漫談建筑設計之下沉式生態廣場與新科技新材料

王 珊

（天津市建筑設計院，天津 300074）

1 前言

很久以來我們都為自己的工業化、城市化進程的加快而歡欣鼓舞，我們的科技在迅猛發展，社會物質空前的豐富，但人的欲望是無止境的，如今我們想要的越來越多，而我們的生存環境卻越來越惡劣。極端氣候與地質災害越來越頻繁地造訪我們美麗的地球，有些地區人類的生存瀕臨危難的困境。由于視角不同，每個人的感悟不同。作為建筑師，我越來越深刻的理解到“浪費型的設計會對環境造成危害”這句忠告的含義。2009年初，在親身參與了一個具有商業功能的下沉式廣場設計工作后，與大家分享一下我在建筑設計中對下沉式生態廣場建筑與新科技新材料的不斷認知。城市化進程不斷破壞著自然環境，動植物賴以生存的領地被一點點侵占，綠地越來越少，而下沉式生態廣場為我們的室外綠化提供了一個解決方案，不僅在當今擁擠的城市環境中給大自然保留了空間，還在節能環保及生態領域，做出有益的探索和嘗試。

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2 我們的現狀與迫切的需求之間的矛盾

曾經中國以地大物博人口眾多而自豪，但多年后驀然回首卻發現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烈，于是自然生態結合實用功能的下沉式廣場建筑越來越多的走進了我們的生活。例如，天津的空港物流加工區現在以電子信息工業園、生命科學工業園、汽車零配件工業園、新材料工業園、高科技創業園等頗具特色的園區最為著名，然而這里還曾以寸草不生的鹽堿地而出名，曾幾何時，在這里想種活一棵植物都很難，因為鹽堿的侵害會使植物很快死去，同時由于身處鹽堿地，即使種植一小塊草坪也需更換土壤，草坪生長需水量大，維護管理成本較高，要做大面積的綠地廣場比登天還難。但隨著發展，這里似乎更需要具有凈化空氣、調節氣溫、保持水土、涵養水源、防風固沙等功能的大面積綠地。而且空港物流加工區是高度開放的外向型經濟區域，具有加工制造、保稅倉儲、物流配送、科技研發、國際貿易等特殊功能，在這個龐大的區域總不能常年見不到綠色植物？所以，勢必要我們通過高科技手段應用新材料，將這里大片鹽堿地變成綠洲，改善這里的生態環境，使其成為人們工作生活的宜居之地。雖然很多設計師已意識到種植屋面防水技術是種植屋面系統的關鍵所在，但是國內現存的種植屋面的做法非常有限且不成熟，種植屋面漏水的現象嚴重。在大力發展種植屋面的今天，如何設計出可靠的種植屋面系統，如何正確選用種植屋面系統材料，是否可以繼續延用原來的常規做法，已經成為擺在設計師面前的棘手問題。由于種植屋面系統的設計在國內需要建筑設計師與園林設計師兩個專業相互配合，但脫節的現象時有發生，建筑設計師對園林知識了解甚少，例如，種植屋面結構荷載設計、排水系統設計、植物的抗風固定設計等都會遇到困難；相對而言園林設計師也極少考慮屋面類型、結構分區……隨意設計園林小品等，這樣勢必會造成系統不匹配，甚至會造成某些構件破壞。目前國內種植屋面根阻防水技術沒有適應新時期的相關標準規范和設計圖集，因此建筑設計師只能憑經驗摸著石頭過河，普遍缺乏科學的依據。

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3 必須通過科學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建筑、停車樓、城市緊急避險場所等地下建筑。下沉式建筑較比一般地下建筑有著利于疏散、可天然采光、自然通風等優勢，其建筑物上覆蓋的土壤和植被，既能阻隔夏季陽光的直射，避免室內溫度過高，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境，減少人們對空調的過度依賴，從而達到節能的效果。屋頂平臺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所，真正做到綠色生態環保與建筑使用功能有機結合。在歐洲尤其是在德國，種植屋面的系統技術相當成熟，有著超過160年的歷史。直接學習吸收歐洲，例如，德國的種植屋面先進經驗，學習和應用國外的種植屋面系統技術，洋為中用無疑是目前解決問題的最佳途徑。對于如何在屋頂種活種好植物，我們也請教了國內外有關專家，他們在長期的摸索與實踐中總結了一整套切實可行的辦法。我們可以把這些寶貴的經驗以及新科技新材料結合到建筑設計中，應用于大面積的種植屋面上。

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種植屋面構造做法中，主要包括鋼筋混凝土結構層、找坡層、保溫層、防水層、防排水保護層、排鹽堿過濾層及種植土壤等。對應用于種植屋面的建筑材料尤其要優中選優，保溫材料優應選擇憎水材料，而最重要的是防水材料的選擇，我們常見的民用建筑屋面，經過雨季幾場大的降水過程，幾乎有不同程度的滲漏，加上有些保溫隔熱的做法不當，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就不僅僅是每年幾場雨水的洗禮，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養和水分，這就是我們常常看到即使懸崖絕壁也常有藤蔓植物附著的緣故。由于植物的這些特性，若是防水層出現問題，那么建筑的使用功能就不能正常發揮，如果地下建筑為黑號站、紅號站等電氣用房，那么還有造成重大事故的隱患。隨著科技日新月異的發展，許多新材料也應運而生。例如，雨虹新研制的耐根穿刺防水卷材，利用化學阻根、銅離子阻根、物理阻根的原理，根據植物根系的生長情況選用不同的材料，對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，天津市有關科研部門開發了不同配比的由復合材料組成的耐旱草坪基質，吸水性強、質地輕、對肥料、水分具有緩釋作用，這種節水耐旱草坪成本較低、生長周期長，操作便捷、適用性強，可直接鋪設在鹽堿地上，不必更換新土。還可以工廠化大規模生產，生產效率高效益。

由于分工不同，所以在下沉廣場種植屋面這種涉及到幾個專業配合的問題時，需要我們具有團隊合作、高效溝通的科學管理手段，以對工程、對社會高度負責的職業精神，從各方面管理風險、控制風險。例如，除了建筑設計師和園林設計師的密切配合之外，對于結構專業的工程師來說，種植屋面結構同時要承受“活荷載”和“靜荷載”，靜荷載由所有的構造層共同組成，如屋面防水層、保溫層、保護層、礫石以及排水層、過濾層和植被種植層，要考慮這些構造層所用材料飽和水狀態下的密度，另外要考慮植物本身產生的逐漸增加的荷載和灌溉及運輸產生的附加荷載等。

目前，我國的建設部門和設計部門已意識到我們在種植屋面防水技術領域的落后，還沒有可以遵循的標準和規范，因此，正在大力鼓勵并推動相關標準和規范的制定編寫工作。例如，正在編寫及修訂的種植屋面相關規范有：《種植屋面防水施工技術規程》、《建筑種植綠化標準圖集》、《綠色屋面系統用防水材料》等等，相信不久我們就會擁有一系列新的國標、地標和行業標準。

4 結束語

科學技術是第一生產力，科學技術的突飛猛進，給世界生產力和人類經濟社會的發展帶來了極大的推動力。科技創新越來越成為當今社會生產力解放和發展的重要基礎與標志，越來越決定著一個國家、一個民族的發展進程。作為建筑設計師同樣需要與時俱進，為了走在科技創新的前沿，我們要不斷的學習新知識、新技術，與企業家、科學家一起努力奮斗，使我們的民族越來越昌盛，在日益激烈的國際競爭中立于不敗之地。感謝我院經常請雨虹、科順、潤生、卓寶等一大批優秀的企業科研工作者與我們一起研討建筑設計與新科技新材料的應用，使我們可以分享到彼此的勞動成果，服務社會、造福社會。

1 《建筑防水技術》

2 《種植屋面工程技術規程》（JGJ155－2007）