淺析生態(tài)高層建筑設(shè)計

張翠

摘要：通過當(dāng)代建筑學(xué)、人工環(huán)境學(xué)及生態(tài)學(xué)等多方面學(xué)科的綜合利用，將高層建筑設(shè)計打造成一個生態(tài)系統(tǒng)，讓物質(zhì)與能源在生態(tài)系統(tǒng)中有效有秩序地進(jìn)行循環(huán)或轉(zhuǎn)換，達(dá)到為城市居民提供一種低耗、無廢、無污、生態(tài)平衡建筑環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：城市化；高層建筑；生態(tài)設(shè)計；可持續(xù)發(fā)展

隨著城市人口的高度集中，在城市化水飛速發(fā)展的同時城市用地日益緊張，住房緊張的問題越來越嚴(yán)重，傳統(tǒng)意義的住房已滿足不了人們的需求。在這種情況下，高層建筑因運而生。所以高層建筑是社會生產(chǎn)需要和人類生活需求的產(chǎn)物，是現(xiàn)代工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果，然而就在建筑不斷跨越新高度的同時，其設(shè)計、建造不顧自然生態(tài)環(huán)境，缺少節(jié)能意識和地方氣候特色，成為了高層住宅設(shè)計的缺陷。

城市高層建筑生態(tài)設(shè)計應(yīng)處理好人、建筑和自然三者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，創(chuàng)造一個舒適、安全的住區(qū)，同時又能很好地保護(hù)周圍的城市環(huán)境，使得建筑成為人與自然的界面，形成共生、節(jié)能、循環(huán)的協(xié)作體系。

一、高層建筑在城市化建設(shè)中的不利影響

高層建筑作為城市化過程中對于城市人口向城市集中，城市數(shù)量增加、規(guī)模擴大的一種應(yīng)對，其本身是城市空間結(jié)構(gòu)集中的產(chǎn)物，它往往能夠提高城市土地的利用率，有利于空間的集約使用，但同時設(shè)計不當(dāng)?shù)母邔咏ㄖo城市生態(tài)環(huán)境會帶來很多負(fù)面的影響。

1.巨大的體型形成陰影區(qū)

由于高層建筑自身體量巨大，在日照下的落影很大。這些陰影在很大程度上改變了周圍地區(qū)的性質(zhì)，遮蔽陽光對附近的房屋，街道帶來很大的影響。以各地區(qū)為例，大量高層建筑集聚的CBD區(qū)域，建筑之間相互遮擋，甚至使周邊一些多層建筑常年處于陰影之中，造成空間品質(zhì)上的影響。

2.改變局部小氣候

在高層建筑集中的地區(qū)，局部小氣候會發(fā)生一些異常的變化，比較明顯的是風(fēng)力環(huán)境的復(fù)雜性，比如風(fēng)速的加大，造成強氣流，形成“峽谷風(fēng)”；產(chǎn)生氣旋渦流，形成旋風(fēng)；風(fēng)吹到高層建筑上，一部分氣流向下，影響地面建筑和行人。

3.產(chǎn)生“城市熱島”效應(yīng)

城市中心高層建筑聚集，由于建筑密度大，容積率高，空調(diào)等人工熱排放加大，“熱島效應(yīng)”十分明顯，夏季市區(qū)氣溫高于城市周邊地方。據(jù)資料顯示，在各高樓林立的區(qū)域內(nèi)，夏季平均氣溫高于市郊1.6℃，這樣的區(qū)域總面積達(dá)100多平方公里。這樣不利于城市污染物的排出，長時間的大氣污染容易導(dǎo)致各類疾病的滋生。

二、城市化進(jìn)程中的高層建筑生態(tài)設(shè)計策略

如今，以生態(tài)的策略進(jìn)行城市中高層建筑項目的設(shè)計早已迫在眉睫，但如何真正做到系統(tǒng)性的、整體的對待高層建筑的生態(tài)設(shè)計以達(dá)到利于城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)仍然需要去探索。各地區(qū)的快速城市化需要設(shè)計者對高層建筑的生態(tài)性設(shè)計做出了整體的研究，目的在于減少高層建筑對所在區(qū)域所帶來負(fù)面環(huán)境影響，以及改善生物圈和減少不可再生資源的消耗。

1.城市設(shè)計層面——合理規(guī)劃高層建筑布局，與城市空間結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)

高層建筑以其龐大的體量對城市的局部地區(qū)及整體都會產(chǎn)生重大影響。它的布局得當(dāng)與否會對城市的正常運轉(zhuǎn)，與城市空間環(huán)境起到影響。通過容積率等規(guī)劃指標(biāo)控制高層建筑的密度，避免局部地區(qū)過分密集，除容積率外應(yīng)再加上一項空地率作為補充。它反映了基地的空地比值，既保證土地使用的經(jīng)濟(jì)效益又留有空地。

高層建筑設(shè)計過程中，應(yīng)考慮各個季節(jié)太陽的高度和方位，考慮陰影對于周邊環(huán)境的影響，方案需遵循城市規(guī)劃與城市設(shè)計所制定的導(dǎo)則，確定建筑的朝向和主要立面的設(shè)計，并應(yīng)用計算機技術(shù)的協(xié)助使用計算機系統(tǒng)對日照效果進(jìn)行分析以確定最佳的高層建筑位置。

2.建筑設(shè)計層面——內(nèi)部空間的合理組織

生態(tài)高層建筑的設(shè)計最關(guān)鍵問題是建筑內(nèi)部的空間組成和布局，對生態(tài)優(yōu)化而言，建筑內(nèi)部空間應(yīng)具備適應(yīng)冬寒夏熱的能力，以減少能量消耗和室內(nèi)的不舒適性，生態(tài)設(shè)計應(yīng)注意以下幾點：1）建立一個通暢、直接的自然通風(fēng)體系，確保每個房間的各個方位點有良好的通風(fēng)；（2）建立生態(tài)高層建筑的溫度分區(qū)規(guī)劃。

3.生態(tài)設(shè)計技術(shù)層面——生態(tài)建筑的標(biāo)志是健康、綠色與可持續(xù)性

高層建筑生態(tài)設(shè)計技術(shù)必須兼顧冬寒夏熱兩個不同條件的制約，當(dāng)今科學(xué)技術(shù)水平的提高為建筑技術(shù)對不同氣候條件的適應(yīng)性、可控性提供了可高層建筑生態(tài)設(shè)計技術(shù)涉及如下領(lǐng)域：

（1）環(huán)境控制：主要是指建筑聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等問題，高層生態(tài)建筑尤應(yīng)重視以上問題，以良好的隔聲、防噪音能力、以充分的自然采光的應(yīng)用、以高效的保溫隔熱效果來提升住宅的居住質(zhì)量。

（2）綠色與環(huán)保型建筑材料：高層建筑受荷載、高度的影響，輕質(zhì)、節(jié)能、性能好的外圍護(hù)材料開發(fā)將是一項十分重要的問題。

（3）節(jié)能建筑技術(shù)的應(yīng)用：通過太陽能熱水器、被動式太陽能建筑基本原理（直接受益式、蓄熱墻式、附加日光間式等）的應(yīng)用，充分利用太陽能，挖掘高層建筑利用太陽能資源的可能和長處，對于太陽能應(yīng)用而言高層建筑將有更大的潛力。

（4）中水資源的再生和利用：對于一個高度發(fā)達(dá)的城市而言，水資源的匱乏將愈益顯現(xiàn)，高層建筑的夏季日用水量急劇提高，由于水資源的無級使用，使其浪費巨大，生態(tài)住宅通過生態(tài)體形、空間設(shè)計，在高層建筑頂部、中部設(shè)置中水貯存系統(tǒng)，收集雨水來灌草或通過水資源的分級使用達(dá)到再生、節(jié)約的目的。

（5）生活區(qū)廢棄物的處理：高層建筑居民的高密集居住模式，其可觀的廢棄處理將是生態(tài)技術(shù)一項必不可少的內(nèi)容。

三、生態(tài)高層建筑設(shè)計理念

1.舒適化的設(shè)計理念

隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們對生活和工作環(huán)境的品質(zhì)要求也逐步提高，關(guān)注建筑功能的舒適性，以改善人們的生活工作環(huán)境，提高人們的生命質(zhì)量成為建筑智能化的主要發(fā)展方向。高質(zhì)量和高效率建筑環(huán)境的創(chuàng)造，始終應(yīng)當(dāng)是建筑創(chuàng)作的目標(biāo)。健康舒適的環(huán)境概念是指優(yōu)良的空氣質(zhì)量，優(yōu)良的溫濕度環(huán)境，優(yōu)良的光、視線環(huán)境，優(yōu)良的聲環(huán)境。應(yīng)對的建筑設(shè)計方法：使用對人體健康無害的材料，減少VOC（揮發(fā)性有機化合物）的使用，對危害人體健康的有害輻射、電波、氣體的有效抑制，充足的空調(diào)換氣，對環(huán)境溫濕度的自動控制，充足合理的桌面照度，防止建筑間的對視以及室內(nèi)尷尬通視，建筑防噪聲干擾，吸聲材料的應(yīng)用等等。

2.運用自然體系設(shè)計理念

高層建筑設(shè)計中運用自然體系的目的是為了最大限度地獲取和利用自然采光和通風(fēng)，創(chuàng)造一個健康、舒適的人工環(huán)境。陽光和空氣始終是人類賴以生存的物質(zhì)條件。但照明和空調(diào)人工技術(shù)的普及和發(fā)展，使得自然體系的運用受到忽視，同時也對建筑環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面的影響。人們?nèi)绻L期處于人工環(huán)境中易出現(xiàn)“病態(tài)建筑綜合癥”及“建筑關(guān)聯(lián)癥”，如疲勞、頭痛、全身不適、皮膚及黏膜干燥等等。因此，在現(xiàn)代高層建筑設(shè)計中，應(yīng)注重自然采光和自然通風(fēng)與高新技術(shù)手段的結(jié)合。

3.自我調(diào)節(jié)“生命體特征”理念

從高層建筑的“生命周期”來看，從決策過程→設(shè)計過程→建造過程→使用過程→拆除過程，表現(xiàn)出類似生命體的那樣的產(chǎn)生、生長、成熟和衰亡的過程。同所有生命體一樣，高層建筑應(yīng)當(dāng)具備自我調(diào)節(jié)和組織能力以利于自身整體功能的完善。這種自調(diào)節(jié)一方面是指建筑具有調(diào)節(jié)自身采光、通風(fēng)、溫度和濕度等的能力，另一方面建筑又應(yīng)具有自我凈化能力，盡量減少自身污染物的排放，包括污水、廢氣、噪音等。

結(jié)語

高層建筑是人類生活都市化、現(xiàn)代科技高速進(jìn)步和社會發(fā)展的必然產(chǎn)物，體現(xiàn)了人類文明及高效率，可持續(xù)的城市化發(fā)展之路任重而道遠(yuǎn)，高層建筑作為城市化建設(shè)中的耗能大戶值得我們用生態(tài)策略去進(jìn)行設(shè)計研究。世界高層建筑群體的案例告訴我們只有通過整體的系統(tǒng)科學(xué)的方法運用生態(tài)原理進(jìn)行分析，才能切實的將高層建筑的生態(tài)化設(shè)計落到實處，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 夏海山.城市建筑的生態(tài)轉(zhuǎn)型與整體設(shè)計.南京.東南大學(xué)出版社.2005

[2] 周若祁 西安建筑科技大學(xué)綠色建筑研究中心.綠色建筑.北京.中國計劃出版社.1999