建筑設計的生態(tài)性研究

賈志峰

摘要：生態(tài)建筑是生態(tài)文明建設重要內(nèi)容。從建筑設計的五個方面入手研究生態(tài)建筑設計十分必要。它既為人創(chuàng)造一個舒適的建筑空間，又保護了周圍環(huán)境，生態(tài)建筑是建筑設計發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞：生態(tài)文明；建筑設計；要點；技術(shù)；環(huán)境

中圖分類號：TU201.1

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0422（2013）07-0069-02

1.前言

人類社會文明先后經(jīng)歷了原始文明、農(nóng)業(yè)文明和工業(yè)文明，一直不斷進步發(fā)展到現(xiàn)在的信息文明。原始文明歷時百萬年，對自然沒有傷害，是人類完全被動接受自然的階段；農(nóng)業(yè)文明階段幾千年間，人們開始了對自然進行傷害程度小的初步探索，其中大多數(shù)開發(fā)可以自然修復；而工業(yè)文明是人類征服自然，改造自然階段，雖然歷時只有幾百年，卻創(chuàng)造了歷史上從未有過的經(jīng)濟奇跡，積累了巨大物質(zhì)財富，但對自然帶來的損害和破壞程度較大，許多方面已經(jīng)難以修復。恩格斯在《自然辯證法》中指出：“我們不要過分陶醉于我們?nèi)祟悓ψ匀唤绲膭倮?。對于每一次這樣的勝利，自然界都對我們進行報復”。人類在創(chuàng)造和享受現(xiàn)代文明的同時，也飽嘗了高增長帶來的苦果：能源緊張，資源短缺，生態(tài)退化，環(huán)境惡化，氣候變化，災害頻發(fā)。這些促使人們重新思考人類與自然的關(guān)系，重新思考人類行為的準則。

現(xiàn)在整個世界處于工業(yè)文明與信息文明交織發(fā)展階段，正面臨著資源約束趨緊，環(huán)境污染嚴重，生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢，“生態(tài)文明”建設也因此成為全球性問題。生態(tài)文明是這一時期人類對嚴重生態(tài)安全進行深刻反思基礎上逐步形成和積極推動的一種文明形態(tài)，是人與自然和諧的社會形態(tài)。它并不是要求人們放棄對現(xiàn)代物質(zhì)生活的追求，回到“桃花源”般原生態(tài)的生活方式，而是以把握自然規(guī)律，以人與自然，環(huán)境與經(jīng)濟，人與社會和諧共生為宗旨，以資源環(huán)境承載力為基礎，超越和揚棄粗放型的生產(chǎn)發(fā)展方式和不合理的生活消費模式。

長期以來，建筑設計的指導思想一直是：經(jīng)濟、適用，在可能的條件下注意美觀。2008年汶川地震后，在設計的指導思想上又強調(diào)了安全第一的原則。今天，在經(jīng)濟發(fā)展到一定程度，環(huán)境矛盾日益突出的現(xiàn)實情況下，建筑行業(yè)的能耗占全社會能耗的50%以上，碳排放總量也占全社會的40%。在城市環(huán)境質(zhì)量不斷下降，人與自然矛盾日益突出的今天，許多建筑采用反光建材或玻璃幕墻作外部裝飾，這不僅浪費資源，加速城市生態(tài)的惡化，城市熱島效應和地面沉降災害，還會進一步疏遠人工環(huán)境中人與自然的聯(lián)系。建筑物是關(guān)系我們生活是否安全、健康、幸福和美好的一個重要因素，其發(fā)展應促進和提升人類的福祉狀況，在更深層次上服務于公眾幸福、社會和諧與生態(tài)文明的提升。建筑物也是人類在自然界中最廣泛的作品，它是人類適應自然、改造自然的中介物。同人類日常生活密切相關(guān)，是人類社會不可或缺的人工構(gòu)筑物。建筑物構(gòu)筑的空間，用來調(diào)節(jié)人與自然界的溫度差，滿足人的舒適性要求。同時，建筑物又要同周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，同自然界融為一體，形成新的人文景觀。這就要求建筑師在設計階段就要考慮建筑物如何長久地同自然界協(xié)調(diào)發(fā)展，并逐漸成為自然界一部分的問題。因此，建筑設計的生態(tài)性要求是時代的自然要求，從建筑物建造的源頭、——建筑設計入手更是抓住了解決問題的關(guān)鍵點，其實質(zhì)就是在建筑設計階段要充分考慮到如何尊重自然，順應自然和保護自然的問題，自覺在實踐中落實建筑設計的生態(tài)性問題，使設計的建筑物同自然環(huán)境相互協(xié)調(diào)。對于空間更為廣闊，人口壓力更為沉重，發(fā)展需求更為迫切的中國而言，如何既補上工業(yè)文明之課，又走好“生態(tài)文明”之路，是關(guān)系人民福祉和民族未來的大業(yè)，更需從各個方面細心考慮。對建筑行業(yè)建筑設計的生態(tài)性研究就顯得十分迫切和必要了。

建筑設計的生態(tài)性就是綜合運用當代建筑學、生態(tài)學及其它科學技術(shù)成果，將建筑看成一個生態(tài)系統(tǒng)，通過設計建筑內(nèi)外空間中的各種物態(tài)因子，使物質(zhì)、能源在建筑生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)有秩序地循環(huán)轉(zhuǎn)換，并與自然生態(tài)相平衡，獲得一種高效、低耗、無廢、無污、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境。建筑設計生態(tài)性要求的核心是尊重自然，遵循可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境倫理的基本理念，協(xié)調(diào)建筑與人、自然環(huán)境的關(guān)系，使建筑盡可能多地發(fā)揮出有利于生態(tài)的建設性效益。建筑設計的生態(tài)性要求是現(xiàn)代建筑物設計的一項必須要求，應成為現(xiàn)代建筑設計的重要原則。實際中具體應著重從以下方面予以考慮。

2.城市區(qū)域規(guī)劃應堅持集約化，密集型的發(fā)展理念，設計上給人們提供更多的交流空間和各項便利

研究建筑設計的生態(tài)性，首先體現(xiàn)在城市規(guī)劃和城市設計中生態(tài)性的考慮，實際中要依照生態(tài)學未設計城市。城市設計中生態(tài)性的核心理念是“既能滿足當代人們的生活需求，同時又要為后代人著想滿足其未來的需求”。不同類別建筑物都是在城市的特定區(qū)域內(nèi)，城市各個區(qū)域的設計要實現(xiàn)微型、復合、集約效應，在城市內(nèi)要實現(xiàn)居住環(huán)境，社區(qū)環(huán)境，城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。交通組織規(guī)劃要以方便快捷，減少對機動車的過度依賴，并為步行和自行車使用創(chuàng)造條件為原則。這就要求城市區(qū)域規(guī)劃中，要強調(diào)區(qū)域內(nèi)完善公共服務設施的配套，使區(qū)域內(nèi)住宅、商業(yè)、產(chǎn)業(yè)、休閑等項目齊全，減少人員出行需求和交通生成。從設計上就是打破功能分區(qū)，鼓勵用地的有效混合，避免巨型或單一化的功能分區(qū)。區(qū)域規(guī)劃的集約化體現(xiàn)在——如何以短路徑的出行為目標促進土地的混合使用，達到區(qū)域的公共服務設施設置齊全，在建筑設計上最大程度地節(jié)約能源，保護環(huán)境，創(chuàng)造更多的公共空間來加速人和人之間的聯(lián)系和交流。使人們追求簡單、質(zhì)樸、環(huán)保的生活方式。以實現(xiàn)從城市規(guī)劃上體現(xiàn)生態(tài)性要求。

3.建筑設計要充分利用地形、地貌、地勢，因山就勢，因地制宜，使建筑與自然融為一體

自然界原有的地勢地貌是自然選擇的結(jié)果，有其天然的肌理存在其中。在當?shù)厝说哪X海中存下永久地理坐標記憶。建筑設計是源于自然又高于自然的人類智慧體型創(chuàng)造。不同地域、不同風格特征的建筑物是人們對地區(qū)特點的識別和記憶的關(guān)鍵。建筑物的設計應盡量結(jié)合原有的地形特點，依山傍水，因山就勢，高低錯落有致，一定要與周邊自然環(huán)境相和諧，盡可能尊重和保留有價值的生態(tài)要素，盡量少的干擾和破壞自然環(huán)境，使建筑物與自然地形融為一體。這是建筑設計生態(tài)性需要考慮的重要因素。

珠海橫琴新區(qū)四面環(huán)海，橫琴島水系因駐民用海造田而產(chǎn)生，田地與水網(wǎng)的肌理已經(jīng)成為島嶼的主要形態(tài)特征。法國阿瑪建筑設計事務所中標的珠海橫琴新區(qū)濱水地區(qū)的規(guī)劃設計中，就特別注重保留原有地貌特征。凸出海面的大小橫琴島山體，保護著灘涂和田地，規(guī)劃保留的水系為主河道，次河道和三級河道，構(gòu)成原生態(tài)的自然景觀，在此基礎上規(guī)劃設計建筑物的位置，類型及形態(tài)，使建筑物與自然景觀有機結(jié)合，體現(xiàn)了建筑設計的生態(tài)性要求。

4.建筑設計中盡量選用當?shù)亟ú模卯數(shù)剡m宜技術(shù)進行施工

每個地區(qū)的地理環(huán)境不同，人們因地制宜解決自身生存的方法，手段和選用材料也不相同。用當?shù)刭Y源滿足當?shù)匦枨?，用當?shù)丶夹g(shù)解決當?shù)貑栴}，是生態(tài)設計的基本考慮。黃土高原的人們，根據(jù)地形地貌和黃土特征，發(fā)明了不用柱、梁的生土建筑形式——地坑院式窯洞。不僅解決了人們的生存生活問題，窯洞的恒溫還給人們提供了“冬暖夏涼”的舒適感覺；西北高原少雨缺水，那里的人們發(fā)明了夯土墻和泥草頂建筑形式，適應當?shù)貧夂颦h(huán)境；南方的人們根據(jù)多雨潮濕，發(fā)明了架空底層的干闌式建筑。我們強調(diào)建筑的生態(tài)性，就是要在具體建筑設計中，盡量選用反映地域特色、便于取材的建筑材料，并以當?shù)厝藗兞曇詾槌５慕ㄖY(jié)構(gòu)和方式去營造。中國建筑傳統(tǒng)是一個循環(huán)的營造體系，無論磚石、土木施工都有許多奇妙的細節(jié)，許多看似簡單平常且土的掉渣的夯土建筑也顯示出當?shù)亟ㄖl(fā)展延續(xù)的脈絡。體現(xiàn)了地域的風土人情、生活習慣和審美品位，這既是建筑的生態(tài)性體現(xiàn)，也是建筑延續(xù)歷史文脈的具體方法。建筑設計的生態(tài)性還特別強調(diào)節(jié)約土地資源，不用耕地取土燒磚，因此推廣轉(zhuǎn)型適應建材也是建筑生態(tài)性的特征。2012年普利茲克建筑獎獲得者王澍的作品就十分強調(diào)建筑的生態(tài)性，他在寧波博物館設計采用的是新鄉(xiāng)土主義風格，除了建筑材料大量使用回收舊磚瓦外，還運用了毛竹等本土元素，體現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能和生態(tài)的理念。在中國美術(shù)館象山校區(qū)，校園建筑外表材料是用九百多萬塊從各地拆房現(xiàn)場收集回來的不同年代的舊磚棄瓦，鄉(xiāng)村匠人以傳統(tǒng)手工技藝施工，把它們穿插在屋頂和墻角，重新聚合在一起形成校園新建筑的外立面，看上去具有樸素滄桑的歷史感，也是原有建材生態(tài)性的再現(xiàn)。

當然，在此基礎上，生態(tài)設計也強調(diào)要積極地采用適宜的新材料、新技術(shù)，從而使建筑物建造過程減少對環(huán)境的污染。

5.采用主動或被動設計理念，建筑設計要充分利用太陽光、風、雨水等自然資源，并注意可回收資源的利用率問題

人類進入工業(yè)文明后，大量消耗化石能源給環(huán)境帶來了巨大壓力，同時化石能源是有限的和不可再生的。建筑設計的生態(tài)性考慮是一種結(jié)構(gòu)化的工具箱，容納很多“綠色食物、水和能源”等子系統(tǒng)。我們講建筑設計的生態(tài)性就是要規(guī)范建筑過程，使建筑物在建造和使用過程中盡可能減少對環(huán)境的影響，做到低碳節(jié)能。在具體設計中，更是要用主動或被動地意識和方法去充分利用無窮盡的可再生自然資源。如對太陽能的利用問題就是要綜合考慮它與建筑如何一體化的問題。一是建筑設計被動利用太陽能。通過建筑開間，進深及構(gòu)造設計，使建筑物能直接利用太陽能，以減少采暖、照明、通風和空調(diào)的能耗。二是主動在建筑內(nèi)利用太陽能，用它發(fā)電照明，用它制造熱水供人們使用。日本大阪煤氣公司建造的“21世紀試驗樓”，外墻采用新型隔熱板提高保暖隔熱效果，內(nèi)部通過設備層內(nèi)專用設備，將屋頂裝置收集的熱能轉(zhuǎn)化為電能，向全樓提供照明、熱水、采暖等用電。這是一個典型的生態(tài)建筑。風能的綜合運用可以調(diào)節(jié)建筑的自然風環(huán)境。建筑設計的生態(tài)性還體現(xiàn)通過建筑平面和剖面設計，使建筑內(nèi)部形成復合空間，通過中庭上下貫通相連，其間空氣層溝通內(nèi)外環(huán)境，形成穩(wěn)定的自然通風，進行不耗能的降溫去濕，更換新鮮空氣，使建筑室內(nèi)自然化、舒適化、生態(tài)化。如印度建筑大師柯里亞一直強調(diào)“形式服從氣候”的生態(tài)建筑觀，他所獨創(chuàng)的管式住宅，在狹窄的住宅內(nèi)圍繞一個幾乎露天的院落布局，這種內(nèi)向的形式能擋住烈日的曝曬，在剖面處可見住宅入口和剖屋面斷開層脊形成循環(huán)通風系統(tǒng)，達到自然散熱的目的。此外，建筑設計的生態(tài)性還要考慮低成本的運作，可收集物質(zhì)資源和廢棄物轉(zhuǎn)化為新資源問題，如雨水、中水的收集回收利用、建筑物各種配件的更換、回收問題、建筑物中綠化問題等等，這既是建筑節(jié)能減排的需要，更是建筑物自身生態(tài)性的根本要求。

2013年2月，阿聯(lián)酋宣布，迪拜水電局大樓投入使用，該大樓3.1萬m²，其中36%的建材選用了可再生材料，20%的面積被植被覆蓋，樓內(nèi)設有廢棄物回收專區(qū)，樓間停車位還安裝有自行車停車架。設置在樓頂?shù)男⌒吞柲茈娬緞t是“綠色的心臟”。電站產(chǎn)生的電能用于建筑的熱水設備和照明設施。這座建筑還采用了循環(huán)水處理系統(tǒng)，使得辦公樓能源利用率達66%，是全球生態(tài)環(huán)保建筑的典范。

6.建筑設計生態(tài)性體現(xiàn)在建筑各個細部同外界的溝通聯(lián)系的設計上，體現(xiàn)在建筑技術(shù)的應用上

世界各國的建筑師都對建筑設計的生態(tài)性進行了積極的探索?，F(xiàn)代主義大師賴特將建筑視為“有生命的有機體”，柯布西埃的“新建筑五點論”，其底層架空，屋頂設花園等是為了營造自然環(huán)境。富勒一直從事研究以最低能耗獲得最大空間和高度可靠的結(jié)構(gòu)體系。馬來西亞建筑師楊經(jīng)文致力于從生物氣候?qū)W角度研究高層建筑設計，他在高層建筑表面設計不同密度的凹入空間，植入綠化，使人在高層能接觸自然氣息。建筑作為一種人工建造物，它的生態(tài)性設計具體體現(xiàn)在其與自然接觸面上如何與自然融為一體，體現(xiàn)在具體的設計藝術(shù)和建筑技術(shù)的應用上。

6.1在建筑屋頂覆土或屋面做成屋頂花園及游泳池，隔冷防熱，保持室溫，又與自然界取得某種聯(lián)系。

6.2在建筑四周外墻上采用透明節(jié)能墻，收集太陽光的自然熱能供給室內(nèi)。還可在窗戶和墻面上設置可變角度的遮陽裝置，以控制不同季節(jié)的陽光量。也可以在有的墻面上設計水霧噴淋裝置，以水氣蒸發(fā)降溫，達到調(diào)節(jié)室溫的目的。

6.3注意建筑物的群體布局、體型、朝向和平面設計，適應當?shù)貧夂驐l件。建筑物的平面布局直接影響著每幢建筑的日照和通風的問題，建筑群體布局應錯落有致，同時考慮到夏季季風的滲透，豎向布置宜將較低的建筑面放在夏季迎風面。從單幢建筑形體上講，為適應外界條件，通常把建筑的交通部分或衛(wèi)生間布置在平面的兩端，以遮擋東西方向日曬。從建筑平面上講，主要使用房間平面設計要使其具有更大靈活性的平面布置，以利降低噪聲，控制溫度，以適應未來發(fā)展的要求。生態(tài)建筑設計強調(diào)建筑形體和平面適應地形和氣候條件，體現(xiàn)建筑是自然一部分的生態(tài)設計理念。

6.4注重建筑五個面上的綠化設計，建筑物四面盡量設計由凸凹臺、窗空間，再加上屋頂空間的充分利用，使綠化設計在建筑五個面上充分展開。在各個面上用本地耐旱難燃植物作點、線、面的立體綠化，溝通建筑內(nèi)外的自然聯(lián)系，再加上建筑物四周地面喬木、灌木、花草有機結(jié)合的綠化，通過全方位立體綠化體現(xiàn)建筑物的生態(tài)性，使建筑物本身融入自然綠化之中。

綜上所述，草皮屋頂，覆土保溫，溫室暖房，遮陽墻體，蓄熱墻體，風能，太陽能利用往往成為生態(tài)建筑的基本構(gòu)造特征。當前，由于造價和維護費用原因，未必成為建筑市場的主流因素，但它以保護生態(tài)，節(jié)約能源，提高生活品質(zhì)，有益人類健康為宗旨，對建筑的規(guī)劃、設計、選材和結(jié)構(gòu)形式提供了新的思路，也為建筑的低碳，低成本建造提供了導向依據(jù)，更為生態(tài)文明建設增添了具體而實在的內(nèi)容，建筑設計中強調(diào)生態(tài)性應成為今后的設計前置必須要素。由此推動生態(tài)文明建設的全方位實踐。