議高層建筑設(shè)計(jì)中的生態(tài)建筑觀

劉資軒　劉鋼城

(1.北京朝陽(yáng)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，北京　100000；　2.中交路橋技術(shù)有限公司，北京　100101)

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議高層建筑設(shè)計(jì)中的生態(tài)建筑觀

劉資軒1劉鋼城2

(1.北京朝陽(yáng)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，北京100000；2.中交路橋技術(shù)有限公司，北京100101)

結(jié)合生態(tài)建筑觀的內(nèi)涵及目標(biāo)，從采用生態(tài)表皮設(shè)計(jì)、突出建筑物結(jié)構(gòu)的生態(tài)化、體現(xiàn)空間組合設(shè)計(jì)的生態(tài)化等方面，探討了生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，從而改善建筑生態(tài)，努力踐行科學(xué)發(fā)展觀。

生態(tài)建筑，建筑設(shè)計(jì)，高層建筑

0　引言

隨著我國(guó)城市化程度的不斷提高，高層建筑在各地已屢見不鮮，其數(shù)量愈發(fā)增加，規(guī)?；?yīng)逐步顯現(xiàn)，并成為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的重要引擎。高層建筑在一定程度上節(jié)約了建筑占用的土地資源，然而，也產(chǎn)生了一些負(fù)面效應(yīng)。在對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)貫徹生態(tài)建筑觀理念，已成為改善建筑生態(tài)的必由之路，也是科學(xué)發(fā)展觀在建筑領(lǐng)域的具體踐行。

為提高城市人口密度及聚集性，解決大城市商業(yè)中心地帶土地資源緊張及生存環(huán)境惡化的問(wèn)題，高層建筑已出現(xiàn)在我國(guó)每個(gè)城市中，成為當(dāng)代城市發(fā)展的新標(biāo)志。設(shè)計(jì)成果優(yōu)秀的高層建筑不但占地面積較小，而且能騰出大量空間用于綠化，使城市生態(tài)環(huán)境得到改善。同時(shí)也要看到，高層建筑的設(shè)計(jì)和建造要耗費(fèi)較多的原材料和資源，在運(yùn)營(yíng)階段又要消耗較多的能源并釋放廢棄物，基于此，生態(tài)建筑的新概念應(yīng)運(yùn)而生。生態(tài)建筑突出環(huán)保和節(jié)能的基本理念，注重建筑在整個(gè)生命周期以內(nèi)的能源節(jié)約和生態(tài)保護(hù)。本文結(jié)合生態(tài)建筑觀的內(nèi)涵和目標(biāo)，初步探討生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

1　生態(tài)建筑觀的設(shè)計(jì)目標(biāo)

高層建筑建造和運(yùn)營(yíng)時(shí)的能源消耗與廢棄物污染值得關(guān)注，因此，從設(shè)計(jì)剛開始時(shí)就要使高層建筑符合生態(tài)原則。除建筑采用的建材要環(huán)保外，生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用，主要指切實(shí)利用資源與環(huán)境所創(chuàng)造的條件，把生態(tài)學(xué)理念滲透到建筑設(shè)計(jì)之中，并采取一定的建筑技術(shù)手段，打造合乎生態(tài)環(huán)境規(guī)律的建筑形態(tài)，進(jìn)而形成一種生機(jī)勃勃、充滿活力、健康朝氣的居住或辦公的建筑模式。在高層建筑的設(shè)計(jì)和建造中，將生態(tài)建筑學(xué)的理念和目標(biāo)貫穿其中，有利于降低有毒有害物質(zhì)與廢棄物的排放，同時(shí)降低能源資源的大量耗費(fèi)，通過(guò)生態(tài)技術(shù)的大力推廣，將建筑設(shè)計(jì)中的各種有毒有害物質(zhì)進(jìn)行無(wú)害化處置，最大限度地降低建筑和環(huán)境污染，打造宜居的生態(tài)環(huán)境。

縱觀高層建筑的“生命周期”，從設(shè)計(jì)決策的提出→設(shè)計(jì)方案確定→建造過(guò)程→使用→拆除，可以說(shuō)就像生物體一樣從誕生、成長(zhǎng)、成熟再到衰亡的過(guò)程。高層建筑的設(shè)計(jì)也在朝著“自我調(diào)節(jié)”的目標(biāo)前進(jìn)，即逐步提高自我完善和自我凈化的整體性能。尤其應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)建筑的溫濕度、通風(fēng)條件和采光等，不斷地降低建筑廢棄物的排放量，為節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)多做貢獻(xiàn)，為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)增添新動(dòng)能。

2　生態(tài)建筑觀在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

2.1突出與周圍生態(tài)環(huán)境和節(jié)能的一致性

在開展高層建筑總體設(shè)計(jì)及形態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要認(rèn)真考察收集項(xiàng)目場(chǎng)地周圍的生態(tài)環(huán)境及資源要素的狀況，充分理解其優(yōu)點(diǎn)和不足，在不對(duì)周圍環(huán)境造成環(huán)評(píng)不合格的情況下，充分吸取生態(tài)環(huán)境中的要素和資源，例如，對(duì)高層建筑的采光要盡量多方案比選，以便使建筑獲得更多的太陽(yáng)光照，盡可能擺脫對(duì)電燈照明的過(guò)度依賴。又如，通過(guò)優(yōu)化高層建筑的空間格局與朝向，以增加建筑的通風(fēng)面積，避免高溫炎熱時(shí)節(jié)對(duì)空調(diào)的過(guò)度依賴。另外，高層建筑還可借助風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源實(shí)現(xiàn)降低能耗的目的。

比如，英國(guó)建筑師福斯特在設(shè)計(jì)法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈時(shí)就充分利用了物理學(xué)上的煙囪效應(yīng)，其平面布置采用弧線圍成三角形，并在其間圍合出三角形中庭，形成類似一個(gè)大煙囪的氣流通道，可以讓辦公空間利用溫差及大氣壓差自然通風(fēng)，達(dá)到節(jié)能的效果，該樓的自然通風(fēng)量可達(dá)60%。同時(shí)三角形平面又能最大限度地多方向接納分配陽(yáng)光，創(chuàng)造良好的視野分配角度，還可以減少對(duì)相鄰建筑的遮擋。 該大廈建成后被冠以“生態(tài)之塔”“帶有空中花園能量攪拌器”的美稱。

2.2采用生態(tài)表皮設(shè)計(jì)

恰當(dāng)?shù)慕ㄖ砥ぴO(shè)計(jì)是高層建筑展現(xiàn)外形美觀和實(shí)現(xiàn)環(huán)保功能的重要手段。重要建筑物的表皮實(shí)際上指的是可使建筑室內(nèi)外物理環(huán)境發(fā)生變化的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具體包含屋面、底層樓板、外墻及其他附屬配件等。設(shè)計(jì)時(shí)除注重表皮對(duì)建筑的裝飾作用外，還要做好“表皮”的支撐工作，例如，要將自然光照、風(fēng)、煙霧、人的身體所能感觸到的最佳舒適度和天然光熱等諸多要素考慮在內(nèi)，不斷為居住者提供舒適安逸的居家環(huán)境，還要注意避免對(duì)建筑周圍其他建筑的不利影響，比如采用玻璃幕墻時(shí)要注意防止光污染及熱島效應(yīng)。

分析發(fā)現(xiàn)法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈的建筑表皮覆蓋系統(tǒng)有兩層，包括一層隔熱玻璃和一層簡(jiǎn)單的由外皮構(gòu)成的雙層表皮以及其間的多孔通風(fēng)層。這樣的雙層表皮保護(hù)建筑內(nèi)部的氣流可以避免外部不良天氣變化所帶來(lái)的影響。外面新鮮空氣通過(guò)外皮上的連續(xù)槽進(jìn)入通風(fēng)層，辦公室內(nèi)的控制板使自然通風(fēng)系統(tǒng)得到控制，這樣產(chǎn)生的緩沖氣流再次進(jìn)入建筑主體，消減外部風(fēng)的不穩(wěn)定性，使內(nèi)部空間獲得柔和的自然風(fēng)。此外，該大廈還有精心設(shè)計(jì)的熱控系統(tǒng)以減少直射陽(yáng)光的影響以及空調(diào)的需求，同時(shí)也就減少了能量的消耗。由于對(duì)表皮通風(fēng)及熱交換進(jìn)行了合理的模擬分析，整個(gè)大廈幾乎全年都可以使用自然通風(fēng)。獨(dú)特的雙層表皮設(shè)計(jì)既節(jié)省能源，又使建筑內(nèi)空氣展現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。

2.3突出建筑物結(jié)構(gòu)的生態(tài)化

生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)與能量轉(zhuǎn)化是人類實(shí)現(xiàn)基本生活的必備自然基礎(chǔ)。高層建筑是人類世界的智慧結(jié)晶，凸顯人類利用自然和改造生態(tài)環(huán)境的能力。從這個(gè)角度看，建筑設(shè)計(jì)更要同生態(tài)環(huán)境協(xié)同推進(jìn)，不斷為創(chuàng)設(shè)一個(gè)近乎完美的環(huán)境系統(tǒng)做充分的準(zhǔn)備。這就對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高要求，要全面考慮高層建筑所在城市的氣候、植被覆蓋、水文特點(diǎn)和土壤特征等要素，善于打造一個(gè)與周邊外部環(huán)境相和諧、相協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)樣式，推動(dòng)人類的杰作——高層建筑同大自然的永續(xù)共存。

比如江蘇省無(wú)錫節(jié)能環(huán)保大廈(150 m)因地制宜地利用河水資源，項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地300 m處有梁溪河，針對(duì)這個(gè)有利條件，設(shè)計(jì)了河水、雨水、中水復(fù)合式利用系統(tǒng)，不僅解決了冷熱源問(wèn)題，并且大大提高了用水效率。充分利用可再生能源，以附近梁溪河河水為冷熱源設(shè)計(jì)了高效水源熱泵系統(tǒng)、在A座屋頂架設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

2.4體現(xiàn)高層建筑空間組合設(shè)計(jì)的生態(tài)化

在對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)建筑空間的整合編制詳盡的生態(tài)設(shè)計(jì)規(guī)劃方案，例如，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)空間實(shí)施功能化分區(qū)，依照分區(qū)的差異因地制宜，試圖滿足每個(gè)分區(qū)對(duì)景觀、天然光照和溫度的要求。對(duì)每個(gè)分區(qū)采用截然不同的設(shè)計(jì)模式，以建筑的舒適度為基礎(chǔ)，力求合乎高層建筑的實(shí)用性和生態(tài)性。在對(duì)建筑內(nèi)平面空間進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地增加南北朝向的布置。又如，在設(shè)計(jì)內(nèi)部交通通道時(shí)，除要考慮結(jié)構(gòu)的勻稱分布和成本低廉外，更要將環(huán)境的舒適度和熱工效應(yīng)考慮在內(nèi)。在建筑內(nèi)空間逐步走向生態(tài)性的進(jìn)程中，樓梯、電梯房等發(fā)揮輔助性作用的空間要合乎通風(fēng)較佳和光照好的要求。

2.5充分彰顯舒適化的設(shè)計(jì)理念

改革開放近四十年來(lái)，我國(guó)的高層建筑如雨后春筍般發(fā)展開來(lái)。進(jìn)入21世紀(jì)的第二個(gè)十年，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，全社會(huì)對(duì)高層建筑的要求已從以往的“數(shù)量”轉(zhuǎn)變?yōu)椤百|(zhì)量”。城市居民的人均收入提高迅速，使人們享受舒適安心的居家環(huán)境的愿望愈發(fā)濃烈，因此，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和功能的舒適性要求與日俱增。目前，我國(guó)的高層建筑設(shè)計(jì)所選用的一些原材料往往對(duì)人體有害甚至有毒，給居住者的身體健康和生活質(zhì)量構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，為此，設(shè)計(jì)時(shí)要選用對(duì)人體生理健康無(wú)毒害的原材料，尤其要限制或避免使用有揮發(fā)性質(zhì)的有機(jī)化合物，嚴(yán)控電波及不良?xì)怏w的輻射，自動(dòng)調(diào)節(jié)建筑環(huán)境的溫度和濕度，千方百計(jì)做好房間空氣的新舊轉(zhuǎn)換，保障有效的房間采光度，為晾曬衣物和除潮提供有利條件，充分做好科學(xué)的桌面照度，以防建筑物之間的對(duì)視。另外，在選用建筑原材料時(shí)更要注重其隔音效果，避免高分貝的噪聲影響正常的生活和休息環(huán)境。

3　結(jié)語(yǔ)

生態(tài)建筑觀是科學(xué)發(fā)展觀在建筑設(shè)計(jì)中的一種具體體現(xiàn)，它把生態(tài)學(xué)和建筑學(xué)依據(jù)相應(yīng)的規(guī)律交融到一起，運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理、標(biāo)準(zhǔn)和模式，對(duì)人類的高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終形成一個(gè)以建筑物為主體的人為生態(tài)系統(tǒng)。將生態(tài)建筑學(xué)的概念、內(nèi)涵和理念引入到高層建筑設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，是建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一次大的嘗試，對(duì)于新時(shí)期構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)，提高人們居住環(huán)境和生活質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人與自然的永續(xù)和諧發(fā)展有著重大意義和積極影響。面對(duì)世界性的資源、能源和環(huán)境危機(jī)，國(guó)家必須大力倡導(dǎo)降低能耗、物耗，減少建筑廢棄物的過(guò)度排放量，對(duì)生態(tài)建筑學(xué)的借鑒和應(yīng)用，不失為高層建筑設(shè)計(jì)的明智選擇。我國(guó)正面臨深刻的能源和環(huán)境問(wèn)題，高層建筑盡管成為大勢(shì)所趨，但對(duì)其負(fù)面爭(zhēng)議一直不斷，負(fù)面焦點(diǎn)主要集中到“環(huán)?！焙汀肮?jié)能”方面。將生態(tài)建筑學(xué)滲透到高層建筑設(shè)計(jì)中，可有效地推動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)的生態(tài)性、建筑原材料的節(jié)能化和建筑體系的環(huán)?；M可能地降低建筑體對(duì)自然生態(tài)的影響，維持自然生態(tài)的和諧有序發(fā)展。隨著節(jié)能環(huán)保技術(shù)的不斷改進(jìn)和突破，生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域必將獲得更加廣泛的應(yīng)用空間。

[1]劉波.解析生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中華民居(下旬刊),2013,13(6):70-71.

[2]曹怡,顧明婭.淺談生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].城市建筑,2013,9(6):19.

[3]馬春旺.高層公共建筑的生態(tài)設(shè)計(jì)方法[D].大連：大連理工大學(xué),2008:24.

[4]朱磊.生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技信息,2011,10(11):556，841.

Discussion on the ecological concept architecture in high-rise building design

Liu Zixuan1Liu Gangcheng2

(1.BeijingChaoyangForeignLanguageSchool,Beijing100000,China; 2.CCCCRoad&BridgeTechnologyLimitedCompany,Beijing100101,China)

Combining with the connotation and target of ecological architecture concept, from the using of ecological skin design, highlighting the architecture structure ecology, embodiment the ecology of space combination design and other aspects, discussed the specific application of ecological architecture in high-rise buildings design, so as to improve the ecological architecture, efforts to practice the scientific development concept.

ecological architecture, architectural design, high-rise building

1009-6825(2016)08-0031-03

2016-01-08

劉資軒(1998- )，男，高中生；劉鋼城(1968- )，男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師

TU972

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