生態(tài)建筑學下的城市高層建筑設計分析

徐曉

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑數(shù)量不斷增長、土地資源大量使用，如此必然消耗較多材料、能源，致使廢棄物的數(shù)量增加，并在一定程度上對生態(tài)環(huán)境造成危害[1]。因此應在生態(tài)建筑學下進行城市高層建筑設計，如生態(tài)建筑學設計、生態(tài)表皮設計、組合空間設計、形態(tài)設計等。

1.生態(tài)建筑學和其設計目標淺談

生態(tài)建筑學為生態(tài)學發(fā)展逐漸形成的學科，可將生態(tài)學、建筑學結(jié)合的新型學科，并以自然生態(tài)作為重點部分于建筑中應用人工生態(tài)的方式構建建筑。值得一提的是，生態(tài)建筑學可聯(lián)系區(qū)域具體狀況，將生態(tài)學、建筑學聯(lián)系起來，通過新型技術安排建筑學相關學科，促使環(huán)境、建筑融合以利于很好地調(diào)節(jié)四季氣候，同時創(chuàng)設良好的室內(nèi)氣候環(huán)境。

建筑能耗不斷加大，致使建筑物建設期間消耗大量的能源，而且運營階段會生成較多廢棄物，這就需要在高層建筑設計期間，合理使用節(jié)能技術加以設計，生態(tài)建筑設計作為主要部分，在高層建筑設計時應用生態(tài)建筑可很好地利用環(huán)境、現(xiàn)有資源，而且能夠充分發(fā)揮出建筑技術的應用價值，按要求使用可再生資源，從而降低能源消耗[2]。

2.生態(tài)建筑學下城市高層建筑設計的重要性分析

社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展下，人們的生活質(zhì)量越來越好，對于環(huán)境保護的意識不斷加強，生態(tài)建筑已成為未來發(fā)展方向。通過研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)能環(huán)保設計理念應用到城市高層建筑設計中，有助于使得能源得到合理地利用、嚴格控制工程成本，同時不會對四周環(huán)境構成較大的影響，能提高建筑物的質(zhì)量、安全性。因建筑行業(yè)生態(tài)建筑方面處于發(fā)展階段，缺乏相關的經(jīng)驗，故要求及時引進國外先進技術、經(jīng)驗，構建符合我國需求的生態(tài)建筑體系，促進我國建筑行業(yè)的整體發(fā)展。

3.生態(tài)建筑學城市高層建筑設計遵循相關原則研究

3.1 高層建筑設計合理原則

高層建筑結(jié)構設計的過程需突出建筑的質(zhì)量、安全，這就要認真計算建筑結(jié)構的相關參數(shù)，合理設計建筑結(jié)構方案，然后作出合理的分析和設計。由于生態(tài)建筑學下高層建筑會使用到不同類型節(jié)能技術和節(jié)能材料，要求設計人員堅持節(jié)能理念對高層建筑進行設計。

3.2 高層建筑設計環(huán)境互動原則

生態(tài)建筑學高層建筑設計時，需要關注建筑使用需要作以科學設計，保證建筑設計的舒適性、便捷性，以便為使用者的生活和工作提供便捷，這個過程設計人員可借助節(jié)能技術的作用將環(huán)境及建筑聯(lián)系起來，針對污水排放無法合理應用水資源，情況嚴重還會對環(huán)境造成破壞，所以可通過收集雨水、生活用水的方式回收水資源，并有效運用處理技術沖廁所，布設分質(zhì)排水系統(tǒng)[3]。

3.3 高層建筑設計結(jié)構最優(yōu)原則

高層建筑設計的過程堅持結(jié)構最優(yōu)原則設計，要求在設計前認真施行相應的調(diào)查，明確建筑區(qū)域的地質(zhì)條件、經(jīng)緯度及氣候等相關情況。除此之外，應該對建筑朝向進行設計，應用自然通風技術及太陽能，待充分了解建筑附近綠化情況后，進行前期及后期相關規(guī)劃設計工作。

3.4 高層建筑設計自我調(diào)節(jié)原則

高層建筑設計階段至拆除階段為生命體的整個發(fā)展過程，要求在設計時突出高層建筑自我調(diào)節(jié)的功能，比如溫濕度、通風、采光及污染物自我排放等功能。

4.生態(tài)建筑學下城市高層建筑設計優(yōu)化策略探討

4.1 進行生態(tài)建筑學設計

生態(tài)建筑學下可很好地利用資源，對高層建筑進行設計達到設計的目標，因而應該秉持生態(tài)建筑學相關原則設計，然后通過再評價、更新及重復利用和控制能源消耗等形式加以合理地設計，同時需要考慮到建筑使用功能、美觀性，及時對四周環(huán)境，比如城市氣候、植被覆蓋方面進行全面評價[4]。如某節(jié)能環(huán)保高層建筑應用的建筑區(qū)域水資源和地熱資源，然后建立了相應的循環(huán)利用及地源熱泵系統(tǒng)，以分區(qū)形式運用現(xiàn)有資源，主要為河水資源、地熱資源，旨在有效保障建筑水源熱泵系統(tǒng)的應用價值。同時可在屋頂布設光伏發(fā)電機組，達到合理利用可再生資源利用率、減少能耗，實現(xiàn)高層建筑設計綠色節(jié)能、環(huán)保的效果。建筑——室內(nèi)外裝飾材料均需選用具有環(huán)保性能、能夠反復應用的材料，比如有機涂料及中空夾層玻璃，以此給人冬暖夏涼的感受，滿足人們對于高層建筑的實際需求。

4.2 促進建筑、生態(tài)環(huán)境發(fā)展

高層建筑設計，可和四周生態(tài)環(huán)境良好融合發(fā)展，這就需要有效應用現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境資源，加強對環(huán)境保護的同時合理運用相關資源。在高層建筑采光設計時對制定的設計方案作以評選處理，旨在滿足建筑光照相關需要，促使電能利用更加合理。高層建筑空間格局和朝向的設計要求增加通風面積，以便避免發(fā)生能源浪費的現(xiàn)象。高層建筑自然通風方式中常用的為幕墻開窗通風、雙層通風幕墻通風，前者涉及固定窗和平行外推窗；后者涉及內(nèi)、外循環(huán)及開放式雙層幕墻，一般幕墻、雙層幕墻實行比較可獲得較好的節(jié)能效果。

4.3 生態(tài)表皮設計的方法

建筑表皮生態(tài)設計，即為建筑外圍護結(jié)構的設計，主要需對外墻、屋面，以及樓板等進行設計。高層建筑外圍護墻能耗非常大，約占整個建筑能耗25%，因而應該發(fā)揮建筑裝置、建筑表皮支撐的功能，設計時考慮到舒適性、輻射熱等因素，以便創(chuàng)設良好的環(huán)境[5]。在建筑表皮覆蓋系統(tǒng)設計階段應用雙層結(jié)構，如此可以確保建筑內(nèi)氣流的流通性，不易受天氣變化所影響。外部空氣經(jīng)建筑外皮進到通風層，因建筑內(nèi)部設置相應的控制板，因而能夠很好地控制自然通風系統(tǒng)，降低外部風構成的影響并形成自然風[6]。

4.4 秉持舒適性的原則設計

隨著高層建筑設計質(zhì)量要求提高，為滿足人們對于高層建筑居住舒適性的要求，對于建筑結(jié)構及功能方面應提出明確標準，在生態(tài)建筑學下高層建筑設計時科學使用原材料、禁止采取有害材料，進而提升高層建筑設計質(zhì)量、人們的生活質(zhì)量。施行高層建筑空間設計過程中，除了進行空間組合設計的同時，還應該保證空間生態(tài)滿足自然采光、通風方面的需要。

4.5 空間組合及場地設計情況

對建筑空間組合的形式加以分析，合理運用場地空間、明確布局的主要特性及空間經(jīng)濟方面的指標，以此為生態(tài)空間形成奠定堅實的基礎。除此之外，應考慮溫度、自然光方面的需要，制定以分區(qū)設計滿足區(qū)域設計的相關標準。在交通區(qū)域設計的過程考慮到熱效應、舒適性、經(jīng)濟性、結(jié)構等內(nèi)容，平面空間布局則應明確南北方向，保證平面空間布局為最佳狀態(tài)。因生態(tài)系統(tǒng)能量流、物質(zhì)循環(huán)不可取代，故此需明確結(jié)構的相關標準，正確梳理區(qū)域、外部環(huán)境的關系，進而促進人、自然環(huán)境的和諧發(fā)展[7]。此外，可構建完善的地下互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，將地下空間元素、相關資源整合到該網(wǎng)絡系統(tǒng)中。

將建筑物、場地聯(lián)系起來，有助于降低建筑物對于環(huán)境構成的不利影響，場地植被可很好地改善場地微氣候，所以處于陽光下能夠提供陰影，如此能夠保持原場地的外觀，而且能夠降低對原場地的過度干預。如果必要可對使用區(qū)域加以合理規(guī)劃，全面了解當?shù)貧夂蛱卣?，降低對生態(tài)系統(tǒng)構成的危害，同時保證場地內(nèi)不同區(qū)域條件的均衡性，科學設置原場地各個部分。

4.6 高層建筑形態(tài)的設計

在進行高層建筑整體形態(tài)設計階段，堅持綠色原則設計，在生態(tài)建筑學下加強高層建筑形態(tài)設計實踐，有效處理廢物、利用能源，堅持綠色最優(yōu)原則，進行綠色生態(tài)建筑方面設計，充分使用VR技術于高層建筑形態(tài)設計中，其目的為提高自然環(huán)境、人們居住環(huán)境的舒適性，給人最佳的高層建筑居住體驗，發(fā)揮出高層建筑使用功能。

4.7 滿足生態(tài)環(huán)保設計需要

在進行建筑物設計期間，應以生態(tài)環(huán)保相關標準、節(jié)省資源為主進行相應的設計，加強對生態(tài)資源的保護。在建筑結(jié)構內(nèi)部空間設計過程中，主要對建筑空間采光、溫度加以設計，以此滿足建筑設計的相關標準。與此同時，在建筑平面空間設計的時候，需確保空間布局的可行性，特別為廚房和盥洗室應提高環(huán)保的性能，應保證整體采光效果、通風效果，從而實現(xiàn)城市高層建筑生態(tài)環(huán)保的建設效果。

5.結(jié)語

當前，我國能源短缺、環(huán)境污染問題嚴重，所以要求在高層建筑設計期間使用生態(tài)建筑學進行城市高層建筑相關設計，降低高層建筑所致自然環(huán)境的危害，合理運用能源，保證生態(tài)基本平衡的狀態(tài)，并加強對環(huán)境的保護，提高城市高層建筑設計的質(zhì)量，進而推動整個建筑行業(yè)的整體發(fā)展。