生態(tài)建筑學下的城市高層建筑設(shè)計分析

黃惟

（安徽寰宇建筑設(shè)計院， 安徽 合肥 230000）

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展， 人民生活水平的不斷提高， 使得我國高層建筑的發(fā)展越來越快。 現(xiàn)如今高層建筑的推廣使用一方面可以滿足了大量人員的住房需要， 另一方面可以減少土地資源利用量， 但在實際建筑過程中， 由于建筑數(shù)量不斷增長， 而導致出現(xiàn)材料和能源消耗量大大增加的情況， 由此產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量也在不斷增多， 這對生態(tài)環(huán)境造成了極大威脅?；诖?， 生態(tài)建筑理念應(yīng)運而生。 在此基礎(chǔ)上開展城市高層建筑設(shè)計， 可以有效緩解當前存在的生態(tài)環(huán)境問題， 同時可以提升高層建筑的設(shè)計水平。

1 生態(tài)建筑研究綜述

1.1 生態(tài)建筑必要性

隨著城市化進程的加快， 城市地區(qū)高層建筑數(shù)量不斷增加， 這對生態(tài)環(huán)境造成了極大程度的威脅。 與此同時， 伴隨著可持續(xù)發(fā)展理念和生態(tài)環(huán)境理念的不斷深入， 生態(tài)建筑在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸廣泛化，在高層建筑領(lǐng)域也要實現(xiàn)對生態(tài)理念的有效應(yīng)用， 由此建立出的生態(tài)建筑理論成為相關(guān)領(lǐng)域重要研究課題之一。 由于生態(tài)建筑學是多學科內(nèi)容的交叉， 因此在實際應(yīng)用方面對技術(shù)人員的綜合素質(zhì)提出較高要求，同時在研究方面需要較多資金投入。 除此之外， 我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究方面并不算突出， 我國生態(tài)建筑尚處于起步狀態(tài)， 在設(shè)計、 施工以及管理多方面經(jīng)驗不足的情況下， 需要相關(guān)單位切實加大對國外先進技術(shù)的引進力度， 完善行業(yè)現(xiàn)行生態(tài)建筑體系， 促進生態(tài)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 可以在研究過程中可以適當借鑒西方先進理念， 在此基礎(chǔ)上結(jié)合我國具體情況和發(fā)展趨勢來完善， 由此形成與我國國情相適應(yīng)的特色生態(tài)建筑理念。

從生態(tài)建筑學角度來看， 其要求采用現(xiàn)代化科技手段來開展生態(tài)化設(shè)計， 通過合理設(shè)計陽光、 植被和通風排水等方面的結(jié)構(gòu)來有效調(diào)節(jié)建筑物生態(tài)環(huán)境及生態(tài)體系， 從而實現(xiàn)保護環(huán)境與提高住戶體驗的雙重目的， 在這一理念下建造出來的建筑物具有使用壽命長、 經(jīng)濟回報率高的優(yōu)勢。 在建造過程中， 技術(shù)人員需要首選節(jié)能環(huán)保材料， 并通過使用高新技術(shù)來提高施工過程的監(jiān)督管理水平， 最大程度減少在施工過程中的資源浪費和能源浪費問題。

1.2 高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀

當前我國在高層建筑的技術(shù)應(yīng)用方面日趨成熟，但對生態(tài)環(huán)境保護方面效果不佳。 例如在前期準備階段可能會由于過度開采原材料而導致地表破壞和粉塵污染； 在材料加工過程會產(chǎn)生一些廢棄物和固體垃圾； 在材料運輸和儲藏過程中可能出現(xiàn)能源損耗問題； 在施工作業(yè)過程中會產(chǎn)生噪音污染和光污染問題； 在施工完成后同樣會出現(xiàn)垃圾污染和污水排放現(xiàn)象， 這些都對建筑物周邊生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。

2 生態(tài)建筑學和其設(shè)計目標

前文中提到生態(tài)建筑學實現(xiàn)了對多學科理念的綜合運用， 其圍繞自然生態(tài)和建筑設(shè)計要求， 將自然生態(tài)理念應(yīng)用在建筑施工中， 通過推廣應(yīng)用新型技術(shù)來實現(xiàn)環(huán)境與建筑的高效融合。 從設(shè)計目標角度來看，實現(xiàn)生態(tài)學與建筑學的融合可以更好地調(diào)節(jié)建筑物周邊氣候并減少建筑物在建設(shè)過程中對能源及資源的消耗量， 由此來推廣應(yīng)用節(jié)能技術(shù)和節(jié)能材料。 在具體設(shè)計階段， 需要根據(jù)高層建筑的環(huán)境情況及建設(shè)現(xiàn)有資源來開展設(shè)計， 最大程度提高建筑技術(shù)的應(yīng)用價值并減少建造過程中的能源消耗量。

3 生態(tài)建筑學的應(yīng)用局限

研究表明， 目前我國在生態(tài)建筑學的應(yīng)用方面存在一些限制性問題。 在高層建筑方面， 隨著這一建筑規(guī)模的不斷擴大和市場環(huán)境的不斷變化， 社會生態(tài)與百姓居住環(huán)境受到一些影響。 同時在生態(tài)方面， 由于高層建筑具有密集性特征， 因此影響到空氣流動速度， 從而影響到建筑周邊的天氣環(huán)境， 而且會帶來一定污染問題。 例如可能由于氣流變化而頻頻出現(xiàn)雨雪天氣， 這一方面會對百姓日常出行帶來影響， 另一方面會增加建筑內(nèi)部設(shè)施在用電方面的需求量。 除此之外， 還可能會受到風的影響而增加噪音污染問題， 這對居住百姓的居住舒適度造成一定影響， 再加上大部分高層建筑在外墻設(shè)計方面采用了玻璃幕墻結(jié)構(gòu)， 而這一材料會在太陽光及紫外線等光線作用下產(chǎn)生光污染問題， 不僅會影響到周邊住戶的居住效果， 而且會影響到分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用效果， 嚴重的會導致能其綜合利用效率大打折扣。 另外， 在實際的使用過程中， 目前我國在能源種類及時間、 分布方面仍存在不均衡問題， 這意味著分布式能源系統(tǒng)無法得到高效使用， 不僅會影響到相關(guān)項目投資方和運營方的收益，而且會威脅到其推廣進程和應(yīng)用效果。 針對這些問題， 在具體的規(guī)劃設(shè)計方面要充分做好前期的客觀評估工作， 綜合分析高層建筑能源負荷情況， 在此基礎(chǔ)上選擇更適宜的設(shè)備系統(tǒng)， 同時在具體的建筑過程中做好整體規(guī)劃來滿足可持續(xù)發(fā)展理念。

4 高層建筑設(shè)計中的生態(tài)學原則

4.1 可持續(xù)化發(fā)展原則

在當前我國一只堅持的就是可持續(xù)發(fā)展觀， 這是我國各個行業(yè)都需要遵循的一個非常重要的原則。 高層建筑在進行施工的時候， 也需要對這一理念進行融入， 考慮到建筑所具有的適應(yīng)性以及建筑本身的生態(tài)型在滿足， 在滿足人性化要求的一些基礎(chǔ)之上， 滿足環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和進步。 因地制宜的對環(huán)境的資源進行使用， 建設(shè)一些質(zhì)量較高的高層建筑。 在建筑之前要調(diào)查資源的分布情況以及人口的分布狀況， 詳細的盡量的減少對于環(huán)境造成的破壞， 設(shè)計出能夠滿足隔離各種需求的生態(tài)建筑。

4.2 科學合理化原則

建筑最為基本的一項原則就是居住的安全性以及房屋本身所具備的穩(wěn)定性的特征。 在生態(tài)建筑學里面需要將原先所用到的技術(shù)直接進行轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

比如說因為高層建筑物本身相對比較高， 所以說可能就會面臨一些自然災(zāi)害， 對于居民的生命安全造成一定的打擊。 高層建筑物在當下就需要使得抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作完成的更好， 應(yīng)用保溫材料或者是防火材料等等， 科學的對材料進行采購， 保證建筑的質(zhì)量。

4.3 以人為本原則

生態(tài)建筑在對生態(tài)環(huán)境進行保護的同時， 也能夠為居民提供更加安穩(wěn)更加舒適的一個環(huán)境， 使得設(shè)計的美感和設(shè)計的環(huán)境要求兩者相互交融， 以居民的使用體驗作為核心點。 因此在使用的過程當中， 以人為本也是非常關(guān)鍵比較基礎(chǔ)的一項原則， 比如說在進行高層建筑的排水設(shè)計工作當中， 要系統(tǒng)地對水資源的使用情況進行規(guī)劃。 在屋檐搭設(shè)一個雨水搜集的組件， 搜集出來的雨水可以循環(huán)的在再利用， 沖馬桶或者是澆水等等， 極大的提高水資源利用的效率， 也能夠在以人為本的這一基本原則下， 更加科學的對自然資源進行使用， 使得房屋建筑和自然環(huán)保兩者結(jié)合在一起。

4.4 品質(zhì)至上原則

行業(yè)想要快速的發(fā)展， 先進科學技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的， 這也是增強人類可持續(xù)發(fā)展質(zhì)量的一個必然條件， 生態(tài)建設(shè)不僅僅要和科技相互結(jié)合， 而且還要在合理科學的規(guī)劃下， 更加要關(guān)注到高層建筑的品質(zhì)， 突出生態(tài)性原則和藝術(shù)化效果， 這兩方面的要求也能夠滿足不同類型人們居住的需求。 比如說現(xiàn)代化審美的要求的人們， 或者是古典風神美的人們等等，目的就是為了能夠使得建筑整體的品質(zhì)得到提升， 藝術(shù)價值得到體現(xiàn)。 生態(tài)和藝術(shù)交融的這個過程， 可以使得建筑行業(yè)發(fā)展的速度不斷的加快， 創(chuàng)造出的建筑物具有更強烈的競爭力。

4.5 高層建筑設(shè)計環(huán)境互動原則

生態(tài)建筑學高層建筑設(shè)計工作開展的這個過程當中需要關(guān)注到建筑的使用需求， 從而更加科學的進行設(shè)計， 保證建筑最終的舒適性， 為使用者提供更多便捷。 這個設(shè)計過程當中有關(guān)工作人員也需要恰當?shù)貙ζ淠芗夹g(shù)進行使用， 使得生態(tài)環(huán)保和建筑兩者相互聯(lián)系的一些問題也得到合理地解決， 盡量的減少對于注意的生態(tài)環(huán)境造成的破壞， 又或者是通過搜集雨水回收水資源， 有效的利用這些技術(shù)手段， 進行排水系統(tǒng)的設(shè)置等等。

4.6 高層建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)最優(yōu)原則

建筑設(shè)計的這個過程始終都需要堅持最優(yōu)化的原則， 在設(shè)計之前充分的對周邊的具體狀況進行調(diào)查，明確這一區(qū)域的一些地質(zhì)狀況或者是天氣狀況等等。除此之外， 對于建筑物的朝向也需要進行合理的設(shè)計， 對于自然通風技術(shù)進行使用， 了解太陽能資源的應(yīng)用狀況， 從而更加科學地展開對于建筑物的前后規(guī)劃設(shè)計。

5 高層建筑設(shè)計中的生態(tài)應(yīng)用策略

5.1 朝向設(shè)計

在高層建筑設(shè)計的這個過程當中， 朝向和生態(tài)建筑環(huán)境設(shè)計是有一定緊密聯(lián)系的， 所以說在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計當中， 根據(jù)地區(qū)特點的不同和太陽直射角度的變化， 更加精密的展開對相應(yīng)數(shù)據(jù)的分析和計算。 對建筑物的朝向問題進行有效的規(guī)劃， 合理的規(guī)劃能夠確保高層建筑內(nèi)的光照非常的充足， 通風條件也做得更好， 盡量的減少對于一些電力資源的使用， 確?？諝馐橇魍ǖ模?同時使得人們居住的更加的舒適， 這樣就是對于自然資源的最大化使用， 也能夠真正的利用這種方式達到既能減排的主要目的。 在實際進行施工的這個過程當中， 對于建筑物周邊的環(huán)境要更加清晰地進行調(diào)查， 對建筑物群的間距進行一定的測量， 滿足房間的采購需求， 使得窗戶的面積不斷的增加。 豎向的遮陽格柵欄也需要不斷的進行安裝設(shè)置， 使得建筑物所能夠獲得的光能資源或者是風能資源的利用效率得到提升。

5.2 平面設(shè)計

在進行的生態(tài)化設(shè)計工作當中， 建筑物整體結(jié)構(gòu)所起到的作用是非常重要的， 在實際施工的時候要分析建筑物的體形系數(shù)和散熱化比值數(shù)額兩者之間的聯(lián)系， 要盡量的采用一些比較簡約的設(shè)計方案， 減少些復(fù)雜的設(shè)計， 使得屋內(nèi)的熱量可以減少流失。 在平面設(shè)計當中， 合理的對各個設(shè)施的位置進行安排， 優(yōu)化各項設(shè)施的安排配置， 使得對于自然資源的利用效率得到提高。

5.3 綠化設(shè)計

綠化設(shè)計工作很重要。 周邊的綠化形成微生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)， 更加合理地對建筑物周邊的空氣狀況進行調(diào)節(jié)， 使得建筑物外部環(huán)境得到改善。 采用更加優(yōu)秀的美觀的綠植設(shè)計， 能夠?qū)χ苓叚h(huán)境進行改善的同時，建筑本身的舒適性也得到加強， 從而能夠通過這種方式為節(jié)能環(huán)保做出更多的貢獻

5.4 遮陽設(shè)計

建筑物的朝向進行設(shè)計的過程中， 應(yīng)該考慮到功能利用的問題， 對光能的利用進行合理的規(guī)劃， 全面提高高層建筑設(shè)計的效果和質(zhì)量。 對于高層建筑的設(shè)計而言， 窗戶區(qū)域的設(shè)置和透光率的設(shè)計是非常重要的。 設(shè)計的過程中應(yīng)該考慮到個人的需求， 根據(jù)具體的需求情況， 合理地對遮陽度進行設(shè)置。 還應(yīng)該對室內(nèi)的這樣區(qū)域進行合理的搭建， 合理的對這樣區(qū)域進行設(shè)計之后， 能夠有效的減少室內(nèi)的能源損耗， 也可以有效的提高建筑物內(nèi)部的穩(wěn)定性和生態(tài)循環(huán)。 在這一過程中， 相關(guān)人員應(yīng)該遵循因地制宜的原則， 結(jié)合高層建筑的實際高度， 合理的對窗戶和墻體進行配備。 對窗戶的材質(zhì)進行選擇之外， 相關(guān)設(shè)計人員還應(yīng)該分析窗戶邊框的反光度。 要把握可見光投射系數(shù)的數(shù)值， 全面提高整體的質(zhì)量效果。

5.5 節(jié)能水循環(huán)設(shè)計

從當前社會發(fā)展的情況來看， 水資源的合理利用和水理念已經(jīng)融入到了人們的日常生活中， 相關(guān)部門也強調(diào)各個企業(yè)在生產(chǎn)過程中要重視其循環(huán)的設(shè)計生產(chǎn)。 在進行水循環(huán)設(shè)計的過程中， 應(yīng)該從房屋設(shè)計的原圖出發(fā)， 從根本上解決水循環(huán)的利用問題。 相關(guān)設(shè)計人員還應(yīng)該從全面的角度出發(fā)， 結(jié)合當?shù)氐臍夂驐l件和河流發(fā)展等具體的情況進行分析， 仔細研究房屋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計， 實現(xiàn)給排水系統(tǒng)的循環(huán)設(shè)計發(fā)展。這種設(shè)計方式不僅可以解決雨水亂排放的問題， 也可以實現(xiàn)雨水的循環(huán)利用， 緩解當前水資源利用緊張的問題。

5.6 生態(tài)表皮設(shè)計的方法

在進行建筑表皮生態(tài)設(shè)計的過程中， 相關(guān)人員應(yīng)該準確的把握外圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則和設(shè)計要求。 要準確的把握外墻屋面和樓板的具體設(shè)計原理： 盡可能減少高層建筑墻面設(shè)計的消耗。 實際設(shè)計的過程中，應(yīng)該積極引進現(xiàn)代化的相關(guān)裝置和設(shè)備， 充分發(fā)揮建筑表皮支撐的功能， 考慮到后續(xù)使用的舒適性和輻射熱等因素。

5.7 秉持舒適性的原則設(shè)計

伴隨當前社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高， 人們對于房屋建筑的質(zhì)量要求也越來越高， 并且更加注重建筑帶來的舒適性。 目前在進行高層建筑施工設(shè)計時， 整體的建設(shè)要求越來越高， 未滿足人們對于高層建筑的舒適性要求， 相關(guān)單位和設(shè)計單位應(yīng)該加大各種材料的應(yīng)用力度， 積極采用綠色的施工材料， 有效抑制室內(nèi)存在危害的氣體以及輻射， 借助空調(diào)對室內(nèi)及時進行換氣處理， 能夠進一步實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)， 并加強防噪聲材料的應(yīng)用， 禁止采用有害材料， 全面提高整體的高層設(shè)計的質(zhì)量和效果。 除此之外還應(yīng)該考慮到室內(nèi)采光和通風的問題， 要滿足這些實際需求， 全面提高居民舒適感， 達到更加理想的設(shè)計效果。

5.8 空間組合及場地設(shè)計情況

仔細關(guān)注空間經(jīng)濟的相關(guān)指標， 為后續(xù)空間生態(tài)的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 在發(fā)展的過程中還應(yīng)該考慮溫度和自然觀的相關(guān)內(nèi)容， 要制定明確的設(shè)計區(qū)域和設(shè)計標準。 在實際進行交通區(qū)域設(shè)計的過程中， 要考慮到舒適性和經(jīng)濟性的相關(guān)原則， 明確具體的方向。 準確的把握外部環(huán)境和社會環(huán)境之間的關(guān)系， 要實現(xiàn)人和自然社會的和諧發(fā)展。 了解當?shù)氐臍夂蛱卣鳎?分析建筑對生態(tài)系統(tǒng)所造成的一些危害。 不斷對建筑施工的模式和方式進行創(chuàng)新， 全面提高區(qū)域條件發(fā)展的均衡性， 合理的對場地進行設(shè)置。

5.9 高層建筑形態(tài)的設(shè)計

在對高層建筑的形態(tài)進行設(shè)計的過程中， 相關(guān)人員必須要迎合當前相關(guān)部門提出的設(shè)計標準和設(shè)計要求， 真正采取綠色的施工原則。 尋當前生態(tài)建筑學的相關(guān)理論和要求， 加大高層建筑形態(tài)設(shè)計的實踐力度， 對生產(chǎn)施工過程中所產(chǎn)生的各種廢物進行循環(huán)的處理和利益。 還應(yīng)該積極采用現(xiàn)代化的綠色能源， 堅持綠色生產(chǎn)的原則。 在實際進行綠色生態(tài)結(jié)束施工設(shè)計的過程中， 要充分使用VR技術(shù)利用VR技術(shù)提高整體的設(shè)計效果和設(shè)計質(zhì)。

6 結(jié)語

總而言之， 對當前我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快， 各行業(yè)在生產(chǎn)中出現(xiàn)了能源短缺和環(huán)境污染的問題。 為實現(xiàn)社會的持續(xù)性發(fā)展， 應(yīng)該針對當前環(huán)境污染的問題進行切實的分析和研究。 進行高層建筑施工設(shè)計的過程中， 相關(guān)人員應(yīng)該積極引進現(xiàn)代化的施工模式和施工理念， 遵循生態(tài)平衡的設(shè)計理念， 加大對環(huán)境的保護力度， 全面提高高層建筑設(shè)計的質(zhì)量， 推動整個建筑行業(yè)的發(fā)展和進步。