關于生態(tài)建筑學在高層建筑設計中的運用淺述

張耕輝

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【摘 要】隨著全球環(huán)境的惡化，世界各國對生態(tài)建筑的關注程度正日益增加。以生態(tài)建筑學為基礎的建筑形式倡成為未來建筑的發(fā)展趨勢。本文重點探討了生態(tài)建筑學在高層建筑設計中的運用。

【關鍵詞】生態(tài)建筑學；高層建筑；材料

一、生態(tài)建筑學

生態(tài)建筑學是由于生態(tài)危機和建筑學發(fā)展危機而被推向歷史舞臺的，目標是通過平衡自然、社會、經(jīng)濟的發(fā)展來創(chuàng)造整體有序、協(xié)調(diào)共生的人工生態(tài)環(huán)境。整體有序、永續(xù)利用、循環(huán)利用、反饋平衡、有償使用可以概括生態(tài)設計的基本指導原則。

近年來，關于綠色生態(tài)建筑的話題在國內(nèi)大都市和一些新興城市越來越熱。美國一家旅游雜志曾采用問卷的方式，從世界各地搜索出十大令人驚嘆的綠色生態(tài)建筑，而大家對其定義也是眾說紛紜。業(yè)內(nèi)普遍認為，綠色生態(tài)建筑從本質(zhì)上說是節(jié)能型建筑，或稱高效益的建筑。用美國建筑師富勒的話說就是“少費多用”；德國建筑師英恩霍文更具體地明確為：“用較少的投入取得較大的成果，用較少的資源消耗，獲得較大的使用價值?！备鶕?jù)國家《綠色建筑評價標準》的定義，綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

筆者認為應用了生態(tài)建筑學的高層建筑應該是這樣一種生態(tài)建筑：首先，節(jié)約資源。在建筑設計、建造和建筑材料的選擇中，要減少資源的使用，力求使資源可再生利用。其次，回歸自然。綠色建筑強調(diào)與周邊環(huán)境相融合，動靜互補，做到保護自然生態(tài)環(huán)境。綠色建筑應盡量采用天然材料，確保對人體無害。再次，要從人性化去考慮，創(chuàng)造出舒適、健康的棲息空間；建筑要盡量減少對自然的破壞與索取，減少浪費、考慮可持續(xù)使用、節(jié)能環(huán)保。

二、生態(tài)建筑學在高層建筑設計中的運用

（一）建筑形態(tài)

節(jié)能的高層建筑形態(tài)不僅要求體型系數(shù)（外表面積/體積）小，同時需要冬季日輻射得熱多，還需要對避寒風有利，但滿足此三項需要的建筑形體常不一致，因此應考慮多種因素的制約，包括當?shù)囟練鉁睾腿蛰椛湔斩?、建筑朝向、各圍護結構的保溫狀況和局部的風環(huán)境情況，需要具體權衡得熱和失熱的具體情況，優(yōu)化組合各項因素后得出結論。僅從冬季得熱的角度，建筑應有合適的長寬比。加大進深由8M增加到14M，可以使建筑耗熱指標降低11%-33%，因此對于1000-8000平米的住宅，進深控制在12-14M有利于建筑節(jié)能。同時冬季嚴寒地區(qū)的節(jié)能住宅，平面設計應盡力追求簡潔、平整，比如直線型、折線型和曲線型。在節(jié)能規(guī)劃中，不適宜大規(guī)模采用單元式樓體錯位拼接，建議盡量減少外墻臨空長度，降低能耗。

（二）使用環(huán)保材料

生態(tài)建筑離不開環(huán)保材料的支持，高層建筑設計選用的材料應當具有超高防火性能、超高硬度、超高耐磨特性、耐鹽霧抗酸腐、絕緣抗靜電、自潔不沾可清洗、生產(chǎn)運輸使用廢棄過程無污染無排放、抗紫外線抗老化、抗撞擊可彎曲的柔性等特點。在選擇不同的綠色材料上，不僅僅要考慮它的作用，還要符合當?shù)氐臍夂?、溫度、?jīng)濟和各種因素。只有這樣才能把綠色建筑的作用發(fā)揮出來，為我們的環(huán)境保護做出一份貢獻。

（三）表皮節(jié)能

近年來，高層建筑的表皮設計受到了越來越多的關注。大多數(shù)人一談論表皮，立刻就會把它當成立面或者是建筑表層很薄的覆蓋物。的確，以往的建筑給了我們這樣一個印象——表皮就是披在建筑物上的一件衣服，但是，近幾年出現(xiàn)的生態(tài)型高層建筑卻賦予了“表皮”不同的含義。建筑被置于表皮的包圍之中，但表皮又不僅僅是建筑層面上的東西。為了更好地將“生態(tài)”概念引入高層建筑，許多建筑師對“表皮”的設計進行了深入的探討。由于高層建筑的“表皮”即外墻，對建筑節(jié)能有著十分重要的作用。因此，透明性高、保溫性好、并允許自然通風便成為高層建筑生態(tài)型表皮的重要特征。筆者建議表皮生態(tài)設計應從自然通風（自然采光；保溫隔熱；低能耗）、集成立面（集成立面設計是將立面中具有的各種功能元素互相分離再重新組合，而不同于傳統(tǒng)建筑中外表皮的復合功能，如窗具有采光與通風功能） 、新技術應用、積極適應當?shù)貧夂虻确矫嬷诌M行設計。

（四）“垂直森林”

“垂直森林”之父、意大利知名建筑設計大師斯坦法諾·博埃里提出的“垂直森林”項目是博埃里及其團隊探索生態(tài)建筑的一項試驗，從2006年開始設計，坐落在米蘭，是兩幢分別高79米和111米的建筑，建成后外墻層層種下了730棵喬木、5000多株灌木、1.1萬株草本植物，相當于城市中多了7000平方米森林。“垂直森林”建筑可以形成微環(huán)境，為住戶提供氧氣，吸收多余的二氧化碳和粉塵。目前我國很多城市在引進“垂直森林”建筑，貴州、重慶等在建設“樹屋”，臺北的“一戶一庭園”、從底層螺旋向上的“陶朱隱園”也將在揚州落地。我們在高層建筑設計時應當合理借鑒，引入“垂直森林”概念，把空氣、綠色與生命力帶入建筑，讓辦公空間生機盎然，讓高層建筑煥發(fā)出新的生命。

（五）引入智能技術

智能建筑技術實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標外，新興的生態(tài)學，生物工程學，生物電子學，仿生學，新材料學等技術發(fā)展，正在滲透到建筑智能化多學科技術領域中，實現(xiàn)人類聚居環(huán)境的發(fā)展目標。智能建筑是隨著信息時代發(fā)展起來的新技術，是集計算機，通信，自動控制，土建及裝飾，水，電，暖通等專業(yè)融為一體的綜合性學科。智能建筑技術必然要求建筑設計與其相適應，因此設計人員必須及時調(diào)整相應專業(yè)知識結構，迎接智能建筑的到來。

深圳萬科中心就是一個典型的智能建筑，其設計理念為“漂浮的地平線，躺著的摩天樓”，是一個位于最大化園林景觀之上的水平向超高層建筑。漂浮的建筑體創(chuàng)造了自由、靈活有遮蓋的景觀綠地，并且讓海風和陸風穿透基地。利用中水系統(tǒng)運作的矩形水景池將冷能向上輻射到彩色的鋁制建筑底面再反射下去。可轉動式懸掛立面外遮陽系統(tǒng)不會阻擋窗外的海景及山景。利用太陽能的除濕和冷卻系統(tǒng)經(jīng)由特殊的“屋頂陽傘”形成了有遮陽的屋頂景觀。這個盤旋式的建筑創(chuàng)造了一個多孔的微型氣候和庇蔭自由景觀綠地，也成為中國第一個同時獲得美國LEED白金級認證和中國綠色建筑三星級標識的公共建筑。

我們在高層建筑設計中可以借鑒這種形式，引入多種智能化技術，建設高層生態(tài)建筑。

（六）考量自然環(huán)境

在設計中，充分考慮原有的自然生態(tài)環(huán)境，如某高層建筑平行于河道布置，這樣來自江畔的涼風容易吹進來，并且涼風吹過亦可散熱，減少了空調(diào)的使用數(shù)量和使用時間。在濱河地帶，保留原有綠化系統(tǒng)，維持河流廊道生態(tài)系統(tǒng)的完整性，并在建筑群內(nèi)多布置綠化，把陽光、空氣與風的感覺引入建筑。由于光線充足，白天照明減少，以節(jié)約能源；另外，利用當?shù)夭牧?，既可以減少建筑維修所需要的成本，又提高了居民對建筑的親和性。這樣做既降低造價、節(jié)約能源又與原有生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，參與到原生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)的平衡中去。

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