漫谈建筑设计之下沉式生态广场与新科技新材料

王 珊

（天津市建筑设计院，天津 300074）

1 前言

很久以来我们都为自己的工业化、城市化进程的加快而欢欣鼓舞，我们的科技在迅猛发展，社会物质空前的丰富，但人的欲望是无止境的，如今我们想要的越来越多，而我们的生存环境却越来越恶劣。极端气候与地质灾害越来越频繁地造访我们美丽的地球，有些地区人类的生存濒临危难的困境。由于视角不同，每个人的感悟不同。作为建筑师，我越来越深刻的理解到“浪费型的设计会对环境造成危害”这句忠告的含义。2009年初，在亲身参与了一个具有商业功能的下沉式广场设计工作后，与大家分享一下我在建筑设计中对下沉式生态广场建筑与新科技新材料的不断认知。城市化进程不断破坏着自然环境，动植物赖以生存的领地被一点点侵占，绿地越来越少，而下沉式生态广场为我们的室外绿化提供了一个解决方案，不仅在当今拥挤的城市环境中给大自然保留了空间，还在节能环保及生态领域，做出有益的探索和尝试。

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2 我们的现状与迫切的需求之间的矛盾

曾经中国以地大物博人口众多而自豪，但多年后蓦然回首却发现在我们极端粗犷的使用我们的自然资源后，我们变得贫瘠了，曾经芳草萋萋的大片草原已成为罕无人迹的荒烟大漠。生活在城市中心的我们寻找一方绿洲回归自然的愿望是如此强烈，于是自然生态结合实用功能的下沉式广场建筑越来越多的走进了我们的生活。例如，天津的空港物流加工区现在以电子信息工业园、生命科学工业园、汽车零配件工业园、新材料工业园、高科技创业园等颇具特色的园区最为著名，然而这里还曾以寸草不生的盐碱地而出名，曾几何时，在这里想种活一棵植物都很难，因为盐碱的侵害会使植物很快死去，同时由于身处盐碱地，即使种植一小块草坪也需更换土壤，草坪生长需水量大，维护管理成本较高，要做大面积的绿地广场比登天还难。但随着发展，这里似乎更需要具有净化空气、调节气温、保持水土、涵养水源、防风固沙等功能的大面积绿地。而且空港物流加工区是高度开放的外向型经济区域，具有加工制造、保税仓储、物流配送、科技研发、国际贸易等特殊功能，在这个庞大的区域总不能常年见不到绿色植物？所以，势必要我们通过高科技手段应用新材料，将这里大片盐碱地变成绿洲，改善这里的生态环境，使其成为人们工作生活的宜居之地。虽然很多设计师已意识到种植屋面防水技术是种植屋面系统的关键所在，但是国内现存的种植屋面的做法非常有限且不成熟，种植屋面漏水的现象严重。在大力发展种植屋面的今天，如何设计出可靠的种植屋面系统，如何正确选用种植屋面系统材料，是否可以继续延用原来的常规做法，已经成为摆在设计师面前的棘手问题。由于种植屋面系统的设计在国内需要建筑设计师与园林设计师两个专业相互配合，但脱节的现象时有发生，建筑设计师对园林知识了解甚少，例如，种植屋面结构荷载设计、排水系统设计、植物的抗风固定设计等都会遇到困难；相对而言园林设计师也极少考虑屋面类型、结构分区……随意设计园林小品等，这样势必会造成系统不匹配，甚至会造成某些构件破坏。目前国内种植屋面根阻防水技术没有适应新时期的相关标准规范和设计图集，因此建筑设计师只能凭经验摸着石头过河，普遍缺乏科学的依据。

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3 必须通过科学的手段寻求解决矛盾的方法

由于城市用地的稀缺，我们利用地下空间做出商业建筑、停车楼、城市紧急避险场所等地下建筑。下沉式建筑较比一般地下建筑有着利于疏散、可天然采光、自然通风等优势，其建筑物上覆盖的土壤和植被，既能阻隔夏季阳光的直射，避免室内温度过高，也能减少冬季热量从建筑屋顶大量流失，从而起到自然形成冬暖夏凉的宜人环境，减少人们对空调的过度依赖，从而达到节能的效果。屋顶平台上的植被可以制造出一片绿荫，成为人们休闲娱乐放松心情的场所，真正做到绿色生态环保与建筑使用功能有机结合。在欧洲尤其是在德国，种植屋面的系统技术相当成熟，有着超过160年的历史。直接学习吸收欧洲，例如，德国的种植屋面先进经验，学习和应用国外的种植屋面系统技术，洋为中用无疑是目前解决问题的最佳途径。对于如何在屋顶种活种好植物，我们也请教了国内外有关专家，他们在长期的摸索与实践中总结了一整套切实可行的办法。我们可以把这些宝贵的经验以及新科技新材料结合到建筑设计中，应用于大面积的种植屋面上。

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种植屋面构造做法中，主要包括钢筋混凝土结构层、找坡层、保温层、防水层、防排水保护层、排盐碱过滤层及种植土壤等。对应用于种植屋面的建筑材料尤其要优中选优，保温材料优应选择憎水材料，而最重要的是防水材料的选择，我们常见的民用建筑屋面，经过雨季几场大的降水过程，几乎有不同程度的渗漏，加上有些保温隔热的做法不当，为此几乎所有人都不愿意住在楼房顶层。那么种植屋面要接受的考验就不仅仅是每年几场雨水的洗礼，而是常年的给植物浇水灌溉的问题和植物根系无孔不入的侵害。有些植物根系为了自身的生存本身就具有一定的腐蚀性，利用这些腐蚀性抓住岩层吸收其中的营养和水分，这就是我们常常看到即使悬崖绝壁也常有藤蔓植物附着的缘故。由于植物的这些特性，若是防水层出现问题，那么建筑的使用功能就不能正常发挥，如果地下建筑为黑号站、红号站等电气用房，那么还有造成重大事故的隐患。随着科技日新月异的发展，许多新材料也应运而生。例如，雨虹新研制的耐根穿刺防水卷材，利用化学阻根、铜离子阻根、物理阻根的原理，根据植物根系的生长情况选用不同的材料，对下沉建筑顶板起到防水和阻止植物根穿透的双重作用，可谓一举两得。此外，天津市有关科研部门开发了不同配比的由复合材料组成的耐旱草坪基质，吸水性强、质地轻、对肥料、水分具有缓释作用，这种节水耐旱草坪成本较低、生长周期长，操作便捷、适用性强，可直接铺设在盐碱地上，不必更换新土。还可以工厂化大规模生产，生产效率高效益。

由于分工不同，所以在下沉广场种植屋面这种涉及到几个专业配合的问题时，需要我们具有团队合作、高效沟通的科学管理手段，以对工程、对社会高度负责的职业精神，从各方面管理风险、控制风险。例如，除了建筑设计师和园林设计师的密切配合之外，对于结构专业的工程师来说，种植屋面结构同时要承受“活荷载”和“静荷载”，静荷载由所有的构造层共同组成，如屋面防水层、保温层、保护层、砾石以及排水层、过滤层和植被种植层，要考虑这些构造层所用材料饱和水状态下的密度，另外要考虑植物本身产生的逐渐增加的荷载和灌溉及运输产生的附加荷载等。

目前，我国的建设部门和设计部门已意识到我们在种植屋面防水技术领域的落后，还没有可以遵循的标准和规范，因此，正在大力鼓励并推动相关标准和规范的制定编写工作。例如，正在编写及修订的种植屋面相关规范有：《种植屋面防水施工技术规程》、《建筑种植绿化标准图集》、《绿色屋面系统用防水材料》等等，相信不久我们就会拥有一系列新的国标、地标和行业标准。

4 结束语

科学技术是第一生产力，科学技术的突飞猛进，给世界生产力和人类经济社会的发展带来了极大的推动力。科技创新越来越成为当今社会生产力解放和发展的重要基础与标志，越来越决定着一个国家、一个民族的发展进程。作为建筑设计师同样需要与时俱进，为了走在科技创新的前沿，我们要不断的学习新知识、新技术，与企业家、科学家一起努力奋斗，使我们的民族越来越昌盛，在日益激烈的国际竞争中立于不败之地。感谢我院经常请雨虹、科顺、润生、卓宝等一大批优秀的企业科研工作者与我们一起研讨建筑设计与新科技新材料的应用，使我们可以分享到彼此的劳动成果，服务社会、造福社会。

1 《建筑防水技术》

2 《种植屋面工程技术规程》（JGJ155－2007）