城市垂直绿化设计与建造研究

罗茂婵 杨京锋 吴雯雯

(1南通市绿化造园开发有限公司，南通 226001；2南通科技职业学院，南通 226007)

随着我国城市化进程的深入推进，城市中的建筑越来越多，且城市地区的地面基本为不透水的地面或道路，这在一定程度上加大了城市绿化的建设难度。而随着城市居民越来越注重绿色和清洁的环境，垂直绿化因具有提高城市绿化覆盖率、增加绿化面积的优势，成为了城市绿化的主要发展方向。

垂直绿化又称立体绿化，是与地面垂直、在立体空间中进行的一种绿化方式，该绿化方式充分利用空间优势，采用具有攀援、缠绕、吸附和下垂等功能的植物，沿着建筑或者其他结构的表面，攀附、固定、贴植、垂吊，形成垂直面的绿化，从而提高环境绿化率，增加环境绿化量[1]。因此，垂直绿化是城市绿化发展的必然趋势，未来将有越来越多的城市实施垂直绿化。在此背景下，笔者拟在总结垂直绿化的表现形式、发展及其优点的基础上，对城市垂直绿化的主要构成和设计、施工、维护等方面的技术要点进行介绍，以期给我国从事城市垂直绿化研究和建设的相关人员提供参考和借鉴，进而促进垂直绿化在城市绿化中的进一步推广应用。

1 垂直绿化的表现形式和发展

1.1 垂直绿化的表现形式

垂直绿化又称垂直花园，以植物墙为主要表现形式（包括各种植物或蔬菜墙面），一般分为牵引式植物墙和支撑式景观墙两种。其中，牵引式植物墙是将植物定植在地面，利用植物的攀援性能或利用简单绳索等固定方式，引导植物长满整面墙壁或立体空间；支撑式景观墙主要通过在垂直墙面或立体空间中安装支撑结构（这种支撑结构通常由塑料容器、土工布、砌块、苗床、框架槽、石笼、网格、蜂窝、布袋、配套灌溉系统、栽培介质和植物组成）来种植植物，达到绿化的效果。垂直绿化应用的植物大多是能在墙壁本体结构上或沿着墙壁进行生长的小草本植物，如常春藤、爬山虎、苔藓和地衣等，应用其他植物则需要一些支撑或者固定结构。

1.2 垂直绿化的发展

1.2.1 世界垂直绿化的发展

垂直绿化最早可追溯到公元前600年的巴比伦空中花园，自此之后，垂直绿化得到了不断发展，多种植物和技术也不断在垂直绿化中得到使用。例如，古罗马时期，人们在花园的棚架和别墅的墙上使用了葡萄藤和攀缘的玫瑰树；20世纪20年代，英美等国将园林风景与植物栽培结合起来，使用了藤架、格架结构和攀爬植物；1988年，不锈钢电缆在绿色外墙立面上开始使用；20世纪90年代，电缆和钢丝绳网系统及模块化网格板系统被设计与使用；1993年，加州的环球影城步道首次大规模使用了新的网格面板系统；1994年，加拿大多伦多的建筑大厦（室内生活墙）使用了生物过滤系统；截至目前，大概有30种以上的不同垂直绿化模块化系统得到了广泛使用[2]。

1.2.2 我国城市垂直绿化的发展

我国城市垂直绿化起步较晚，1983年，长城饭店的屋顶花园是我国较早报道记载的垂直花园案例。随着我国城市化进程的深入推进，尤其是2008年我国举办奥运会后，我国城市垂直绿化得到了快速发展，在屋面、屋顶、立交桥、高架等立面均应用了垂直绿化。同时，随着我国垂直绿化相关文件规划（如《北京市屋顶绿化规范》《上海市绿化条例》等）的发布，建筑师和园林景观研究设计人员数量的增长，以及社会对城市垂直绿化关注度的增加，我国城市垂直绿化的发展、研究水平和规范标准得到了进一步提升，城市垂直绿化高质量作品案例数量也在不断增加[3]。但是，目前我国大部分城市对垂直绿化的重视和应用仍不足，在城市垂直绿化专用植物品种的育种与垂直绿化创新设计等方面也存在短板。

2 城市垂直绿化的优点

研究表明，城市垂直绿化具有提升城市景观效果、营造健康生活环境、生态效益显著、经济效益潜力巨大等优点[4-5]。

2.1 提升城市景观效果

城市垂直绿化的主要目的即是提升城市景观效果，提高城市美化水平。这是因为绿植能与城市建筑形成鲜明的视觉对比，其作为普通墙壁的绿化装饰进行应用，能优化高楼大厦的钢筋混凝土环境，再加上其为城市建筑和街道提供了季节变换的效果，可以给予城市居民一种亲近大自然的感觉，从而提高城市居民视觉上的景观效果和美化程度。

2.2 营造健康生活环境

城市垂直绿化使用了大量植被，而植物景观有助于城市居民缓解生活压力和恢复精力，从而提高人体对疾病的抵抗力和康复率。同时，城市垂直绿化有助于改善空气质量，降低了人们患病（如癌症、中风、抑郁、心脏和呼吸系统疾病等）风险。因此，城市应用垂直绿化有助于营造健康的生活环境。

2.3 生态效益显著

2.3.1 节能效果明显

研究表明，城市垂直绿化可通过四种机制（植被产生的阴影、植被提供的隔热、基质通过蒸发-蒸腾作用进行蒸发冷却，对风的阻隔）为建筑进行降温保温，达到被动节能的效果。例如，合适的绿墙景观设计可以保护建筑免受冬季风和夏季太阳的影响，从而可以节约多达25%的取暖和制冷能耗成本，建筑的价值也会增加10%～15%；植物墙可以降低建筑物表面温度最高达15 ℃。城市垂直绿化的节能效果主要取决于绿植覆盖百分比、覆盖建筑表面的植物叶片密度等。

2.3.2 改善空气质量

研究及实践表明，城市垂直绿化使用的绿植，能有效清除城市空气中的有害气体和颗粒污染物（尤其是能显著降低城市汽车和工业等产生的有机化合物污染），从而改善空气质量。

2.3.3 降低城市热岛效应

广泛应用垂直绿化的城市，尤其是垂直绿化设计应用合理的城市，大部分的太阳辐射可被植物浓密的叶子拦截和吸收，从而大大降低城市热岛效应。

2.4 经济效益潜力巨大

城市应用垂直绿化，可减少气候对建筑的影响，减少建筑因紫外线而老化或损坏，延长建筑的使用寿命，降低建筑外墙涂料成本，减少建筑的能源消耗，再加上大部分绿色植物本身也具备一定的经济价值，故城市垂直绿化的经济效益潜力巨大。

3 城市垂直绿化的主要构成

不同类型的城市垂直绿化的构成是不同的，其主要构成包括以下几个方面：（1）植物材料。应用的植物种类需依据当地的气候条件（主要是太阳辐射、光照时长）、绿化的位置和大小、植物的特征特性（植物的颜色、质地和生长习性）而定。例如，植物应具有紧凑的株型，以便提供厚而密的覆盖效果；植株较短的植物应具有浅纤维根系，且要求生命周期长；根据绿化位置的不同，植物应能耐受充足的阳光或充足的阴影。城市垂直绿化常用的植物有爬山虎属、小绣球属、蓼属、忍冬属、铁线莲属、迎春花、西番莲、蝴蝶兰属、芦笋属、蕨类、西红柿、辣椒、黄瓜、豌豆、生菜等。（2）种植基质。垂直绿化上植物生长和固定的基质可以是有机物（如土壤），也可以是无机物（如岩棉等），更可以直接使用营养液进行水培或雾培。（3）灌溉系统。城市垂直绿化一般使用滴灌、箭灌、喷灌等方式，也可以使用水培或雾培的方式。（4）防水屏障。为防止建筑的外立面受潮或渗水，常采用工业的防水材料和防水方式。（5）结构支撑。城市垂直绿化的结构支撑大多使用外部金属材料设计，且为有效支撑城市垂直绿化，还需对建筑的结构荷载进行计算和设计。（6）照明。为促进植物的自然生长，城市垂直绿化需充足的光照，一般由自然光源（太阳）或人工光源（如金属卤化物灯、高压钠灯和LED灯）来提供。

4 城市垂直绿化的设计、施工与维护

4.1 设 计

在城市垂直绿化工程实施之前，需进行充分的规划和设计，应充分考虑当地的气候条件和垂直绿化的实际需求，根据可利用的植物材料（植物具有其特异性，不同的植物搭配能创造出不同的景观效果），设计出相应的支撑结构，选用正确的植物品种。由于牵引式植物墙和支撑式景观墙的设计有所不同[6]，现分别进行介绍。

4.1.1 牵引式植物墙

牵引式植物墙一般由种植槽、牵引绳索、灌溉系统和植物构成，其设计相对简单，再加上透光、透气性好，可选用多年生、存活时间较长、易于养护管理的绿化植物。例如，可将攀援植物直接种植在地面土壤中，使其利用雨水进行生长形成植物墙。

4.1.2 支撑式景观墙

支撑式景观墙的设计主要是考虑支撑结构和植物选择。具体为：（1）支撑结构。主要包括隔离和防潮材料、栽培基质等。城市垂直绿化一般使用PVC等塑料板对墙壁和绿化植物进行隔离和防潮，PVC隔离板与无纺布等配套使用（可保有一定湿度，且水分分布较为均匀），植物直接定植在无纺布上，这种方式不需要使用基质，且结构比较轻（总体重量小于30 kg/m2）；城市垂直绿化还可以使用成型可叠加的栽培盒，栽培盒里填充基质或无纺布等材料，植物直接定植在栽培盒中，以串联或并联方式形成植物墙。（2）植物选择。支撑式景观墙的外墙景观和内墙景观的植物选择区别较大。其中，外墙景观主要考虑植物一年四季的景观效果（基于不同植物的颜色、花期、纹理、图案和大小等特征，将不同植物高密度地种植在一起，以达到最优的视觉效果），且要求植物的生长位置正确。一般需提前设计好外墙的蓝图和效果图，然后选用合适的植物。内墙景观则重点考虑植物的耐阴性和对空气的过滤吸附能力，一般优先选用有利于改善室内空气质量的植物种类。

4.2 施 工

为易于施工，且鉴于城市垂直绿化中花卉、草本植物和蔬菜的种植方法不同（如使用花塔、花盆和植物墙）[7]，在施工前，需根据设计，提前制作相应的模块或栽培架，然后在施工时，配套安装相应的自动或手动灌溉系统（灌溉系统的流量和强度以及灌溉制度与太阳辐射值强度成正相关，一般外墙的直接日照强度要大于1 000 Lux，植物墙每天的耗水量为2～5 L/m2），并要在内墙植物中安装LED灯或普通日光灯，以进行补光（内墙的光照强度为300～500 Lux，而大部分植物生长需光照强度超过900 Lux）。值得注意的是，为降低后期维护成本，在高层建筑的垂直绿化施工时，建议使用自动灌溉系统。

4.3 维 护

具体为：（1）植物修剪更换。有些植物在生长多年后会逐步老化，或因病虫害发生而长势不好，需及时对植物进行修剪更换；同时，有些攀缘植物因长势过旺，挡住了窗户或遮住了其他植物，甚至对建筑产生了不利影响等，也需及时进行修剪更换。（2）为促进植物自然生长，确保景观效果，需定期预防性地喷洒一些病虫害防治药剂。（3）对植物支撑架和灌溉系统需进行定期养护，主要是检查其强度，进行防锈加固，以及解决滴灌头堵塞、老化、破损等问题。

5 结 语

垂直绿化是我国城市发展过程中新出现的研究领域，其涉及建筑、植物以及居民等多个主体，故要根据不同城市的气候条件、文化和实际需求，开发应用景观化程度高、建设和维护成本低的垂直绿化。在未来，需主要对城市垂直绿化的隔热性能、耐久性和维护便捷性，植物材料的育种与创新设计，建筑结构和支撑结构（包括材料、尺寸、基材类型、组成）以及两者与垂直绿化之间的耦合关系等，进行进一步研究，以期促进城市垂直绿化的进一步推广应用。