高層建筑設(shè)計(jì)中綠色建筑設(shè)計(jì)運(yùn)用分析

郭杰

（貴州高原明珠建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司，貴陽(yáng) 550081）

1 前言

隨著全球環(huán)境日趨惡劣，綠色理念日益受到人們的重視。近年來(lái)，中國(guó)政府積極制定各項(xiàng)集約用地導(dǎo)向政策，促使建筑向高層化發(fā)展，高層建筑可以留給設(shè)計(jì)師更多的空間進(jìn)行塑造，以滿足人們對(duì)生活環(huán)境的要求。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑高度不斷提升，規(guī)模逐漸擴(kuò)大，高層建筑設(shè)計(jì)滿足了人們的居住需求的同時(shí)也帶來(lái)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，研究高層建筑應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2 高層建筑綠色設(shè)計(jì)理論研究

現(xiàn)代建筑出現(xiàn)前，建筑高度是權(quán)力與信仰的象征。工業(yè)革命后，鋼筋砼框架技術(shù)出現(xiàn)為高層建筑發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)，高層建筑成為現(xiàn)代城市空間的主角[1]。隨著人口規(guī)模膨脹，土地資源供應(yīng)緊張，高層建筑出現(xiàn)緩解嚴(yán)峻的形勢(shì)。高層建筑建設(shè)受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展刺激作用，因其引起環(huán)境惡化等負(fù)面影響，使人們對(duì)其態(tài)度存在爭(zhēng)議。高層建筑建造中如何綜合考慮環(huán)境技術(shù)等因素，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展成為值得研究的課題，綠色建筑設(shè)計(jì)理念為高層建筑設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的理論指導(dǎo)。

2.1 高層建筑設(shè)計(jì)要求

高層建筑設(shè)計(jì)主要關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)層平面與結(jié)構(gòu)體型設(shè)計(jì)，高層建筑防火與疏散具有特殊性，標(biāo)準(zhǔn)層平面設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)到整棟高層建筑的設(shè)計(jì)。高層建筑是眾多結(jié)構(gòu)標(biāo)高不同的平面圍繞核心筒進(jìn)行豎向疊加形成，標(biāo)準(zhǔn)層平面功能分為服務(wù)與被服務(wù)功能。標(biāo)準(zhǔn)層平面設(shè)計(jì)需要關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)層使用效率指標(biāo)，核心筒是抵抗大部分水平荷載的結(jié)構(gòu)件，核心筒在標(biāo)準(zhǔn)層平面的位置可以位于中心形成中筒。設(shè)計(jì)利用核心筒滿足垂直交通與疏散的要求，通常100-200m高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層面積約1450-1850㎡。近年來(lái)，高層建筑結(jié)構(gòu)體系研究取得顯著的成績(jī)，通常規(guī)定承受風(fēng)荷載時(shí)位移不得超過1/300-1/600的建筑高度。框架核心筒是目前高層結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式，筒體立體構(gòu)件具有很大的抗推強(qiáng)度，承擔(dān)大部分的水平荷載。

2.2 高層建筑綠色設(shè)計(jì)理念

建筑中的主要能耗在建筑物采暖照明等方面，綠色建筑注重與自然和諧共生永續(xù)發(fā)展[2]。綠色建筑將建筑舒適性健康性作為首要考慮條件，在保證舒適性基礎(chǔ)上更加高效地使用能源。綠色建筑講究自然美，在全壽命周期內(nèi)秉持以人為本的理念，綠色建筑更多選用可回收性材料，結(jié)構(gòu)上注重與自然結(jié)合。隨著人類對(duì)環(huán)境認(rèn)識(shí)的深入，綠色建筑設(shè)計(jì)方法不斷變化。綠色建筑設(shè)計(jì)主要階段包括節(jié)能節(jié)水與材料綜合使用等。

綠色設(shè)計(jì)注重環(huán)境節(jié)能高效可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)行綠色建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)體系涵蓋對(duì)建筑全方面的要求。高層建筑建造運(yùn)維成本高于普通建筑，因生態(tài)意識(shí)缺乏建成很多能耗大的非綠色建筑。隨著生態(tài)概念的推廣，高層建筑設(shè)計(jì)更多結(jié)合綠色設(shè)計(jì)理念。高層建筑綠色設(shè)計(jì)體現(xiàn)出綠色與技術(shù)層面，高層建筑綠色設(shè)計(jì)應(yīng)為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，采用形態(tài)空間等手段達(dá)到降低建筑能耗的目的。高層建筑綠色設(shè)計(jì)是對(duì)當(dāng)下生態(tài)危機(jī)的主動(dòng)回應(yīng)，考慮不同項(xiàng)目的各種差異性因素進(jìn)行適應(yīng)性應(yīng)用。

高層建筑綠色設(shè)計(jì)要求與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，建筑空間設(shè)計(jì)與技術(shù)手段運(yùn)用應(yīng)順應(yīng)自然，如利用清潔能源自然通風(fēng)等[3]。

3 高層綠色建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)及影響因素

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，綠色建筑響應(yīng)環(huán)保的號(hào)召得到快速推廣。目前我國(guó)綠色建筑發(fā)展處于初級(jí)階段，高層綠色建筑設(shè)計(jì)相比發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距，而綠色建筑發(fā)展有利于提高社會(huì)資源節(jié)約水平，大力推進(jìn)綠色建筑的發(fā)展將推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。高層建筑具有節(jié)地的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)存在建筑內(nèi)部環(huán)境缺乏自然舒適等缺陷，因此要把握高層綠色建筑設(shè)計(jì)原則要點(diǎn)，總結(jié)分析綠色建筑設(shè)計(jì)影響因素。

3.1 高層綠色建筑設(shè)計(jì)影響因素

高層建筑核心思想是集約發(fā)展與主軸規(guī)則化空間結(jié)構(gòu)形態(tài)，建筑密度較大的城市用于交通的人均能耗低于普通大城市被認(rèn)為是高能耗建筑，高層建筑是高效經(jīng)濟(jì)的空間使用模式，建筑高度增長(zhǎng)是空間人口等因素相平衡優(yōu)化的結(jié)果[4]。高層建筑具有土地資源利用集約化、資源高度共享等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)存在投資成本巨大，危險(xiǎn)系數(shù)較高及生態(tài)環(huán)保問題等弊端，高層建筑綠色設(shè)計(jì)是其發(fā)展的必然訴求。高層建筑綠色設(shè)計(jì)受到環(huán)境、交通與室內(nèi)舒適度等多方面因素的影響。

環(huán)境是生物存在的周圍空間，建筑存在城市環(huán)境是復(fù)雜的人工環(huán)境，是以人類活動(dòng)為中心進(jìn)行物質(zhì)能量交換的空間集中生態(tài)系統(tǒng)[5]。高層建筑對(duì)城市環(huán)境空間形態(tài)產(chǎn)生影響，周圍物理?xiàng)l件熱島效應(yīng)、高層風(fēng)、地面沉降等對(duì)建筑產(chǎn)生反作用。高層建筑通常處于城市核心區(qū)，在有限的用地范圍內(nèi)聚集大量的人流、物流、車流，交通組織直接關(guān)系到建筑存在運(yùn)營(yíng)的根基，可以多方面入手梳理高層建筑的交通組織，減少不必要的交通。建筑功能多元化趨勢(shì)使得建筑滿足基本生活需要，利用便捷的軌道交通系統(tǒng)減少機(jī)動(dòng)車的出行。高層建筑豐富城市的景觀，高層建筑的流行契合全球經(jīng)濟(jì)背景下的多元文化潮流。高層建筑成為影響城市景觀的重要因素，空間形態(tài)表現(xiàn)為圍合街道界面，構(gòu)成城市輪廓線與豐富城市立體綠化。

高層建筑是城市綠化的重要部分，憑借高度優(yōu)勢(shì)豐富城市綠化的層次，使人們產(chǎn)生良好的心理效應(yīng)。隨著高層建筑的廣泛建設(shè)，室內(nèi)舒適度對(duì)使用者環(huán)境心理產(chǎn)生很大的影響，建筑陽(yáng)光不足等因素使人們產(chǎn)生負(fù)面的心理作用。隨著高度的增加，建筑自振幅度逐漸增大，處于背風(fēng)區(qū)的渦流區(qū)加大，影響了建筑使用的舒適度。一些建筑高空噪聲等引起心理的不安，如何減少影響使用者環(huán)境心理負(fù)面作用成為高層建筑綠色設(shè)計(jì)的重要問題。

3.2 高層建筑綠色設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高層建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念要遵循環(huán)保協(xié)調(diào)性與節(jié)約性原則，要設(shè)計(jì)舒適度高度的環(huán)境。高層建筑消耗較多，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期要依照具體情況選取環(huán)保度較高的材料，減少對(duì)周圍環(huán)境的不良影響[6]。高層建筑設(shè)計(jì)融合綠色設(shè)計(jì)理念創(chuàng)建與現(xiàn)代化環(huán)保一致的設(shè)計(jì)理念，建筑業(yè)運(yùn)行中應(yīng)遵循綠色建筑設(shè)計(jì)原則，創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保城市。

建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)采用綠色開發(fā)理念科學(xué)對(duì)高層建筑選址，選址中要全面考量建筑在市場(chǎng)內(nèi)地理位置，可以利用老舊小區(qū)改造方式合理開發(fā)現(xiàn)有土地資源。選好建筑建設(shè)地點(diǎn)后，需要分析是否符合社會(huì)群體的居住要求，保證設(shè)計(jì)不會(huì)損害區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)。建筑材料質(zhì)量對(duì)建筑工程施工安全具有較大影響，施工單位要結(jié)合工程實(shí)際情況合理選擇新型綠色環(huán)保材料，如密封材料與防水涂料等。新型密封材料包含硅酮類密封膏，可以在不同氣候下使用，主要在玻璃墻壁等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。防水涂料主要包含聚合物水泥，可以在潮濕的基面上有效使用。聚氨酯涂料在反應(yīng)后生成復(fù)合涂抹呈現(xiàn)良好的性能，要結(jié)合實(shí)際情況使用聚氨酯防水涂料的用量。

高層建筑高度較大，可以結(jié)合結(jié)構(gòu)特征合理規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系。要保證建筑形成優(yōu)良的對(duì)流結(jié)構(gòu)，在自然風(fēng)利用中減少對(duì)空調(diào)的使用，促進(jìn)人體自我調(diào)節(jié)更好地適應(yīng)環(huán)境變化。自然通風(fēng)設(shè)計(jì)更好地符合綠色建筑理念應(yīng)用要求，應(yīng)綜合考慮開窗方式等多種因素創(chuàng)造健康的居住環(huán)境。建筑綠色設(shè)計(jì)中要合理規(guī)劃建筑物設(shè)定間隔距離，在建筑物通風(fēng)設(shè)計(jì)中需要符合南北通透戶型要求，如可以采用首層架空方式保證遮陽(yáng)避暑效果。高層建筑景觀設(shè)計(jì)要堅(jiān)持因地制宜的原則，建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)中合理規(guī)劃設(shè)計(jì)綠色植物，提高建筑物結(jié)構(gòu)質(zhì)量。要結(jié)合居住者日常生活需求將樓層結(jié)構(gòu)建設(shè)成不同類型。

4 高層建筑綠色設(shè)計(jì)實(shí)踐

某地高層辦公樓項(xiàng)目占地面積46934.02㎡，地上建筑單體面積66042.01㎡，地下室建筑面積25494.52㎡。工程規(guī)劃設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境，嚴(yán)格按照綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，采取科學(xué)合理的施工工藝。根據(jù)工程區(qū)位條件、地形地貌及主體設(shè)計(jì)等方面，選取部分應(yīng)用實(shí)例闡述綠色建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)。高層辦公建筑項(xiàng)目綠色設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括節(jié)水與水資源利用、節(jié)地與室外環(huán)境等方面。

辦公樓選址位于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，滿足各類保護(hù)區(qū)建設(shè)控制要求。辦公樓選址地理環(huán)境為山區(qū)，充分考慮建筑周圍污染源的硬性，避免水體空氣等污染源。建筑朝向以南北方向?yàn)橹鳎?yáng)光以更大角度、更多面積照射在建筑內(nèi)部。工程綠色面積達(dá)31526.24㎡，辦公建筑建成后向社會(huì)開放綠地。辦公樓設(shè)計(jì)地下一層合理開發(fā)利用地下面積，建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮建筑布局對(duì)周圍環(huán)境的不利影響。工程地上建筑單體為三角形錯(cuò)位布置，有效控制建筑周圍的風(fēng)速。工程外墻玻璃采用6mm+12mm+6mm雙鋼化中空玻璃，光透射比約為74.0%，可見光反射比為16.65%。工程遵循辦公樓車庫(kù)外墻周邊，整體景觀效果綜合建筑性能考慮，節(jié)約成本的同時(shí)滿足整體環(huán)境品質(zhì)原則進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)[7]。

綠色建筑節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)具有更加現(xiàn)實(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。研究從建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、通風(fēng)與空調(diào)等方面闡述綠色建筑在辦公樓節(jié)能建設(shè)中的應(yīng)用。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能量損失的主要途徑，冬季室內(nèi)熱量損失降低節(jié)約能源同時(shí)減少燃燒鍋爐的CO2等有害氣體排放量。工程玻璃幕墻外露部分采用絕熱材料隔斷，通過采用新技術(shù)節(jié)約采暖能耗應(yīng)得到大力發(fā)展，工程供熱可熱媒采用熱水由換熱站利用高溫?zé)崴?jīng)換熱器組換熱后供給空調(diào)熱水，自立式平衡閥等自動(dòng)調(diào)節(jié)器裝置。工程對(duì)功能區(qū)進(jìn)行分區(qū)供暖，辦公區(qū)采用空調(diào)供暖，一層大堂門口采用熱風(fēng)幕供暖。供熱采用水板式換熱機(jī)組，配備變頻循環(huán)水泵3臺(tái)轉(zhuǎn)速n=1450r/min。水冷式機(jī)組初投資較低，工程建筑面積大，辦公室對(duì)新風(fēng)質(zhì)量要求較高，采用水冷式冷水機(jī)組可行[8]。

材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑節(jié)能必須合理使用節(jié)能材料，建筑新技術(shù)材料出現(xiàn)使施工技術(shù)發(fā)生巨大改變，對(duì)施工技術(shù)創(chuàng)新起到積極作用。工程建筑平面立面形體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，提前做好場(chǎng)地周邊山地護(hù)坡，基坑邊緣應(yīng)采用微差爆破減小對(duì)坑壁的破壞。工程建筑使用鋼筋砼，水泥砂漿等材料為本地生產(chǎn)，主筋優(yōu)先采用HRB400，主體樓采用CRB550板鋼筋。工程建筑使用預(yù)拌混凝土砂漿，不同部位砼強(qiáng)度等級(jí)按照規(guī)范要求執(zhí)行。地下室內(nèi)墻采用200mm厚集料混凝土砌塊，變配電所，柴油發(fā)電機(jī)房等采用氣體消防房間采用240mm厚蒸壓灰砂磚。工程選用進(jìn)口國(guó)產(chǎn)花崗石產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)家A級(jí)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，工程玻璃隔斷為安全玻璃。近年來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)快速發(fā)展產(chǎn)生大量建筑廢棄料，而利用建筑廢棄料可以降低污染。工程建設(shè)中采用諸多措施重復(fù)循環(huán)使用廢棄材料達(dá)到環(huán)保要求。

5 結(jié)論

建筑是人類活動(dòng)的主要場(chǎng)所，建筑形式的改變要適應(yīng)人類社會(huì)的進(jìn)步，綠色建筑蓬勃發(fā)展是順應(yīng)人類歷史發(fā)展的方向。目前我國(guó)綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀不容樂觀，建設(shè)單位考慮建設(shè)成本等是阻礙其發(fā)展的重要原因。高層建筑可以實(shí)現(xiàn)建筑空間的合理高效利用，但其大體量對(duì)所在地域周圍建筑物理環(huán)境產(chǎn)生潛在的影響。由于高空自然環(huán)境限制下封閉采用人工能源注入，導(dǎo)致產(chǎn)生不健康高能耗的使用空間。高層建筑節(jié)能綠色等系列因素是滿足綠色建筑要求的關(guān)鍵，高層建筑設(shè)計(jì)遵循綠色理念有利于提升社會(huì)資源利用率，全面開展高層建筑綠色設(shè)計(jì)可以解決能源環(huán)境問題。