生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用途徑研究

劉梓寅，毛 應(yīng)

（1.貴陽(yáng)學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550005；2.貴州建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 551400）

在城市現(xiàn)代化建設(shè)快速發(fā)展的背景下，逐漸產(chǎn)生了較多的負(fù)面影響。為了最大程度地發(fā)揮城市土地的利用價(jià)值，城市高層建筑數(shù)量越來(lái)越多，既對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了較大污染，同時(shí)也容易引發(fā)能源危機(jī)問(wèn)題[1]。所以，在開展高層建筑設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須要注重引入生態(tài)建筑學(xué)，為人們提供良好的生活環(huán)境，最大程度降低能源與土地資源的使用，為改善城市居民生活品質(zhì)提供有力支持。從當(dāng)下城市發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，高層建筑已經(jīng)成為城市建設(shè)中非常重要的項(xiàng)目，一方面可以有效提高土地資源的利用率，另一方面有助于保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)城市健康穩(wěn)定發(fā)展。盡管在進(jìn)行高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的初期投資較高，然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其是一個(gè)可以降低能源消耗并獲得可持續(xù)發(fā)展效益的建筑類型[2]。

基于此，文章重點(diǎn)闡述了生態(tài)建筑學(xué)的一般理論，分析了當(dāng)下高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀，提出了將生態(tài)建筑學(xué)應(yīng)用到高層建筑設(shè)計(jì)中的有效途徑，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)城市化建設(shè)健康高效發(fā)展提供幫助。

1 生態(tài)建筑學(xué)概述

生態(tài)建筑學(xué)結(jié)合了生態(tài)性知識(shí)與建筑學(xué)知識(shí)，將生態(tài)學(xué)作為根本，依照建筑的實(shí)際需求開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作[3]。在實(shí)際進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，通常將建筑視為一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，使人們能夠居住在建筑中，合理運(yùn)用建筑內(nèi)外的各項(xiàng)因素，確保建筑生態(tài)系統(tǒng)可以穩(wěn)定有效運(yùn)行，進(jìn)而構(gòu)建出一個(gè)節(jié)能減排的高品質(zhì)建筑環(huán)境[4]。隨著城市人口規(guī)模的不斷壯大，導(dǎo)致大量資源浪費(fèi)，生態(tài)環(huán)境也受到了較大影響，人們賴以生存的生活環(huán)境正面臨巨大挑戰(zhàn)。為了能夠切實(shí)改善這一現(xiàn)狀，生態(tài)建筑學(xué)逐漸在建筑領(lǐng)域獲得快速發(fā)展，要求設(shè)計(jì)人員依照建筑所在區(qū)域的實(shí)際環(huán)境，依托生態(tài)性與建筑學(xué)相關(guān)知識(shí)，做到統(tǒng)籌規(guī)劃，使得建筑能夠和附近環(huán)境形成一個(gè)有機(jī)的整體，最終達(dá)到人與自然友好共處的理想效果。

在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須要高度重視附近的生態(tài)環(huán)境[5]。在開展各施工環(huán)節(jié)中，優(yōu)先選用綠色節(jié)能材料，對(duì)各個(gè)施工材料進(jìn)行合理規(guī)劃，最大程度縮減工程支出。在確保工程品質(zhì)的基礎(chǔ)之上，還應(yīng)當(dāng)采取有效措施加強(qiáng)對(duì)建筑周邊環(huán)境的保護(hù)，從而確保生態(tài)建筑學(xué)能夠真正融入高層建筑施工中，切實(shí)提高高層建筑的生態(tài)屬性。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要最大程度避免對(duì)附件環(huán)境產(chǎn)生不良影響，要重視將附近環(huán)境與建筑緊密結(jié)合起來(lái)，積極選用一些能夠循環(huán)應(yīng)用的能源，改善高層建筑的環(huán)保性，使得人們能夠擁有一個(gè)舒心的生活環(huán)境。

2 高層建筑發(fā)展現(xiàn)狀分析

從高層建筑應(yīng)用周期層面來(lái)分析，高層建筑施工會(huì)對(duì)附近生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大不良影響。比如在進(jìn)行基坑開挖、砂石料材料開采與運(yùn)輸、水泥材料使用等，會(huì)出現(xiàn)噪聲、廢氣與粉塵等。砂石材料開采會(huì)對(duì)附近生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的損害，并且在進(jìn)行混凝土攪拌中，水泥與水在充分融合后會(huì)出現(xiàn)水化熱，在進(jìn)行細(xì)骨料與粗骨料混合攪拌工作時(shí)，若施工人員未對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行及時(shí)清掃，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生非常大的危害。另外，在各個(gè)施工環(huán)節(jié)中還會(huì)出現(xiàn)材料損耗與浪費(fèi)等各種不良現(xiàn)象[6]。

不同于一般建筑，高層建筑有著自身的特殊性，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，室內(nèi)通風(fēng)性不佳、噪聲偏大。一般來(lái)說(shuō)，超高層建筑的高度大于100 米，使得高層建筑擁有較為可觀的容積率。當(dāng)高層建筑高度越來(lái)越高時(shí)，風(fēng)載荷對(duì)其的影響也會(huì)同步增大，所以在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中要特別關(guān)注風(fēng)載荷的影響。在建筑高處風(fēng)速一般較大，會(huì)導(dǎo)致居住人員產(chǎn)生一定的不適感，同時(shí)隨著風(fēng)速的不斷增高還會(huì)伴隨明顯的噪聲，所以在選用高層建筑外墻材料時(shí)需要注重材料的隔音效果。高層建筑較大的噪聲也會(huì)對(duì)居住人員的生活體驗(yàn)產(chǎn)生不良影響，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中注重改善這一問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，高層建筑中14 層以上的噪聲較為明顯。第二，鳥籠式建筑。該種建筑一般表示為人們的居住空間較為局促。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了能夠進(jìn)一步擴(kuò)大土地面積利用率，提高各層的房屋數(shù)量，并且在增大公攤面積后，會(huì)導(dǎo)致有效的居住空間較為狹小，使得高層建筑的室內(nèi)空間封閉性較強(qiáng)，不利于提高居住人員的身心健康。

在實(shí)際進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)全面把握生態(tài)環(huán)境因素，盡可能地減小高層建筑對(duì)附近生態(tài)環(huán)境的影響，確保人與自然能夠友好共處。

3 生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用途徑

3.1 正確認(rèn)識(shí)生態(tài)建筑學(xué)

在將生態(tài)建筑學(xué)應(yīng)用到高層建筑設(shè)計(jì)中時(shí)，可能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可以得到持續(xù)性的生態(tài)效果[7]。盡管如此，許多單位并不能夠正確認(rèn)識(shí)生態(tài)建筑學(xué)，沒能深刻領(lǐng)悟生態(tài)建筑學(xué)的應(yīng)用價(jià)值與前景，只是簡(jiǎn)單地以為引入生態(tài)建筑學(xué)難以取得良好的生態(tài)建筑學(xué)效果，同時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)生態(tài)建筑學(xué)與高層建筑設(shè)計(jì)的有效結(jié)合。為此，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)采用多種途徑與方式提高生態(tài)建筑學(xué)的宣傳力度，讓更多的企業(yè)正確認(rèn)識(shí)到生態(tài)建筑學(xué)的應(yīng)用價(jià)值與意義，同時(shí)能夠在建筑產(chǎn)業(yè)中積極推廣與應(yīng)用生態(tài)建筑學(xué)。除此之外，還要逐步健全生態(tài)建筑學(xué)的培訓(xùn)體系，讓建筑設(shè)計(jì)人員擁有較多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，對(duì)生態(tài)建筑學(xué)理念產(chǎn)生更加深刻的認(rèn)知，使得高層建筑在全生命周期內(nèi)都能夠長(zhǎng)久展現(xiàn)出生態(tài)建筑學(xué)的優(yōu)勢(shì)。政府相關(guān)部門要發(fā)揮自身的監(jiān)督管理職能，促進(jìn)生態(tài)建筑學(xué)不斷發(fā)展，對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)進(jìn)行宏觀調(diào)控，進(jìn)一步增強(qiáng)建筑市場(chǎng)的規(guī)范性，在嚴(yán)格遵守各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策與法律法規(guī)的基礎(chǔ)之上，科學(xué)管理建筑單位的不規(guī)范行為。

3.2 基于空間組合設(shè)計(jì)高層建筑

在實(shí)際開展高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要和建筑附近的生態(tài)環(huán)境與自然環(huán)境建立緊密的聯(lián)系，密切關(guān)注附近環(huán)境的變化，充分展現(xiàn)建筑物的結(jié)構(gòu)特征[8]。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，要盡可能地避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，同時(shí)兼顧到內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境，確保人和自然能夠友好相處。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)工作者要高度重視空間組合問(wèn)題，將生態(tài)作為導(dǎo)向，使得設(shè)計(jì)的空間能夠切實(shí)滿足居住人員的需求。在建筑設(shè)計(jì)中，不同房屋由于其功能、定位的不同，其對(duì)溫度、光線的要求也是不同的，要依照施工地點(diǎn)的具體情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。例如，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，大部分居民都十分在意建筑的朝向，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)要注重將生態(tài)建筑學(xué)融入設(shè)計(jì)工作中。高層建筑的朝向一般取決于太陽(yáng)輻射以及所處位置的經(jīng)緯度，設(shè)計(jì)人員要采取有效的方式與方法，最大程度提高建筑的采光性與通風(fēng)性，使得居住人員能夠得到較多的自然資源，進(jìn)而降低燈具、空調(diào)以及電風(fēng)扇等設(shè)備的使用頻率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。為此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要注重對(duì)建筑附近環(huán)境的探究，選取適宜的建筑物朝向，契合不同居住人員的采光要求，增強(qiáng)建筑窗戶的利用空間，更好地達(dá)成高層建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合附近的自然環(huán)境，基于環(huán)境特征開展空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保建筑能夠和植被相匹配，使得內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要貫徹落實(shí)人與自然友好共處的發(fā)展思想。

3.3 優(yōu)化建筑平面設(shè)計(jì)

在進(jìn)行高層次建筑設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注重建筑的平面設(shè)計(jì)。高層建筑的表皮會(huì)對(duì)建筑物理工程產(chǎn)生非常大的影響，如建筑的外墻、樓板等。許多建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一味追求外層建筑的美觀程度，而沒有重視提高建筑的生態(tài)屬性。將生態(tài)建筑學(xué)應(yīng)用到高層建筑設(shè)計(jì)中時(shí)，設(shè)計(jì)人員要特別關(guān)注建筑的生態(tài)性能，依照不同建筑的特征與需求進(jìn)行合理控制。例如，我國(guó)南方與北方區(qū)域?qū)ㄖ囊蠼厝幌喾?，北方冬季時(shí)間長(zhǎng)，并且冬季氣溫非常低，這就需要建筑要有較厚的外墻、良好的熱輻射，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中要聯(lián)系建筑體型系數(shù)進(jìn)行探討，有效提高建筑的聚熱性能。為了防止建筑室內(nèi)環(huán)境熱量的丟失，設(shè)計(jì)人員要科學(xué)規(guī)劃各個(gè)建筑設(shè)施，確定電梯、管道等的朝向，在每個(gè)樓梯口設(shè)計(jì)房門，從而避免室內(nèi)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。借助連廊確保建筑擁有良好的自然通風(fēng)性能，積極融入節(jié)能環(huán)保理念，改善高層建筑的品質(zhì)。

在南方區(qū)域夏季時(shí)間較長(zhǎng)，光照十分充足，氣溫普遍較高，為了避免建筑內(nèi)溫度增長(zhǎng)過(guò)快，必須要采取有效的遮陽(yáng)措施。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，要依照建筑的實(shí)際面積，對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行遮陽(yáng)處理，設(shè)定相應(yīng)的遮陽(yáng)區(qū)，最大程度降低居住人員使用空調(diào)的頻率與時(shí)長(zhǎng)，節(jié)省更多能源，確保建筑擁有良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。在高層建筑中，墻體與窗戶所占區(qū)域一般較大，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行窗戶設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重將其設(shè)置為節(jié)能窗。在南方區(qū)域不僅日照時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)還容易出現(xiàn)連續(xù)陰雨天，所以在設(shè)計(jì)窗戶時(shí)還需要使其擁有良好的防風(fēng)與防噪聲性能，進(jìn)一步提高居住人員的生活舒適性。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用遮陽(yáng)性能較為優(yōu)越的材質(zhì)可以有效改善建筑的光污染問(wèn)題，合理控制可見光的投射系數(shù)，確保建筑節(jié)能的限值。當(dāng)建筑所在區(qū)域不同時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用不一樣的建筑材料，在滿足高層建筑需求的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步改善高層建筑的總體質(zhì)量。

3.4 構(gòu)建整體生態(tài)環(huán)境

在將生態(tài)建筑學(xué)應(yīng)用到高層建筑設(shè)計(jì)中時(shí)，還需要從整體視域出發(fā)進(jìn)行綜合分析，科學(xué)合理地協(xié)調(diào)各建筑能源，構(gòu)建整體生態(tài)環(huán)境，確保整體建筑友好發(fā)展。比如，在一些氣候較為干燥的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，在使用水資源時(shí)確保其擁有良好的循環(huán)再利用性能，要利用濕氣處理全部的水資源，確保水資源供給的穩(wěn)定性與長(zhǎng)久性，進(jìn)而使得建筑內(nèi)部始終保持足夠的水資源。

在進(jìn)行高層建筑采光設(shè)計(jì)時(shí)，往往需要考慮較多的客觀因素，在此基礎(chǔ)之上提出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)策略，一方面要盡可能地減少電能消耗量，另一方面也能夠得到充足的光照，有效展現(xiàn)生態(tài)建設(shè)學(xué)理念。為了有效降低高層建筑的能源消耗，還需要基于自然通風(fēng)的方式，采用雙層通風(fēng)幕墻與幕墻開窗等不同的開啟方式，具體來(lái)說(shuō)，幕墻窗開啟主要是使用外推、固定窗的方法，使墻窗開啟，之后再打開雙層通風(fēng)幕墻，達(dá)到內(nèi)外循環(huán)的目的。在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)中采用這樣的設(shè)計(jì)方法能夠有效減少能源的消耗。

3.5 重視綠化設(shè)計(jì)

在將生態(tài)建筑學(xué)應(yīng)用到高層建筑設(shè)計(jì)中時(shí)，為了能夠有效提高應(yīng)用效果，還應(yīng)當(dāng)重視綠化設(shè)計(jì)。利用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)確保建筑附近的綠色植被覆蓋率較高，改善建筑周邊的空氣質(zhì)量，從而達(dá)到優(yōu)化微氣候的目的。使居住人員在室外可以擁有較好的視野，合理規(guī)劃植物使其在調(diào)節(jié)高層建筑氣溫上發(fā)揮一定的作用。高層建筑設(shè)計(jì)人員還要注重引入綠色技術(shù)，設(shè)計(jì)出適宜的綠色景觀，比如在高層建筑陽(yáng)臺(tái)位置規(guī)劃綠色景觀，使得室內(nèi)空間與室外空間的環(huán)境緊密聯(lián)系到一起，打造一個(gè)循環(huán)的綠化體系，有效彌補(bǔ)高層建筑溫度過(guò)高的弊端，更好地彰顯綠色環(huán)保的特征。此外，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，還需要注重建筑垂直綠化設(shè)計(jì)，科學(xué)設(shè)計(jì)灌溉系統(tǒng)，降低水資源的損耗。通過(guò)在陽(yáng)臺(tái)種植喬木等植物，既能夠美化建筑，也可以美化城市，在選擇陽(yáng)臺(tái)植物類型時(shí)，首先要選擇抗旱能力好、管理粗放、水平根系發(fā)達(dá)的植物；其次要依照建筑墻面與附近環(huán)境相協(xié)調(diào)的原則來(lái)布置陽(yáng)臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中積極引入生態(tài)建筑學(xué)，可確保人與自然能夠和諧相處，從而更好地滿足可持續(xù)性社會(huì)的發(fā)展要求?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，將來(lái)必然會(huì)更加關(guān)注生態(tài)與環(huán)保，高層建筑在提高土地利用率的同時(shí)，也要重視人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展，為城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)帶來(lái)新的方法與途徑。