漫談建筑設(shè)計(jì)之下沉式生態(tài)廣場(chǎng)與新科技新材料

王 珊

（天津市建筑設(shè)計(jì)院，天津 300074）

1 前言

很久以來我們都為自己的工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快而歡欣鼓舞，我們的科技在迅猛發(fā)展，社會(huì)物質(zhì)空前的豐富，但人的欲望是無止境的，如今我們想要的越來越多，而我們的生存環(huán)境卻越來越惡劣。極端氣候與地質(zhì)災(zāi)害越來越頻繁地造訪我們美麗的地球，有些地區(qū)人類的生存瀕臨危難的困境。由于視角不同，每個(gè)人的感悟不同。作為建筑師，我越來越深刻的理解到“浪費(fèi)型的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害”這句忠告的含義。2009年初，在親身參與了一個(gè)具有商業(yè)功能的下沉式廣場(chǎng)設(shè)計(jì)工作后，與大家分享一下我在建筑設(shè)計(jì)中對(duì)下沉式生態(tài)廣場(chǎng)建筑與新科技新材料的不斷認(rèn)知。城市化進(jìn)程不斷破壞著自然環(huán)境，動(dòng)植物賴以生存的領(lǐng)地被一點(diǎn)點(diǎn)侵占，綠地越來越少，而下沉式生態(tài)廣場(chǎng)為我們的室外綠化提供了一個(gè)解決方案，不僅在當(dāng)今擁擠的城市環(huán)境中給大自然保留了空間，還在節(jié)能環(huán)保及生態(tài)領(lǐng)域，做出有益的探索和嘗試。

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2 我們的現(xiàn)狀與迫切的需求之間的矛盾

曾經(jīng)中國(guó)以地大物博人口眾多而自豪，但多年后驀然回首卻發(fā)現(xiàn)在我們極端粗獷的使用我們的自然資源后，我們變得貧瘠了，曾經(jīng)芳草萋萋的大片草原已成為罕無人跡的荒煙大漠。生活在城市中心的我們尋找一方綠洲回歸自然的愿望是如此強(qiáng)烈，于是自然生態(tài)結(jié)合實(shí)用功能的下沉式廣場(chǎng)建筑越來越多的走進(jìn)了我們的生活。例如，天津的空港物流加工區(qū)現(xiàn)在以電子信息工業(yè)園、生命科學(xué)工業(yè)園、汽車零配件工業(yè)園、新材料工業(yè)園、高科技創(chuàng)業(yè)園等頗具特色的園區(qū)最為著名，然而這里還曾以寸草不生的鹽堿地而出名，曾幾何時(shí)，在這里想種活一棵植物都很難，因?yàn)辂}堿的侵害會(huì)使植物很快死去，同時(shí)由于身處鹽堿地，即使種植一小塊草坪也需更換土壤，草坪生長(zhǎng)需水量大，維護(hù)管理成本較高，要做大面積的綠地廣場(chǎng)比登天還難。但隨著發(fā)展，這里似乎更需要具有凈化空氣、調(diào)節(jié)氣溫、保持水土、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙等功能的大面積綠地。而且空港物流加工區(qū)是高度開放的外向型經(jīng)濟(jì)區(qū)域，具有加工制造、保稅倉(cāng)儲(chǔ)、物流配送、科技研發(fā)、國(guó)際貿(mào)易等特殊功能，在這個(gè)龐大的區(qū)域總不能常年見不到綠色植物？所以，勢(shì)必要我們通過高科技手段應(yīng)用新材料，將這里大片鹽堿地變成綠洲，改善這里的生態(tài)環(huán)境，使其成為人們工作生活的宜居之地。雖然很多設(shè)計(jì)師已意識(shí)到種植屋面防水技術(shù)是種植屋面系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，但是國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的種植屋面的做法非常有限且不成熟，種植屋面漏水的現(xiàn)象嚴(yán)重。在大力發(fā)展種植屋面的今天，如何設(shè)計(jì)出可靠的種植屋面系統(tǒng)，如何正確選用種植屋面系統(tǒng)材料，是否可以繼續(xù)延用原來的常規(guī)做法，已經(jīng)成為擺在設(shè)計(jì)師面前的棘手問題。由于種植屋面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)需要建筑設(shè)計(jì)師與園林設(shè)計(jì)師兩個(gè)專業(yè)相互配合，但脫節(jié)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，建筑設(shè)計(jì)師對(duì)園林知識(shí)了解甚少，例如，種植屋面結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、植物的抗風(fēng)固定設(shè)計(jì)等都會(huì)遇到困難；相對(duì)而言園林設(shè)計(jì)師也極少考慮屋面類型、結(jié)構(gòu)分區(qū)……隨意設(shè)計(jì)園林小品等，這樣勢(shì)必會(huì)造成系統(tǒng)不匹配，甚至?xí)斐赡承?gòu)件破壞。目前國(guó)內(nèi)種植屋面根阻防水技術(shù)沒有適應(yīng)新時(shí)期的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖集，因此建筑設(shè)計(jì)師只能憑經(jīng)驗(yàn)摸著石頭過河，普遍缺乏科學(xué)的依據(jù)。

圖2

3 必須通過科學(xué)的手段尋求解決矛盾的方法

由于城市用地的稀缺，我們利用地下空間做出商業(yè)建筑、停車樓、城市緊急避險(xiǎn)場(chǎng)所等地下建筑。下沉式建筑較比一般地下建筑有著利于疏散、可天然采光、自然通風(fēng)等優(yōu)勢(shì)，其建筑物上覆蓋的土壤和植被，既能阻隔夏季陽(yáng)光的直射，避免室內(nèi)溫度過高，也能減少冬季熱量從建筑屋頂大量流失，從而起到自然形成冬暖夏涼的宜人環(huán)境，減少人們對(duì)空調(diào)的過度依賴，從而達(dá)到節(jié)能的效果。屋頂平臺(tái)上的植被可以制造出一片綠蔭，成為人們休閑娛樂放松心情的場(chǎng)所，真正做到綠色生態(tài)環(huán)保與建筑使用功能有機(jī)結(jié)合。在歐洲尤其是在德國(guó)，種植屋面的系統(tǒng)技術(shù)相當(dāng)成熟，有著超過160年的歷史。直接學(xué)習(xí)吸收歐洲，例如，德國(guó)的種植屋面先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)和應(yīng)用國(guó)外的種植屋面系統(tǒng)技術(shù)，洋為中用無疑是目前解決問題的最佳途徑。對(duì)于如何在屋頂種活種好植物，我們也請(qǐng)教了國(guó)內(nèi)外有關(guān)專家，他們?cè)陂L(zhǎng)期的摸索與實(shí)踐中總結(jié)了一整套切實(shí)可行的辦法。我們可以把這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)以及新科技新材料結(jié)合到建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)用于大面積的種植屋面上。

圖3

種植屋面構(gòu)造做法中，主要包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層、找坡層、保溫層、防水層、防排水保護(hù)層、排鹽堿過濾層及種植土壤等。對(duì)應(yīng)用于種植屋面的建筑材料尤其要優(yōu)中選優(yōu)，保溫材料優(yōu)應(yīng)選擇憎水材料，而最重要的是防水材料的選擇，我們常見的民用建筑屋面，經(jīng)過雨季幾場(chǎng)大的降水過程，幾乎有不同程度的滲漏，加上有些保溫隔熱的做法不當(dāng)，為此幾乎所有人都不愿意住在樓房頂層。那么種植屋面要接受的考驗(yàn)就不僅僅是每年幾場(chǎng)雨水的洗禮，而是常年的給植物澆水灌溉的問題和植物根系無孔不入的侵害。有些植物根系為了自身的生存本身就具有一定的腐蝕性，利用這些腐蝕性抓住巖層吸收其中的營(yíng)養(yǎng)和水分，這就是我們常?？吹郊词箲已陆^壁也常有藤蔓植物附著的緣故。由于植物的這些特性，若是防水層出現(xiàn)問題，那么建筑的使用功能就不能正常發(fā)揮，如果地下建筑為黑號(hào)站、紅號(hào)站等電氣用房，那么還有造成重大事故的隱患。隨著科技日新月異的發(fā)展，許多新材料也應(yīng)運(yùn)而生。例如，雨虹新研制的耐根穿刺防水卷材，利用化學(xué)阻根、銅離子阻根、物理阻根的原理，根據(jù)植物根系的生長(zhǎng)情況選用不同的材料，對(duì)下沉建筑頂板起到防水和阻止植物根穿透的雙重作用，可謂一舉兩得。此外，天津市有關(guān)科研部門開發(fā)了不同配比的由復(fù)合材料組成的耐旱草坪基質(zhì)，吸水性強(qiáng)、質(zhì)地輕、對(duì)肥料、水分具有緩釋作用，這種節(jié)水耐旱草坪成本較低、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，操作便捷、適用性強(qiáng)，可直接鋪設(shè)在鹽堿地上，不必更換新土。還可以工廠化大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高效益。

由于分工不同，所以在下沉廣場(chǎng)種植屋面這種涉及到幾個(gè)專業(yè)配合的問題時(shí)，需要我們具有團(tuán)隊(duì)合作、高效溝通的科學(xué)管理手段，以對(duì)工程、對(duì)社會(huì)高度負(fù)責(zé)的職業(yè)精神，從各方面管理風(fēng)險(xiǎn)、控制風(fēng)險(xiǎn)。例如，除了建筑設(shè)計(jì)師和園林設(shè)計(jì)師的密切配合之外，對(duì)于結(jié)構(gòu)專業(yè)的工程師來說，種植屋面結(jié)構(gòu)同時(shí)要承受“活荷載”和“靜荷載”，靜荷載由所有的構(gòu)造層共同組成，如屋面防水層、保溫層、保護(hù)層、礫石以及排水層、過濾層和植被種植層，要考慮這些構(gòu)造層所用材料飽和水狀態(tài)下的密度，另外要考慮植物本身產(chǎn)生的逐漸增加的荷載和灌溉及運(yùn)輸產(chǎn)生的附加荷載等。

目前，我國(guó)的建設(shè)部門和設(shè)計(jì)部門已意識(shí)到我們?cè)诜N植屋面防水技術(shù)領(lǐng)域的落后，還沒有可以遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此，正在大力鼓勵(lì)并推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定編寫工作。例如，正在編寫及修訂的種植屋面相關(guān)規(guī)范有：《種植屋面防水施工技術(shù)規(guī)程》、《建筑種植綠化標(biāo)準(zhǔn)圖集》、《綠色屋面系統(tǒng)用防水材料》等等，相信不久我們就會(huì)擁有一系列新的國(guó)標(biāo)、地標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，給世界生產(chǎn)力和人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展帶來了極大的推動(dòng)力?？萍紕?chuàng)新越來越成為當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)力解放和發(fā)展的重要基礎(chǔ)與標(biāo)志，越來越?jīng)Q定著一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族的發(fā)展進(jìn)程。作為建筑設(shè)計(jì)師同樣需要與時(shí)俱進(jìn)，為了走在科技創(chuàng)新的前沿，我們要不斷的學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)，與企業(yè)家、科學(xué)家一起努力奮斗，使我們的民族越來越昌盛，在日益激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。感謝我院經(jīng)常請(qǐng)雨虹、科順、潤(rùn)生、卓寶等一大批優(yōu)秀的企業(yè)科研工作者與我們一起研討建筑設(shè)計(jì)與新科技新材料的應(yīng)用，使我們可以分享到彼此的勞動(dòng)成果，服務(wù)社會(huì)、造福社會(huì)。

1 《建筑防水技術(shù)》

2 《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》（JGJ155－2007）