水箱放置在建筑頂部。

3.4       建筑設計與綠化設計的結合

過去的綠化設計是在建筑物建成后再對其立面進行綠化設計，與建筑設計的相關性很小。新型垂直綠化系統，讓植物不僅僅是附加物，還是一種自然有機的建筑表皮材料，它更新建筑綠化的概念，帶來了新的設計手法。垂直綠化新系統有承擔荷載的功能，骨架和模塊的外加荷載計算和連接構造的設計是要考慮的問題。支撐骨架可通過挑梁的形式脫離建筑墻體，與墻面保持20mm以上的距離以保證植物墻與建筑墻體之間空氣的流通，防止建筑墻面受潮，從多個角度展現綠化植物。

高層建筑垂直綠化與風、陽光、周圍溫度與微氣候的相互影響比一般垂直綠化更大。應根據建筑所處環境、氣候、自身使用功能的不同、有無窗戶和陽臺、墻體的表皮、材料和結構的不同來進行設計和選擇不同的垂直綠化方法。

在設計初期要進行統籌設計，綜合考慮保溫、隔熱、通風、采光、防水、灌溉等問題，以期得到改善環境的效果。例如為了提高采暖地區住宅冬季室內溫度，減少外墻熱交換，可在陽臺窗內或在陽臺外加裝獨立的透明玻璃罩，增加植物的溫度和防止灌溉水管凍壞；在非洲等離赤道近的區域，由于氣候風俗習慣，通常選擇厚墻及無窗的設計，垂直綠墻植物作為熱阻墻，阻止熱空氣進入室內，同時起到降低室內空氣溫度的作用；溫帶濕熱地區的一些建筑適合設計成輕質外墻，有開窗和開敞陽臺，應選枝葉密集、有較高隔熱性、喜陽耐曬的植物，具有遮陽和降低溫度的作用。

在進行墻體綠化設計時，應該考慮建筑立面風格，盡量做到模塊類型和植物的種類與建筑搭配協調。根據不同類型的建筑墻體結構、不同風格的建筑墻面、建筑拐角等特殊要求，可以設計出相應的植物盒結構及尺寸。還可以在植物墻中添加一層隔音或隔熱材料，使植物墻達到更好的隔音隔熱效果。

藤蔓式墻體綠化對周邊環境的負面影響最小，是節能和最經濟的選擇，如能將攀爬植物與新技術的結構系統相結合，則可能出現更優化的垂直綠化系統。模塊式垂直綠化新技術，其構圖靈活性大，立面效果多樣，為城市增加生物多樣性，為室內外創造良好的自然條件，讓保溫節能特性達到良好的平衡。

高層建筑垂直綠化是將建筑設計、綠化設計、結構設計和機械加工、施工和維護都緊密地聯系在一起的新技術。

結語

關注各國垂直綠化實施的經驗，都離不開當地法律和政策的大力支持。為了快速推廣垂直綠化技術，我國政府應制定有利政策，加大政府支持力度，鼓勵民間資本投入，增強民眾參與綠化的意識。

國外的技術與國內的有所差異，不能完全照搬，應將其本土化，就地取材和因地制宜，配置鄉土植物，同時不斷改善技術，擴大生產規模，降低垂直綠化的造價。

鼓勵傳統的陽臺、窗臺、屋頂綠化和藤蔓式墻體綠化，加快發展各種平臺上的垂直綠化、模塊式墻體綠化及鋪貼式墻體綠化等新技術。鼓勵將垂直綠化納入高層建筑設計之中，在高層綠色建筑評價體系中提倡垂直綠化獎勵機制，同步設計同步施工，使之在格局、色彩甚至植物配置有統一的布局，更好地發揮垂直綠化的優勢。