顧及形體與生態(tài)的高層建筑設(shè)計(jì)探討

文/ 趙子瑄 河北保定一中 河北保定 071000

1、引言

高層建筑是現(xiàn)代城市規(guī)劃發(fā)展中建筑體的一種重要形式，有實(shí)現(xiàn)提高土地利用、減少土地占用的特點(diǎn)。但是在高層建筑中存在著兩個(gè)方面的困難，第一是高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致建設(shè)難度較大，第二是在一定程度上能耗相對(duì)較高，對(duì)高層建筑的建設(shè)是不利的。在可持續(xù)發(fā)展理念的指引下，高層建筑設(shè)計(jì)將面向綠色生態(tài)環(huán)保的理念，同時(shí)盡可能地綜合考量建筑形體及其與外部環(huán)境的適配，用于指導(dǎo)綠色節(jié)能的居住環(huán)境的建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)能源的有效利用，實(shí)現(xiàn)高層建筑的進(jìn)一步發(fā)展。本文將在考察高層建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考察建筑設(shè)計(jì)中的外形因素和生態(tài)因素，對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的人居理念和生態(tài)理念進(jìn)行深入的探討。

2、高層建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與趨勢(shì)

本文主要研究對(duì)象為商用或住宅用途的高層建筑。

高層建設(shè)規(guī)劃的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在，注重建筑生態(tài)低碳和環(huán)保研究，并對(duì)建筑形體設(shè)計(jì)和周圍環(huán)境進(jìn)行選擇，通過(guò)對(duì)地理?xiàng)l件、周邊空氣質(zhì)量、交通組織、環(huán)境綠化、項(xiàng)目選擇、以及噪音等情況進(jìn)行綜合分析，最后確定最優(yōu)化選擇得到的相應(yīng)的地點(diǎn)，進(jìn)行城市高層建筑工程建設(shè)，從而提升人居環(huán)境質(zhì)量。在高層小區(qū)建設(shè)中要將節(jié)能特性融合進(jìn)建筑設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌考慮建筑通風(fēng)、朝向和景觀綠化等，采取相應(yīng)的節(jié)能措施包括高效利用太陽(yáng)能等自然資源，形成建筑的系統(tǒng)節(jié)能體系，達(dá)到環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，最終逐步提高人居生活水平。建筑容積率的適當(dāng)調(diào)整，建筑物外立面面積的有效設(shè)計(jì)，有利于實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。通常從幾個(gè)方面考慮：（1）減少建筑面寬，實(shí)現(xiàn)四季的舒適感，從而提高高層的適宜性；（2）通風(fēng)口的設(shè)置，應(yīng)用在在高層建筑形體處理中，可以實(shí)現(xiàn)氣流的加強(qiáng)流動(dòng)。將高層設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到實(shí)際工程建設(shè)，需要分析處理很多細(xì)節(jié)，人居協(xié)調(diào)的要求和環(huán)境才能滿足和實(shí)現(xiàn)，從而有效發(fā)展城市中的高層建筑[1]。

3、形體與選址因素

3.1 形體設(shè)計(jì)

建筑形體是建筑藝術(shù)的重要表現(xiàn)載體，用于區(qū)別其他建筑的主要形式。同時(shí)，建筑形體要解決：（1）高層建筑適應(yīng)自然環(huán)境，（2）高層建筑適應(yīng)原位局部盛行風(fēng)（風(fēng)速、風(fēng)向阻力、風(fēng)壓和承壓），（3）高層建筑適應(yīng)歷史人文環(huán)境，從而達(dá)到與自然和諧相處且融入當(dāng)?shù)厝宋牡哪康腫2][5]。

3.1.1 形體適應(yīng)風(fēng)場(chǎng)

為了削弱潛在強(qiáng)大風(fēng)力對(duì)高層建筑形體的結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)優(yōu)化自然通風(fēng)條件，進(jìn)一步改善室內(nèi)布局，并最大限度地減少能源低效消耗和材料任意使用帶來(lái)的浪費(fèi)，需要進(jìn)行形體收分。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬，可以用來(lái)支撐實(shí)現(xiàn)高層建筑形體設(shè)計(jì)以適應(yīng)不同條件的風(fēng)場(chǎng)。一般來(lái)說(shuō)，上收的流線型頸椎型，是這類高層建筑的常見形式。在建筑不同高度，設(shè)計(jì)局部開槽，角部由轉(zhuǎn)角曲面表達(dá)，能減少環(huán)境中產(chǎn)生自超高層建筑的紊流，幫助共同營(yíng)造適室外空間。當(dāng)然，風(fēng)壓對(duì)玻璃幕墻的威脅，也因?yàn)樵撎幚矶蟠鬁p少，能夠使得高層建筑的安全系數(shù)得到提升。

3.1.2 形體內(nèi)部開口

空間組織和自然通風(fēng)的有效改善，則通過(guò)中庭或邊庭分段設(shè)置。有以下幾個(gè)方面的好處：（1）降低使用者對(duì)建筑的感受高度，人們對(duì)高層建筑的巨大高度和空曠產(chǎn)生的心理壓迫能夠得到環(huán)節(jié)；（2）提供宜人的中庭邊庭空間用于休息交流，提高建筑內(nèi)部空間的利用；（3）降低高層建筑的無(wú)效能耗。

3.1.3 形體轉(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)

較好的日照條件和自然通風(fēng)，能夠通過(guò)高層建筑轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)，使建筑各個(gè)方向都能實(shí)現(xiàn)。以上海中心大廈為例，多次風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)參數(shù)模擬結(jié)果得出，最佳扭轉(zhuǎn)角度為120°。具體體現(xiàn)為該扭轉(zhuǎn)角度可以減少風(fēng)阻影響，主要范圍為其與周邊三棟高層建筑的領(lǐng)域內(nèi)。同時(shí)能夠優(yōu)化領(lǐng)域微小氣候，降低高層建筑上部結(jié)構(gòu)所受外部風(fēng)力荷載，達(dá)到穩(wěn)定高層建筑整體結(jié)構(gòu)的目的。

3.2 選址規(guī)劃

3.2.1 選址的主要條件

周圍環(huán)境條件，對(duì)高層建筑為中心的生活舒適度有著決定性的作用。對(duì)于綠色建筑設(shè)計(jì)，在選址方面主要注重人文環(huán)境條件、地質(zhì)和氣象等。作為高層建筑選址標(biāo)準(zhǔn)，宜人的自然環(huán)境和穩(wěn)定的地質(zhì)條件應(yīng)必不可少。

3.2.2 周圍和樓身綠色景觀

建筑設(shè)計(jì)中的綠色景觀，不僅可以改善高層建筑物的視覺(jué)外形，還可以調(diào)節(jié)小區(qū)周圍氣溫和水分，改善局部空氣質(zhì)量。綠色景觀設(shè)計(jì)，可以是在高層建筑的陽(yáng)臺(tái)、樓身部分區(qū)域、高層建筑樓頂和整個(gè)建筑群構(gòu)造綠色植物景觀。這些綠色植物可以進(jìn)行光合作用釋放氧氣，吸收太陽(yáng)輻射熱量降低區(qū)域溫度，充分發(fā)揮植物的綠色環(huán)保功能。為了起到陰涼作用，除去高層建筑本身，建筑周圍、停車場(chǎng)以及小道附近都可栽種合適數(shù)量的喬木。為遵循當(dāng)?shù)丨h(huán)境生長(zhǎng)規(guī)律，綠化植物盡可量選擇本土，保證較高的綠化覆蓋率。

4、高層建筑設(shè)計(jì)中的生態(tài)因素

4.1 建筑生態(tài)理念

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的生活改善，對(duì)建筑環(huán)境的要求也越來(lái)越高。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要秉承以人為本的設(shè)計(jì)理念，緊緊圍繞人的主體地位，充分考慮人對(duì)建筑使用性能的需求[3]。同時(shí)關(guān)注環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益這兩方面要素，考慮當(dāng)?shù)厮臈l件和地質(zhì)條件等關(guān)鍵要素，遵循因地制宜的原則，完成建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容，確保建筑設(shè)計(jì)能融入周圍環(huán)境[4]。利用新型材料和現(xiàn)代化科技，合理利用各類資源，達(dá)成降低成本的目的。進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)適用理念，有利于減少能耗。具體體現(xiàn)為讓太陽(yáng)能、風(fēng)能和地?zé)崮艿瓤稍偕茉春侠砑尤氲浇ㄖO(shè)計(jì)考慮中去。

4.2 生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方式

高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要確保建筑向陽(yáng)的同時(shí)，充分利用節(jié)能技術(shù)。需要參考戶型格局不同、建筑高低差異以及日照方向和強(qiáng)度狀態(tài)，控制建筑間距保持合理，保證各個(gè)房間良好的光照通透性，人們的日常生活采光需求才能得到滿足。

高層建筑設(shè)計(jì)可以通過(guò)使用節(jié)能窗戶來(lái)踐行生態(tài)環(huán)保理念。由于隨著建筑高度的升高，氣壓和風(fēng)力也逐漸變大，因此較強(qiáng)的防風(fēng)和抗壓效果，是高層住宅建筑的窗戶所需的。為了滿足通風(fēng)換氣的要求，需要根據(jù)不同的朝向調(diào)整窗門的設(shè)計(jì)比例。此外，較好的密封性，還需要使用建筑節(jié)能材料來(lái)保證，有利于改善房屋的隔熱性能，有利于降低能源的消耗。

高層建筑設(shè)計(jì)中，不同于傳統(tǒng)的磚結(jié)構(gòu)，建筑外墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，多采用填充材料，而非磚結(jié)構(gòu)所采用的是剪力墻結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)。在生態(tài)設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下，高層建筑外墻結(jié)構(gòu)盡量選擇相對(duì)輕質(zhì)材料，易于維護(hù)和替換。但是對(duì)于保溫材料作為高層建筑的圍墻外側(cè)材料時(shí)，盡量不選擇較輕的。主要考慮到高層建筑使用壽命較長(zhǎng)，較輕的保溫材料則會(huì)顯著降低建筑墻體的抗震能力。此外，若是進(jìn)行幅度力度較大的裝修，甚至可能引起墻體出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。因此，需要結(jié)合每個(gè)建筑工程的具體情況，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)與材料進(jìn)行合理的建筑設(shè)計(jì)，同時(shí)材料方面也需要采用合適的保溫材料[6]。

結(jié)論：

本文重點(diǎn)針對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)部分進(jìn)行探討，考察了當(dāng)代高層建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)考察了與之相關(guān)的外形因素和生態(tài)因素兩個(gè)方面，對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的人居生態(tài)理念與可持續(xù)發(fā)展理念進(jìn)行了深入理解，因此，充分顧及外形與生態(tài)因素的高層建筑設(shè)計(jì)是為構(gòu)建未來(lái)城市規(guī)劃的建筑建設(shè)的重要基礎(chǔ)。