3.2　室外环境的控制

3.2.1　场地内噪声防治

3.2.1.1　环境噪声概述

（1）定义

居住区声环境直接影响到居住区环境质量，它是指居住区内外各种噪声源对居住者的生理和心理产生影响的声音环境。它直接影响到居民生活的舒适程度。噪声指令人生厌，对人们的生活形成干扰的声音。比如家庭装修电锯声，汽车的喇叭声、刹车声，人们各种活动所产生的吵闹声等。

噪声污染是一种物理性污染，其特点如下。

①即时性。采集不到污染物；声源停止振动时，噪声立即消失，不会在环境中造成污染的积累和形成永久的伤害；具有突发性，不利于掌握其发生规律。

②危害是非致命的、间接的、缓慢的，会对人心理、生理上造成影响。

③时空局部性和多发性。噪声源分布广泛，集中处理有一定难度。一种声音是否成为噪声，取决于这种声音的强度和它的频率、连续性、发出的时间和信息内容，同时与发出声音的主观意志以及听到声音的人的心理状态和性情有关。

（2）噪声的分类

噪声类型很多，按声源的机械特点可分为气体扰动噪声、固体振动噪声、液体撞击噪声和电磁噪声；按照声音的频率可分为小于400Hz的低频噪声、400～1000Hz的中频噪声及大于1000Hz的高频噪声；按噪声随时间变化的属性可分为稳态噪声、非稳态噪声、起伏噪声、间歇噪声、持续性噪声以及脉冲噪声等。

环境噪声根据噪声源的不同主要包括交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和生活噪声，如表3-14～表3-18所示。

（3）噪声对人体的危害

①噪声对人听力的危害　暴露性耳聋是突然发生强烈噪声造成的听觉器官的损伤，通常发生在矿井、隧道、筑路等爆破作业中，常常在过往行人和附近居民毫无心理准备时突然发生。噪声强度通常超130dB（A），有时甚至高达140～160dB（A），频率高，而且伴随强烈的冲击波。受害者表现为鼓膜破裂，发生听小骨错位、韧带撕裂、出血，而导致听力完全丧失。同时还可能伴随脑震荡、剧烈耳鸣、晕眩、恶心呕吐等症状。发生噪声性耳聋的百分比如表3-19所示。

有关调查研究显示强度不大的噪声对听力不会有太大的伤害，但长期接触声强高达80～90dB的高频率噪声，也会造成听觉的慢性损伤。这种听力损伤的特征，起初出现3000～4000Hz的高频段，然后逐渐朝向两侧扩展，如图3-35所示。这种情况下，患者耳蜗螺旋器出现退化性病理变化，耳聋是逐渐发展的，在发展的过程中，还能依靠视觉的帮助而具有一定的交谈能力。

②噪声对人视觉的危害　因为感觉器官彼此交互作用，经常接触很强的噪声会影响视觉的光感，从而影响看东西的清晰度。当噪声超过140dB （A）时，甚至会引起眼球震动和视野模糊。

③噪声对人内分泌的危害　经常性噪声会使母体的内分泌腺体功能发生紊乱，根据有关资料，严重的噪声干扰能促使早产率和死亡率升高，初生儿体重减轻等。在一般动物中，也出现这种影响。例如，生活在较强噪声中的怀孕母马，会因为噪声的经常性影响而容易发生流产。此外，噪声也会使母鸡的产蛋率和母牛的出奶率普遍降低。

④噪声对人中枢神经系统的危害　经常性接触噪声，使大脑皮层兴奋和抑制的平衡状态失调，形成牢固的兴奋，使支配内脏的自主神经发生功能紊乱，进而引起头痛、头晕、失眠、多梦、记忆力减退、注意力分散、耳鸣、容易疲倦、反应迟钝、神经压抑以及容易激怒等一系列症状，统称为“神经衰弱”症候群。此外，常常会伴随胃肠系统症状。有些人还会显示血管痉挛或血管紧张度下降，因而导致血压波动升高和心律不整等症状。当噪声达70dB（A）时，指端皮温下降者占受检人数的65%，噪声为90dB（A）时，指端皮温下降者所占比例高达90%。

⑤噪声对睡眠的影响　噪声会影响人的睡眠质量和睡眠时间。噪声对睡眠的影响情况如图3-36所示，特别是老年人和病人。当出现连续性噪声时，会加快从熟睡到浅睡的回转，从而造成多梦及熟睡时间缩短。另外，当出现突然的噪声时，会使人从睡眠中惊醒。

通常情况下，40dB（A）的连续性噪声，会使受检人数的10%受到影响，70dB （A）会使受检人数的50%受到影响； 40dB （A）的突然噪声可使受检人数的10%惊醒，而60dB （A）可使受检人数的70%突然惊醒。睡眠受到噪声的干扰时，体力和精力都得不到充分的恢复。如果这种情况持续下去，则工作效率和健康都会受到影响。

3.2.1.2　国内外对环境噪声的研究

2016年，全国地级及以上城市开展了功能区声环境质量、昼间区域声环境质量和昼间道路交通声环境质量三项监测工作，共监测79119个点位。全国城市功能区声环境昼间监测点次总达标率为92.2%，夜间监测点次总达标率为74.0%。昼间区域声环境质量等效声级平均值为54.0dB（A），昼间道路交通噪声平均值为66.8dB（A）。2016年，全国各级环保部门共收到环境噪声投诉52.2万件（占环境投诉总量的43.9%），办结率为99.1%。其中各类噪声投诉比例见表3-20。

目前，国外居住区声环境的主要污染源是交通噪声、工业噪声及生活噪声。在美国、日本和西欧各国的主要噪声源中，汽车所产生的噪声占主要地位。日本和西欧各国受道路交通噪声影响的人口比受飞机噪声影响的人口高出很多倍。根据有关数据显示，上述发达国家人口的15%左右，仍暴露在室外噪声级大于规定标准的环境中，如果不采取强有力的控制措施，噪声对居民的影响将更加严重。

3.2.1.3　环境噪声的防治

在环境噪声中，交通噪声是最为常见的噪声污染。随着人民生活水平提高，家用汽车数量增加，成为交通噪声的主要来源之一，并对居住区声环境带来多方面不可忽视的影响。交通噪声传递主要路线如图3-38所示。

目前，我国控制居住区声环境噪声污染的主要依据是2008年国家环境保护部发布的《声环境质量标准》（GB 3096—2008）。该标准按照使用功能特点和环境质量要求，将声环境分成5种功能区，如表3-21所示。

在标准中对于居住区相关的声环境最低要求为昼间60dB、夜间50dB。当噪声超过60dB时，人们几乎不能进行正常的交往。英国在评估居住区规划许可时，确定拟建居住区处于PPG24规范中4种噪声暴露类别，从而确定一系列限制指标及控制措施，如表3-22所示。

声环境噪声的优化可以从场地选址、场地内外道路合理布置、场地内集中噪声源优化处理等方面来进行。由于场地内环境噪声主要来源于城市交通噪声，因此主要采用“避”与“隔”的方法进行优化处理；对于建筑内部噪声主要通过在房屋建筑设计阶段合理设计以及加装各种降噪设施等手段来进行优化处理。

①绿化带降噪　为了减少交通噪声对场地声环境的影响，可以在场地附近道路两侧地面进行绿化，包括树木绿化和地面绿化。不但可以改善城市生态环境，而且还有利于降低交通噪声对场地声环境的影响。在进行绿化设计的时候，种植结构应采用乔灌草复层种植结构（如图3-39所示），使种植断面的各个层次都有茂密的树冠层，充分发挥绿地降噪效果。据有关研究，当绿化带宽度大于10m时，可以降低交通噪声4～5dB（图3-40）。绿化带降噪的措施执行的时间较长，具有时间滞后特点，只作为辅助交通噪声降噪措施。

②建筑声屏障　在建筑设计中常采用的降噪方法是采取“堵”，主要利用沿街的建筑物或者在道路两侧设置隔声屏障的措施来保证场地内声环境的良好。原隔声屏障一般由钢结构及玻璃等制作而成，但本身隔声量不足及高度有限，隔声降噪效果欠佳。现在的隔声屏障主要采用的是PC聚碳酸酯板材，与玻璃和钢结构的比较如表3-23所示。

a.利用建筑物作为声屏障，这种方法能够取得较好降噪效果，但低频声波具有自身的传播特性，因此作为声屏障的构筑物必须有足够的长度和高度，一般采用具有防噪措施的板式高层住宅，或是用对噪声传播不敏感的建筑物来作为声屏障。

b.设置隔声屏障措施，声屏障降噪一般对两侧低层建筑效果较明显，对高层建筑几乎没有效果；对声源尺寸小效果较好，对尺寸较大的效果较差（图3-41）。声屏障降噪效果的决定因素是声屏障高度、需要降噪建筑物位置、声源位置和周围的环境条件等（图3-42）。

目前，国内现有吸声型声屏障多为板式结构（图3-43、图3-44），结构形式单一，对于中低频噪声吸声性能较差。由于交通噪声主要频率分布范围较宽，因此国内外都把阻抗复合型声屏障作为拓宽吸声频带、提高降噪效果的主要研究方向。

③场地规划设计阶段，通过合理布置，降低交通噪声　城市防噪声规划及建筑防噪声布局是控制场地外部交通噪声的重要手段和措施。在场地规划和建设过程中，应按照各类建筑物在使用上对环境的要求，划分功能区域和布置道路网。在城市防噪声规划中，应考虑的防噪声措施如下。

a.合理规划防护对象与噪声源之间的降噪距离。声波会由于传播距离的增大而逐渐衰减，并且受到所处环境的影响，传播距离越远，噪声干扰程度越轻。

b.设置隔声设备。在场地设计阶段利用隔声设备来降低交通噪声的影响，能起到的噪声衰减作用，其衰减值不超过24dB。

c.充分利用地形优势，有效控制噪声传播。如图3-45～图3-47所示。

d.设置和发展地下交通网。

e.加强绿化。在城市主要交通干道和场地内道路两侧种植绿化带，并在各功能区之间进行绿化，通过增加绿化用地，降低交通噪声的影响。

f.通过合理布局建筑降低噪声影响。交通干道附近不同的建筑布置形式降噪效果不同，具体如图3-48所示。

3.2.2　绿化布局

3.2.2.1　垂直绿化概述

城市中各类建筑物的外墙、围墙、挡土墙和河道护坡墙等一切垂直于地面的建筑和构筑物的墙体以及藤架、栏杆、岩壁等利用植物纵向空间发展的绿化统称为垂直绿化（vertical greening）；从狭义上来讲，垂直绿化是栽种藤本植物或依附墙体的绿化，利用植物具有吸附、缠绕、卷须、钩刺等攀援的特性，使其依附在各类垂直墙面、斜坡面和空架上进行的绿化，具有省工、见效快的特点。

垂直绿化根据种植方法的不同又有不同的概念。

①墙面绿化（wall planting）　泛指用攀援植物装饰建筑物外墙和各种围墙的垂直绿化形式。

②植物幕墙（plant curtain wall）　指在模拟自然界垂直立面植物群落的基础上，以一种抗酸碱腐蚀且寿命长的植物幕墙基质布为介质，运用园林工程技术和艺术设计的手法，通过声、光、雾，把丰富多彩的植物与建筑立面完美结合的垂直绿化。

马来西亚建筑师杨经文设计的新加坡EDITT绿塔，将整座26层建筑披上了绿装，绿色空间与居住面积比例为1∶2，运用当地最适宜的植物，沿坡道螺旋状排列种植攀缘在不同的屋顶上，使植物最大限度获取阳光和雨水。利用遮阳板和导风墙将风引入空中庭园，加上植物的调节作用，最大限度地减少机械通风（图3-49）。

法国植物学家、设计师派屈克·布朗克（Patrick Blanc）的代表作巴黎凯布朗利博物馆（Musee du Quai Branly）充分将垂直绿化与建筑物相互融合。在面积为800m2的行政大楼外墙上，种植来自世界主要温带地区150种1.5万株植物，构建出一面青葱翠绿并点缀着五彩缤纷花朵的垂直花园，形成远景埃菲尔铁塔与钢结构博物馆之间在视觉上完美过渡，使人产生强烈的空间感，极大地体现出植物幕墙的艺术创造力（图3-50）。

3.2.2.2　垂直绿化的功能

垂直绿化有缓解城市热岛效应、提高建筑的节能效益、改善城市景观、丰富城市物种多样性等方面的功能。加拿大“多伦多屋顶绿化研究团体”的一项研究表明：如果多伦多市屋顶面积有650×104m2被绿化，其结果是热岛效应降低1～2℃、温室气体排放每年减少2.12×106t，减少雾霾天气5%～10%、通过植物吸附灰尘每年30t，创造了650×104m2公共的和私人的绿色空间（图3-51）。

（1）生态功能

①缓解城市热岛效应　随城市建设加快，建筑物密集增多导致通风不利，交通、日常生活释放出大量的热能，水泥、沥青、砖石等材料吸收储存太阳辐射的热量等一系列原因，导致城市温度逐渐升高。植物具有遮阳、降低太阳的辐射强度、吸收和蒸腾太阳辐射、增加空气湿度、净化空气等作用（图3-52、图3-53）。因此，垂直绿化可以降低建筑物（构筑物）对周围环境太阳辐射的反射和总热量的转移，有利于改善建筑外部的热环境，减弱城市的热岛效应。此外，植物还可以控制和改变风速和风向，形成局部微风，从而加快空气的冷却过程。

②净化空气、治理PM2.5　随生态环境的日益恶化，空气中粉尘、病菌、直径小于2.5μm的细颗粒物（PM2.5）污染增多，城市环境空气质量显著下降。植物叶片表面布满绒毛的特性和本身的湿润性对灰尘有很强的吸附和截留作用，还有降低风速的作用，既可大量吸附飘浮在空气中的灰尘、细颗粒，还可使空气中飘浮的较大颗粒落下，实现滞尘效应，提高空气质量（图3-54）。

③减少噪声　噪声污染是城市环境污染之一，严重影响人们的工作生活质量和身体健康。绿色植物具有吸收声量、改变声音的传播方向、干扰声波等功能，可以减弱20%～30%的噪声。此外，室内绿化能较明显地降低受噪声污染者的烦恼度。垂直绿化相当于在建筑物立面上增设了一层优质的隔声材料，增强了建筑表面的隔声性能。如图3-55日本垂直绿化隔声实例。

④调节温湿度　建筑外饰面材质多为质地较硬的石料、混凝土、砖、瓦等蓄热量较大的材料等，有较强的热辐射性能。绿色植物在夏季可以通过叶面的遮挡和蒸腾作用，降低建筑立面温度，改善室内热环境；在冬季可以降低建筑周边的风速和风压，减少建筑热损失，起保温作用。此外，绿色植物的蒸腾和基质中水分的蒸发会增加建筑的蒸散热量，进而增加空气中的绝对湿度。西北农林科技大学生命科学学院的魏永胜教授携其余两名教授对于此理论曾进行过试验以此来验证。实验表明不同的绿色植物对墙体的降温效果是不同的，这种差异的产生是由蒸腾作用导致的，与此同时叶片对光的反射、透射和利用能力对降温效果也有一定贡献。有绿植攀附的墙壁，在裸露表面温度（A）、冠层下墙体表面温度（B）、冠层表面的温度（C）是不同的，依次呈现温度降低的趋势（图3-56）。此外，从另一项关于垂直绿化降低热岛效应的数据中发现，夏季覆盖有适当植被的垂直绿化墙体能够使其表层温度降低、室内温度降低（图3-57）。

（2）社会效益

①节能环保　夏季，热墙会导致建筑物室内温度上升，需要降温系统等降温；冬季，需要加温系统（空调、风扇暖气等）来取暖，需要消耗大量的能源。垂直绿化建筑物内冬暖夏凉的功能，可以减少能源的消耗，同时保护环境。加拿大多伦多大学一项试验研究表明，通常情况下覆盖有垂直绿化的建筑墙壁会降低20%～23%的能耗。

②美化城市　垂直绿化将城市绿化由二维平面延伸到三维空间，可以增加绿化层次，丰富城市景观，有效地提高绿化覆盖率（图3-58）。由于植物有柔化建筑外形的效果，可以消减生硬的建筑群产生的严重压迫感，使城市空间环境变得富有生命感和亲和力（图3-59）。

③保护建筑物（构筑物）　垂直绿化通过降低风速、抵御风吹雨打减轻建筑物（构筑物）防水层的老化和表面的风化，防止建构筑物表面产生裂缝，延长外墙的平均使用寿命（图3-60）；可以有效抵挡和吸收环境污染产生的酸雨对建筑物的侵蚀。当墙体有较大面积植物层和喷淋系统覆盖时，可以在发生火灾时防止火势蔓延（图3-61）。

④促进身心健康　垂直绿化能够消化城市中压力和不和谐因素，促进人们的身心健康，诱发乐观舒畅的心态，陶冶人们的情操 （图3-62）。有研究表明，住在敞亮且有开满花的树包围的病房里的病人，比住在有直接光亮但四面都是水泥墙的病房里的病人恢复得更快。室内植物幕墙对长期从事室内工作的人有直接或间接的影响，可以降低环境胁迫压力，提高工作效率和改善工作人员的健康状况。对建筑物外部进行垂直绿化，能有效减少光污染，将城市空间光环境亮度调控到较为舒适的程度，营造更加美好的城市环境。

（3）经济价值

①品牌效应　随经济水平提高，人们对生活品质提出更高的要求。在商业空间中，融入大量的绿色元素，同时结合产品或是某种服务可吸引消费者（图3-64）。垂直绿化本身可作为艺术品，以某一角度将它们嵌入环境中或是使其作为一块市容空间装饰，能让大众能够直接享用。

②提升价值　高质量绿化或景观设施可以为一栋建筑物增值15%～20%。在商业和住宅装饰装修中，一面植物幕墙能为建筑物增加明显的价值。尤其处于一个巨大的混凝土丛林中，垂直绿化的建筑更能凸显建筑的个性，提升建筑的知名度，聚集人们前往，从而提高建筑所有者的经济效益（图3-65）。

3.2.2.3　国内外的相关研究

（1）欧洲

在欧洲，垂直绿化有着悠久的历史，比如一些城堡宫廷上的紫藤。17～18世纪，垂直绿化从特权阶级推广到市民。19世纪，藤本植物作为庭院绿化达到了顶峰，利用攀援于墙面或支架上的藤本植物，构成竖向绿荫。在产业革命以后，高效利用和发挥建筑空间潜能的垂直绿化成为现代发展趋势。比如法国“垂直花园”的创始人著名植物学家Patrick Blanc与建筑师Jean Nouvel合作设计的巴黎Musee du quaff Branly（图3-63）。目前世界上拥有“建筑物大面积植被化”的技术成果和科研开发中，大约90%为德国的专利。

（2）美洲

美洲的垂直绿化起步较晚，比如在1959年，美国加利福尼亚州奥克兰市凯泽中心才出现了屋顶绿化。在巴西里约热内卢使用一种“绿草墙”的巴西独有的植物墙，是采用空心砖，在里面填入基质和草籽，在内部接通喷水管，按一定时期喷水，草生长良好，起到了美化环境、净化空气、减少噪声和隔热降温的作用（图3-66）。

（3）日本、马来西亚、韩国和新加坡

日本、新加坡等人多地少的国家对垂直绿化绿化越来越重视。

①日本　明治维新将西洋建筑的垂直绿化引入。比如，1924年在兵库县西宫市甲子园棒球场用常春藤进行垂直绿化。2000年以后，日本墙面垂直绿化达到了10.1hm2。2005年日本全国的建筑物垂直绿化面积至少是2000年的13倍。例如福冈的ACROS楼（图3-67），设计者有意把整个建筑的1/4处理为地下空间，把地上1～13层（60m）设计成台阶状，郁郁葱葱的绿色植被从一层覆盖到最高层。

②马来西亚　马来西亚的建筑师杨经文是一位著名的“空中花园”实践者，他始终如一地贯彻生物气候设计原则创造了众多具有垂直绿化空间，生态效应显著的建筑。1992年吉隆坡的梅纳拉商厦是他的代表作品之一（图3-68）。

③韩国　从20世纪80年代韩国开始普及屋顶绿化，20世纪90年代末重视墙体绿化。1999年，首尔开展了名为“城市构筑物墙体绿化”的工作。

④新加坡　在20世纪80年代开始，新加坡就开始享受绿化的成果，赢得“花园城市”的美称。现今，新加坡在继续强调绿树花园、维持现状的基础上，推进一地多用以及屋顶和垂直绿化。

（4）国内

我国垂直绿化应用历史悠久，可追溯到2400年前春秋时期吴王夫差利用薛荔藤本植物建造苏州城墙。近几年来，全国各地大小城市的垂直绿化得到较大发展。比如上海世博会的中国宁波滕头馆墙体绿化（图3-69）。但规模比较小，工艺技术与国外先进水平相比存在较大差距，对垂直绿化的研究特别是设计方法上的研究还有待进一步深入。

3.2.2.4　垂直绿化的类型

垂直绿化可以使建筑的立面有绿色的点缀，使优美的大自然渗入室内，增添生活环境的美感和生气。主要有表3-24所示的几种方式。

垂直绿化的植物品种具有不同的生态习性和观赏价值。根据环境特点，选择植物种类进行合理布置。如大门花墙、亭、廊、花架、栅栏、竹篱等处，可选择蔷薇、木香、木通、凌霄、紫藤、扶芳藤等，美观又遮阴纳凉。在白粉墙及砖墙上选择爬山虎、络石、常春藤等，它们生长快，效果好，秋季可观赏叶色的变化，保护墙面；西墙绿化可以使室内冬暖夏凉。

3.2.2.5　垂直绿化技术

垂直绿化按照技术的不同分为攀爬式、模块式、水培介质型三类。垂直绿化系统一般由种植容器、造景植物、栽培介质、结构系统、灌溉系统及施工维护等几个方面组成。

种植容器因各系统设计有差异，造景植物要依据垂直绿化设置的地域、朝向及设计效果、预计使用年限等因素而选择；栽培介质需要综合考虑绿墙的整体设计及其搭配的系统结构，通常采用轻介质材料；灌溉系统根据各自系统结构特点配置不同，有喷雾、喷灌、滴灌以及新型的非滴灌系统。结构系统固定和支撑整个垂直绿化，需要考虑结构组件取得的难易、设计高度。一般来说，好的系统是低度维护保养、操作简单的控制系统，成本相对较低。

（1）攀爬式垂直绿化

利用藤蔓类植物的吸附、缠绕、下垂、卷须、钩刺等特性在一定空间范围内，借助于各种栏杆支架、建筑物墙面和桥柱、护坡等构筑物进行的垂直绿化形式（图3-70）。根据植物攀爬方式、攀缘能力和技术手段的不同，将攀爬式垂直绿化分为附壁式、牵引式和附架式，如表3-25所示。

①牵引式绿化技术　牵引结构（特别是大型绳索网中间结构）安装时，必须考虑荷载、风力等作用。使用适当类型和数量的固定附件优化结构负载，结构所需固定附件的数量和位置取决于它的大小和类型。由于攀援植物生态习性及绳索、固定附件本身承受能力的限制，绳索左右、上下之间的最大距离分别为1000mm、3000mm（图3-71～图3-74）。

由于牵引式绿化效果的可控性，使设计手法较为灵活多样。一方面可以大面积地对建筑立面进行覆盖，既不会损坏建筑表面材料，影响建筑的正常使用功能，也能使建筑表现出特殊的效果。另一方面，可对建筑局部进行绿化装饰，注重设计建筑立面的艺术构成，形成植物和建筑表面材料的材质对比（图3-75）。

②附架式绿化技术　三维立体金属构架在附架式垂直绿化技术设计中是核心，决定了绿化效果。在整个系统设计中，会突出构架构图的特点，与攀缘植物形成混合的材质肌理。原理构造技术如图3-76～图3-78所示。

（2）模块式垂直绿化

模块式垂直绿化是一种标准化模式，一般主要由单元模块、灌溉系统和结构系统组成，其中单元模块包括容器基盘、介质和植物。它的工作原理是将植物种植在装有其生长所需栽培介质的种植基盘、种植槽、种植箱等种植容器中，再垂直安装在墙体结构或框架上进行绿化。这些种植容器可由塑料、弹力聚苯乙烯塑料、合成纤维等制成，可种植大密度、多样性的植物。其绿化种类丰富，可以应用于各种结构类型，拼成任何形状（图3-79）。

目前的模块式垂直绿化共有三种类型，如表3-26所列。

①GSKY绿化模块系统　GSKY绿化模块系统的种植容器如图3-80所示，是一个独立的种植基盘，安装时不会对植物根系造成伤害，可以增加植物存活率，快速形成绿化效果。模块的支撑架关键取决于围墙高度和承载能力，支撑架上的孔洞应离边缘150mm处，使支撑架与墙体结合更牢固结实（图3-81）。灌溉系统如图3-82所示，水管沿结构框架或直接在结构构件中布置，通过压力补偿器补压将水分送到分布在墙面上各个位置的植物上，由主供水管路开始，在绿化面上分为若干的小组（图3-83）。其安装过程与结构节点如图3-84～图3-87所示。

②ANSystem模块化绿墙　ANSystem模块式由可回收材料聚乙烯和聚丙乙烯混合制作而成的固定杆提供支持单元模块依附在墙面上的力（图3-88）。一旦安装到墙体上，就必须保证水流量均衡，使营养物质分配到每个单元格上。模块具有抗紫外线性，可以在-40～80℃温度范围内使用，并且可再循环。ANS模块的两种常用规格的各项指标规范见表3-27。

每个单元模块内部都有一层防水透气薄膜，具有耐腐蚀、抗紫外线、密封性强、质轻（60g/m2 ）、易安装等特性 （图3-89）。其结构立面图如3-90所示，固定轨采用高分子聚乙烯材料，100%是由回收的工业废弃物制造而成的，具有抗紫外线性，可以在-40～80℃温度范围内使用。软木压条固定在表面250mm中心，起压力作用，运用FSC软木材，可以减弱表面的腐蚀作用。

ANSystem中的灌溉系统中排水通道规格是107mm×71mm，其主要工作原理如图3-91所示。水的压力需不断校准和调整，确保水的流失量最小，利用率最大。同时，流失的小部分会经过排水系统汇入到指定排放地点。安装过程是首先安装支撑模块的框架，按照FSC软木压条、防水膜、固定轨、提前种植好的ANS模块、灌溉滴灌管、排水等顺序依次安装（图3-92）。完成后，整个支撑架会被植物遮盖住，即刻成景。最后，根据植物的长势及系统的误差对其进行检查调整、修剪维护，以保持成景最佳效果。

③壁挂植物种植模块系统　壁挂植物种植模块系统单元包括一个固定面板，沿固定面板长度方向设置二隔板，平行于固定面板的隔板前段设置面板，两侧分别设置侧板，形成三个植物种植槽（图3-93）。栽培容器是使用废纸浆、防腐化学成分等特殊材料制作而成，透气、可降解回收（图3-94）。其各个部分的安装过程如图3-95所示。

（3）水培介质型垂直绿化

水培介质型垂直绿化采用水培灌溉，灵活运用在不同结构形状的建构筑物的垂直立面，对结构墙面的负担最小，主要有两种系统模式（表3-28）。

①Fytowall垂直绿化系统　Fytowall系统源于荷兰Verheijen Resins，2002年以来广泛应用于澳大利亚、新加坡等地区。该系统是以人造三聚氰胺尿素甲醛树脂为材料的介质基盘模块专利产品（图3-96），具有生物降解、轻质、无菌，保持含水60%、通气37%的稳定比例等优质特性。结构组成如图3-102所示，重量在成景以后很轻。

Fytowall系统的结构剖面图、节点处理、与支撑框架之间的关系大样图及详细数据见图3-97～图3-100。

Fytowall系统的独特设计是水遍布在整个面板上（图3-101），全部由计算机控制，根据特定情况而设立的灌溉系统（图3-102），剩余的灌溉水排到污水处理坑中。

②植生毯系统　植生毯系统以法国植物学家、设计师派屈克·布朗克先生发明的“垂直花园（Vertical Garden）技术为代表，是用布毡取代土壤或其他传统的栽培介质，缩小绿墙厚度，减少重量。其施工过程如图3-103所示。

3.2.2.6　不同垂直绿化技术比较

垂直绿化技术是不断演变、更新的。攀爬式、模块式、水培介质式等技术均存在着优缺点，对它们进行比较、总结，提取其中共同的规律性并进行归纳总结，可为垂直绿化技术的进一步发展提供思路，为植物幕墙的设计实践提供可借鉴的方法（表3-29）。

3.2.2.7　垂直绿化的设计手法

（1）构图形式

植物是构成植物幕墙景观的主要元素，为了营造更好的幕墙景观效果，需要进行合理有效的植物配置构图。建筑师阿尔伯蒂（L-B-Alberti）在《论建筑》中强调将植物景观与建筑作为一个整体来考虑，建筑构图与植物构图相互关联的整体。因此，植物幕墙的构图常与建筑立面的构图结合运用，来增强装饰感、高度统一性。

植物幕墙的构图形式主要有规则式构图和自然式构图两种（表3-30）。

垂直绿化在构图时应注意到构图比例的问题，应结合整个建筑立面的尺度大小来设计绿化的形式手法，以便达到美的标准。其构图艺术法则主要包括主从关系的处理、调和与对比手法的运用，渐变、韵律和均衡手法的把握等，要注意统一性和有节奏与韵律的变化，以及层次上疏密之分和体量上大小之别，做到步移景异，增加趣味性。

（2）色彩设计手法

植物的生长习性和地域性等属性决定了自身的独特性，能够随着季节的变化呈现出不同形态，能够给植物幕墙带来了无限生机。

植物幕墙设计中，色彩设计手法通常为单色处理、多色处理和对比处理（表3-31）。

在植物幕墙色彩设计中，应注意要充分考虑好植物季节性带来的面貌变化，既取决于周围环境，包括自然环境和人文环境，又取决于环境的性质、功能等实际要求。一般主色调为绿色，起着统一的作用。重点色配置时所占比重较小。

（3）质感设计手法

植物的质感取决于植物各个器官外表的大小、形状、纹理及粗糙程度等自身因素和环境中其他材料相互映衬、观赏者视距等外在因素。内外因素可分为粗质型、中粗型及细质型三类（图3-104）。运用不同类型质感的植物营造出植物幕墙的效果不同，给人的视觉及触觉感受不同，唤起的心理感受也就不同。

在植物幕墙设计中，大面积运用细质型的植物可加大空间伸缩感，显示出整齐、清晰的气氛，常给人以恬静之感；采用明暗变化较大的粗质型植物，突出重点，给人以朴实、坚定、亲切之感。（图3-105）采用材料轮廓形象和明暗对比居中的中粗型植物作为质感粗糙和质感细腻的植物之间的过渡或者按照适当的比例均衡地将不同质感的植物搭配在一起，能够起到相互补充和相互映衬的作用，给人以赏心悦目的心理感受。

（4）植物形态的设计

垂直绿化选取的植物材料侧重于草本植物，主要是观叶植物。叶的形态是最主要的植物形态设计。叶形有心形、盾形、圆形、戟形，有单叶、复叶，有全缘叶、有裂叶、掌状裂叶，波状叶、牙齿叶等；排列方式有互生、对生和轮生等（图3-106）。植物叶的形态可看作各种点、线、面，通过点、线、面的相互穿插交错，就产生了丰富的形态语言，使人产生不同的心理感受。

在设计中，大多以群体取胜，应注意形态间的对比与调和以及轮廓线的变化，合理搭配，构成画面，创造整体美感效果（图3-107）。

（5）灯光雾化效果的设计

灯光照明效果有助于烘托城市环境温暖和谐的氛围，增强建筑物、园林景观的艺术感染力（图3-108）。在灯光的照明下，植物会由于表面质感不同、色彩差异以及形状千姿百态，形成富有变化和生动律动感的光影效果。最常用的照明方式有泛光照明、上射照明、下射照明和轮廓照明等。

雾化设计能起到保湿、降温等生态效应，也能结合环境空间的主题营造景观，起到烘托气氛的作用。根据喷头设备不同，大致分为微雾、冷雾和雾森系统三类（表3-32）。

3.2.3　透水地面及场地内水径流的布置

随着城市建设的发展，城市大部分的土地都被建筑和沥青、水泥铺装的道路所覆盖。由于降水不能渗入土壤及用水的激增，导致城市地下水位下降，河湖枯竭。城市水平衡系统的破坏带来了许多城市环境问题，城市过热、过燥、污染等现象日趋严重，并使城市树木出现焦叶、干叶、树皮灼伤及盐害使树木死亡的现象。因此，在城市园林绿化建设中，要建设节约型园林，鼓励建造透水透气性路面，此举措对节约水资源意义重大。

3.2.3.1　透水地面的概述

透水地面是指无铺装的裸露地面、绿地，通过铺设透水铺装材料或以传统材料保留缝隙的方式进行铺装而形成的透水型地面。这个概念包括了无铺装地面，孔洞形铺装和无缝隙的铺装地面形式，可以称之为广义的透水地面。狭义上指能使雨水直接渗入路基的人工铺筑路面，具有使水还原于地下的性能。不同路面与透水透气性路面的差异如图3-109所示。而这种路面适用范围：多用于人行道、居住区小路、公园路、休闲性广场和轻型交通停车场等路面。

根据《绿色建筑评价标准》，透水地面包括裸露地面、公共绿地、绿化地面和镂空面积≥40%的镂空铺地（如植草砖）。

室外透水地面可以分为裸露地面、绿地和透水铺装地面，见表3-33。

无铺装的裸露地面和绿地的透水效果最好，但是由于建筑室外用地功能的多样化，狭义的透水地面形式不能满足各种地面环境的要求，因此透水铺装地面也是重要的透水地面形式。

3.2.3.2　各国透水地面的开发

透水铺装最早是为了避免路面积水径流所造成的事故，尽快地排除积水。随着后来的相关研究，发现可渗透地面对于地下水的补充、居住区微环境降温等有着良好的生态效应。由于下垫面的性质作为城市热环境主要的研究对象之一，可透水地面对于改善微环境的生态作用得到人们越来越多的重视。

（1）国外透水地面的研究

1944年，美国进行了透水性沥青混凝土的路段实验，这时透水地面的主要作用是防止擦滑，提升安全性，降低路面噪声。透水性混凝土被大量应用在广场、护坡等地。

1992年，日本正式将雨水渗沟、渗塘及透水地面作为城市总体规划的组成部分。

在德国，透水地面广泛应用于人行道、自行车道等，90%的路面将被改造为透水地面。

（2）国内透水地面的研究

1993年，中国建筑材料科学研究院开始进行《透水混凝土与透水性混凝土路面砖的研究》，1995年开始试点应用，2000年在北京、上海等地应用。2004年国家建设部规定城市建成区广场用地中透水地面面积的比例≥50%。上海世博园与北京奥运场馆区都大量使用了透水地面技术。

3.2.3.3　透水地面形式与结构特点

（1）透水地面的分类

根据透水地面的材料的不同，可以分为石质嵌草路面、植草砖路面、彩色混凝土透水透气路面、透水沥青、裸露地面、绿地等（如表3-34、表3-35所示）。

（2）透水地面的结构特点

其中透水砖铺地和彩色混凝土透水透气性路面的结构如图3-110和图3-111所示。

3.2.3.4　透水地面的生态效益

透水透气性路面可以截留降水，减少自来水灌溉，节约水源，蓄养地下水源，保持土层含水量，使空气中维持一定的湿润度，起到良好的气候调节功能；此外，能够改善植物生长条件和土壤微生物的生存环境，增强植物的生理生化作用，从而提高整个城市生态环境效益。

（1）提高土壤的通气透水性和有效养分含量

城市行道树以1m2左右的树池灌溉给水，很难满足根冠较大的树木需水量。透水透气性路面能使降水渗入土壤中，经观测得到：从表层到基层年渗出的重力水占年总降水量的35.3%。且这35.3%的天然降水以全方位的形式渗入地下，解决了树池灌溉给水率小、湿润土体小的问题。

土壤的透水透气性能够使固态养分转化为游离养分，增加土壤有效养分含量。透水透气性路面土壤速效氮含量比混凝土路面土壤速效氮高3.8%，速效磷高11.5%，速效钾高25.8%，有效养分的增加有利于城市绿化植物对养分的吸收利用。

（2）降低土壤温度、盐分

由于透水透气性路面铺装的含水率高于混凝土路面，因此透气透水地面的土壤热容量，高于混凝土路面，使土壤温度有所降低，从而减轻由于土温过高给园林植物带来的危害，也可缓解城市过热现象。

透水性铺装通过本身与铺地下垫层相通的渗水路径将雨水直接渗入下部土壤，可以有效缓解城市不透水硬化地面对于城市水资源的负面影响。透水性铺装下垫层土壤中丰富的毛细水通过自然蒸发蒸腾作用，吸收大量的显热和潜热，使地表温度降低，从而有效地缓解了“热岛现象”。

（3）调节近地面相对湿度、温度、蒸发强度

透水透气性路面使用无砂混凝土的透水透气性面层和毛细管力极弱，透水透气性强的砂砾质基层，起到雨季充分地向土壤中蓄水的作用，减少由毛细管上升力引起的水分向上的过度蒸发，保持一定的蒸发量，提高空气的相对湿度。

透水透气性路面土体物理状况的改善，使土壤通透性增加，含水率提高，热容量增大，地面光滑度下降，反射强度降低，从而地面温度降低。随之近地面相对湿度的提高，地面蒸发强度也降低。

因此，透水透气性路面的使用有利于调节城市气温，提高空气的相对湿度，降低地面温度，提高城市生态环境的舒适度，对减轻干冷季节树木生理失水造成的危害和燥热季节树木焦叶、树皮灼伤等危害起到积极的作用。

（4）透水性路面加强了树木生理生化作用

①树木叶片含水率、干物重、叶绿素含量增加。透水性路面的树木叶片含水率平均比混凝土路高2.2%，叶片干重比混凝土路高38.2%，每克鲜叶含叶绿素比混凝土路高4.85mg。因此，透水性路面周围树木的生理生化过程明显好转，树木吸收水分增多，同化产物增多，绿量增多，促进树木的光合作用过程，有利于净化城市空气，提高城市空气质量。

②扩大了根系的生长范围。

③根系数量增加。在透水透气性路面中，100cm×100cm的剖面内根径0.1cm的一级根是原混凝土路树的2.3倍，根径0.1～0.4cm的二级根是原混凝土路面树的3.1倍，根径0.5～0.9cm的三级根是原混凝土路树的2.3倍，根径1～3cm的四级根比原混凝土路增加2倍，改善了树木生长的土壤环境，改善树木根系生长发育状况。

④树木胸径增粗、生长加快。

总之，透水透气性路面，改善了城市树木生长的诸多因子；促进了树木的代谢作用，使城市行道树根、茎、叶的生长量都有明显的增加；解决了城市绿化树木长期以来在恶劣的环境中生长受阻的矛盾。达到了截留天然降水、蓄养土壤水源、增加城市绿量、提高城市生态环境效益的目的。

3.2.3.5　透水地面存在的问题

对于透水性铺装地面，由于砂土、灰尘、油污等异物在表层堆积，渗透雨水的同时过滤了空气中的灰尘、道路中的异物等，在透过透水铺装通道孔时一定会在孔中或下面的砂石垫层中产生吸附和沉淀。长时间的沉积容易导致通道孔堵塞，透水率下降，甚至完全失去透水能力。

砂浆找平层也容易形成透水的瓶颈，包括自身透水性差和对基层的堵塞。

路面排水功能保持时间不长，一般具有良好排水功能的时间只有一年，2年后性能降低60%以上，4年后基本完全丧失。

透水铺装地面的应用要考虑到透水率的衰减，并采取相应的养护措施，定期冲洗。