彭红胜

0 引言

传统的普通建筑是以满足人们对建筑物的使用功能为目标，忽视甚至无视了建筑物对环境的影响。城市的混凝土建筑群密集是导致形成城市热岛效应的主要原因之一;同时使城市的绿化面积减少，空气质量变差;另外，光秃秃的混凝土墙对城市的光环境、声环境都有诸多不利影响。混凝土比土壤、植被具有更大的热容量和吸热率，使得建筑物储存了较多的热量，并向四周及室内辐射、传递，导致室内温度高，被迫大量使用人工空调环境，因而排放出更多的热量，更加恶化了室内和大气的热环境［1］。更为重要的是，恶劣的热环境，严重影响人们的情绪变化、生活方式、工作状态等［2］。故如何让建筑既满足传统功能，又能减少污染、美化环境是我们亟待解决的问题。

1 有氧建筑的概念

陈广雄、裴烨青等［3，4］提出了绿色生态建筑的概念，指出合理规划、利用环保材料、提高小区绿化率等来达到改善环境、降低污染的目的。有氧建筑就是在小区绿化率不变的情况下，在立体上增加植物覆盖面积，缩小植物与人的距离，让人们生活在氧吧里，从而改善美化居住环境。

从广义上讲，有氧建筑应是绿色生态建筑的一个分支，即应用一定的手段，将绿色植物与建筑物的外墙和屋顶结合起来［6］，使其既具有传统建筑外墙与屋顶的围护作用，又具有绿地的释放氧气、吸收二氧化碳等废气的功能。在建筑小区平面上的绿化面积不变的情况下，沿建筑高度方向有效增大植物种植面积，减少二氧化碳等废气的排放量，从而达到低碳环保的目的，更加让使用者感觉舒适、健康。

2 有氧建筑的实现方法

经济发展、社会进步和环境恶化对建筑物的抗震性能提出了更高的要求，框架结构会被越来越广泛的采用，有氧建筑的设想就是针对框架结构的建筑物提出的。有氧建筑以立体绿化和屋顶花园为主要内容。

1)将绿色植物和混凝土墙融为一体来实现立体绿化，一种形式是使用特制的“洞穴砌块”作为填充墙，将植物种植在砌块的洞穴里，等建筑物建成和植物长成之后，通过人工管理和修剪，建筑外墙就会形成具有净化空气功能的植物幕墙;另一种形式是直接用培育好的“植物砌块”作为填充墙，在阳台处和窗户上沿形成绿色植物装饰物，从而达到立体绿化的效果。2)在屋顶种植花草以形成屋顶花园。具体施行方法如下。

2.1 植物的选用和培育

绿色植物作为立体绿化的主角，选用时有以下基本要求:属于长年生植物，对气候和生长环境有较强的适应能力，抗性较强，具有良好的耐热、耐寒性能，不至于夏天因高温而痿殃，冬天因酷寒而冻死。繁殖培育方便，采用简单的扦插、压条方法就能很好的繁殖，易修剪，耐修剪等。例如常春藤、炮仗花、凌霄等攀缘植物和麦冬草、三叶草、无毛紫露草［7］等草本植物。

可以根据不同地域的气候等自然条件，选择不同的植物来彰显其地方特色。植物种类选定之后，将优良品种在温室里培育，以便用于以后的种植。因草本植物不像攀缘植物那么容易扦插，所以草本植物直接培育在“洞穴砌块”里，形成“植物砌块”，在施工时直接使用。

2.2 施工工艺与维护

有氧建筑的墙体施工分三步进行。即将外墙分成内、外两层分别施工，第三步种植植物。

2.2.1 内层墙施工

先用200mm厚的防潮石膏砌块填充内层墙，同时做好内层墙的防水层，将硅质防水剂掺入C20快速凝固细石混凝土内(使用快速凝固混凝土，缩短混凝土凝固所需的时间，提高施工效率)，在找平层直接做刚性防水板块，板块为1.5 m×1.5 m，纵横分格，缝内嵌入密封胶。

2.2.2 外层墙施工

对于门窗、阳台等处较少的外墙而言，在框架结构的柱子上设钢筋混凝土结构扁梁，用来承担外层墙上植物和砌块的重量以及风荷载。考虑到攀缘植物长成之后可以达到10m甚至更长，而楼层高一般在3 m左右，因此每一层楼只需设一层“洞穴砌块”，将植物种植在“洞穴”里，其他墙体仍用普通石膏砌块，植物长成之后，连成一片，形成“植物幕墙”。因此在扁梁上的第一排加砌150mm厚特制的“洞穴砌块”(见图1)，其上再砌普通空心砖即可。在使用“洞穴砌块”之前，先将胶凝状的植物培养基放入洞穴中，作为植物生长初期的养分来源和起到固定植物根的作用。然后在墙面上涂一层混凝土砂浆作为保护层，砂浆层可以涂得粗糙些，这样有利于攀缘植物攀附在墙面上。外层墙不用专门设防水层，在“植物幕墙”形成前期，外墙面的“储水”可以适当为攀缘植物侧根(气生根)补充水分，有助于植物的生长。另外，“植物幕墙”长成之后，植物的茎叶也可以起到一定的防水作用。在外墙上适当的位置预先设置空调台，以免在以后的施工中损坏植物。

对于阳台和窗户上沿的墙体，采用同样的施工方法。不同的是阳台的内层墙使用120mm厚的混凝土砌块，外层使用100mm的“洞穴砌块”(见图2)，施工时使用已经培育好的“植物砌块”，为减少植物损坏，施工时要尽量小心。

2.2.3 种植植物

外层墙施工完成之后，即可种植植物。根据建筑物的朝向以及周围其他建筑物的影响，结合光照因素和植物的生长习性，选择不同的植物种植在不同朝向的墙面上。例如接受光照多的墙面选择喜阳耐热的植物，光照少的墙面则选择喜阴耐阴的植物等。

施工时，先在“洞穴砌块”的洞口安装与洞口尺寸相适应的圆形垫圈，以减小植物(主要针对攀缘植物)与洞口边缘之间的相互作用力，避免植物受损。然后将培育好的植物枝条扦插在洞穴里的植物培养基上。在建筑上部采用依靠自重向下攀缘的植物，如炮仗花和凌霄花;在下部(如一、二、三层)采用可以向上攀缘的常青藤等，在这种高度可以很方便地控制植物的攀缘方向以达到美观的效果。屋顶花园的施工就简单得多了，在保护层上直接种植预先培育好的植物即可。

2.2.4 后期维护

在“植物幕墙”形成之前，对于可以向上攀缘的植物，需要人工控制植物的攀缘方向，而对于自然向下生长的植物，一般不需要。还要定期对植物进行修剪:1)剪掉那些枯枝败叶;2)避免攀缘植物长得过长，减小对墙面的荷载。在植物生命的整个过程中，都要定期为植物施肥、补充水分、防治病虫害。传统的施肥方法是难以实现的，因此要采用叶面施肥技术为植物补充所需的养分。

2.3 预期效果

“植物幕墙”形成以后，满墙的攀缘植物、整齐排列的草本植物和屋顶的花园总能给人以赏心悦目的感觉，增大城市的竖向绿化面积，提高空气质量，减缓传统墙面对城市的光环境、声环境、热环境等的不利影响。它不仅能净化外界空气，还能像一个“过滤系统”一样对流入建筑物内的空气进行过滤，使人们感觉更加舒适、健康。

3 存在的问题

在对“有氧建筑”的研究中，发现还存在着一些问题:

1)有氧建筑的结构形式具有一定的局限性。钢筋混凝土框架结构、砌体结构是适用的，但是，例如对于钢结构建筑来说，由于钢材易腐蚀，而植物的存在可能对钢材耐久性产生一定的影响，故有氧建筑不适用于钢结构。2)与传统建筑相比，培育植物和后期维护等方面的花费是额外增加的，故造价较高。3)施工过程复杂、施工时间长，外墙分两层施工既复杂又费时间，阳台和窗户上沿处的“植物砌块”带着植物一起施工，很不方便，施工效率较低。

4 结语

这里只是简单地阐述了“有氧建筑”的设想，要实现这一工程，不仅需要环境工程师和建筑师运用可持续发展观、低碳理念和绿色建筑的设计方法和手段，还需要决策者、管理机构、使用者等多个环节的共同努力，共同参与营建的全过程。随着经济的发展，居民消费结构性升级，尤其是可持续发展战略的提出并逐渐被人们所认识，不能说“有氧建筑”一定是未来建筑的发展方向，但至少提供了一个可以考虑实行的方法，提供一个“低碳设计”思路，从而早日实现建筑与环境和谐共生的目的。

［1］秦 波，齐海丽.绿色建筑思考［J］.陕西建筑，2008(12):1-3.

［2］李少卿，丁家乐.师法自然的低碳设计［J］.二十一世纪商业评论，2010(4):95-99.

［3］陈广雄.刍议绿色生态建筑与可持续发展设计［J］.价值工程，2010(23):92-93.

［4］裴烨青，通 笑.营造现代人健康的绿色家园——绿色生态住宅小区中绿色建筑材料系统的构建和经济评价［J］.住宅产业，2010(5):32-35.

［5］王 健，徐 进，闫成文.日本生态建筑技术——以“21世纪实验住宅”和“地球之卵”为例［J］.浙江建筑，2010，27(6):48-52.

［6］张大忠，雷江丽，谭一凡，等.建筑屋面种植系统概述［J］.深圳土木与建筑，2005，2(1):56-59.

［7］克里斯托弗·布里克尔.最新版世界园林植物与花卉百科全书［M］.郑州:河南科学技术出版社，2005.