議高層建筑設計中的生態建筑觀

劉資軒　劉鋼城

(1.北京朝陽外國語學校，北京　100000；　2.中交路橋技術有限公司，北京　100101)

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議高層建筑設計中的生態建筑觀

劉資軒1劉鋼城2

(1.北京朝陽外國語學校，北京100000；2.中交路橋技術有限公司，北京100101)

結合生態建筑觀的內涵及目標，從采用生態表皮設計、突出建筑物結構的生態化、體現空間組合設計的生態化等方面，探討了生態建筑學在高層建筑設計中的具體應用，從而改善建筑生態，努力踐行科學發展觀。

生態建筑，建筑設計，高層建筑

0　引言

隨著我國城市化程度的不斷提高，高層建筑在各地已屢見不鮮，其數量愈發增加，規?；鸩斤@現，并成為當地社會經濟全面發展的重要引擎。高層建筑在一定程度上節約了建筑占用的土地資源，然而，也產生了一些負面效應。在對高層建筑進行設計時貫徹生態建筑觀理念，已成為改善建筑生態的必由之路，也是科學發展觀在建筑領域的具體踐行。

為提高城市人口密度及聚集性，解決大城市商業中心地帶土地資源緊張及生存環境惡化的問題，高層建筑已出現在我國每個城市中，成為當代城市發展的新標志。設計成果優秀的高層建筑不但占地面積較小，而且能騰出大量空間用于綠化，使城市生態環境得到改善。同時也要看到，高層建筑的設計和建造要耗費較多的原材料和資源，在運營階段又要消耗較多的能源并釋放廢棄物，基于此，生態建筑的新概念應運而生。生態建筑突出環保和節能的基本理念，注重建筑在整個生命周期以內的能源節約和生態保護。本文結合生態建筑觀的內涵和目標，初步探討生態建筑學在高層建筑設計中的具體應用。

1　生態建筑觀的設計目標

高層建筑建造和運營時的能源消耗與廢棄物污染值得關注，因此，從設計剛開始時就要使高層建筑符合生態原則。除建筑采用的建材要環保外，生態建筑學在高層建筑設計過程中的應用，主要指切實利用資源與環境所創造的條件，把生態學理念滲透到建筑設計之中，并采取一定的建筑技術手段，打造合乎生態環境規律的建筑形態，進而形成一種生機勃勃、充滿活力、健康朝氣的居住或辦公的建筑模式。在高層建筑的設計和建造中，將生態建筑學的理念和目標貫穿其中，有利于降低有毒有害物質與廢棄物的排放，同時降低能源資源的大量耗費，通過生態技術的大力推廣，將建筑設計中的各種有毒有害物質進行無害化處置，最大限度地降低建筑和環境污染，打造宜居的生態環境。

縱觀高層建筑的“生命周期”，從設計決策的提出→設計方案確定→建造過程→使用→拆除，可以說就像生物體一樣從誕生、成長、成熟再到衰亡的過程。高層建筑的設計也在朝著“自我調節”的目標前進，即逐步提高自我完善和自我凈化的整體性能。尤其應科學設計建筑的溫濕度、通風條件和采光等，不斷地降低建筑廢棄物的排放量，為節能減排和環境保護多做貢獻，為我國生態文明建設增添新動能。

2　生態建筑觀在高層建筑設計中的應用方法

2.1突出與周圍生態環境和節能的一致性

在開展高層建筑總體設計及形態設計時，首先要認真考察收集項目場地周圍的生態環境及資源要素的狀況，充分理解其優點和不足，在不對周圍環境造成環評不合格的情況下，充分吸取生態環境中的要素和資源，例如，對高層建筑的采光要盡量多方案比選，以便使建筑獲得更多的太陽光照，盡可能擺脫對電燈照明的過度依賴。又如，通過優化高層建筑的空間格局與朝向，以增加建筑的通風面積，避免高溫炎熱時節對空調的過度依賴。另外，高層建筑還可借助風能、太陽能等可再生能源實現降低能耗的目的。

比如，英國建筑師福斯特在設計法蘭克福商業銀行總部大廈時就充分利用了物理學上的煙囪效應，其平面布置采用弧線圍成三角形，并在其間圍合出三角形中庭，形成類似一個大煙囪的氣流通道，可以讓辦公空間利用溫差及大氣壓差自然通風，達到節能的效果，該樓的自然通風量可達60%。同時三角形平面又能最大限度地多方向接納分配陽光，創造良好的視野分配角度，還可以減少對相鄰建筑的遮擋。 該大廈建成后被冠以“生態之塔”“帶有空中花園能量攪拌器”的美稱。

2.2采用生態表皮設計

恰當的建筑表皮設計是高層建筑展現外形美觀和實現環保功能的重要手段。重要建筑物的表皮實際上指的是可使建筑室內外物理環境發生變化的外部圍護結構，具體包含屋面、底層樓板、外墻及其他附屬配件等。設計時除注重表皮對建筑的裝飾作用外，還要做好“表皮”的支撐工作，例如，要將自然光照、風、煙霧、人的身體所能感觸到的最佳舒適度和天然光熱等諸多要素考慮在內，不斷為居住者提供舒適安逸的居家環境，還要注意避免對建筑周圍其他建筑的不利影響，比如采用玻璃幕墻時要注意防止光污染及熱島效應。

分析發現法蘭克福商業銀行總部大廈的建筑表皮覆蓋系統有兩層，包括一層隔熱玻璃和一層簡單的由外皮構成的雙層表皮以及其間的多孔通風層。這樣的雙層表皮保護建筑內部的氣流可以避免外部不良天氣變化所帶來的影響。外面新鮮空氣通過外皮上的連續槽進入通風層，辦公室內的控制板使自然通風系統得到控制，這樣產生的緩沖氣流再次進入建筑主體，消減外部風的不穩定性，使內部空間獲得柔和的自然風。此外，該大廈還有精心設計的熱控系統以減少直射陽光的影響以及空調的需求，同時也就減少了能量的消耗。由于對表皮通風及熱交換進行了合理的模擬分析，整個大廈幾乎全年都可以使用自然通風。獨特的雙層表皮設計既節省能源，又使建筑內空氣展現動態平衡。

2.3突出建筑物結構的生態化

生態環境的物質循環與能量轉化是人類實現基本生活的必備自然基礎。高層建筑是人類世界的智慧結晶，凸顯人類利用自然和改造生態環境的能力。從這個角度看，建筑設計更要同生態環境協同推進，不斷為創設一個近乎完美的環境系統做充分的準備。這就對高層建筑的結構設計提出了更高要求，要全面考慮高層建筑所在城市的氣候、植被覆蓋、水文特點和土壤特征等要素，善于打造一個與周邊外部環境相和諧、相協調的結構樣式，推動人類的杰作——高層建筑同大自然的永續共存。

比如江蘇省無錫節能環保大廈(150 m)因地制宜地利用河水資源，項目建設場地300 m處有梁溪河，針對這個有利條件，設計了河水、雨水、中水復合式利用系統，不僅解決了冷熱源問題，并且大大提高了用水效率。充分利用可再生能源，以附近梁溪河河水為冷熱源設計了高效水源熱泵系統、在A座屋頂架設風力發電機組。

2.4體現高層建筑空間組合設計的生態化

在對高層建筑進行設計時，要對建筑空間的整合編制詳盡的生態設計規劃方案，例如，對建筑結構空間實施功能化分區，依照分區的差異因地制宜，試圖滿足每個分區對景觀、天然光照和溫度的要求。對每個分區采用截然不同的設計模式，以建筑的舒適度為基礎，力求合乎高層建筑的實用性和生態性。在對建筑內平面空間進行設計時，要盡可能地增加南北朝向的布置。又如，在設計內部交通通道時，除要考慮結構的勻稱分布和成本低廉外，更要將環境的舒適度和熱工效應考慮在內。在建筑內空間逐步走向生態性的進程中，樓梯、電梯房等發揮輔助性作用的空間要合乎通風較佳和光照好的要求。

2.5充分彰顯舒適化的設計理念

改革開放近四十年來，我國的高層建筑如雨后春筍般發展開來。進入21世紀的第二個十年，隨著經濟發展模式的轉變，全社會對高層建筑的要求已從以往的“數量”轉變為“質量”。城市居民的人均收入提高迅速，使人們享受舒適安心的居家環境的愿望愈發濃烈，因此，對建筑結構和功能的舒適性要求與日俱增。目前，我國的高層建筑設計所選用的一些原材料往往對人體有害甚至有毒，給居住者的身體健康和生活質量構成了嚴重威脅，為此，設計時要選用對人體生理健康無毒害的原材料，尤其要限制或避免使用有揮發性質的有機化合物，嚴控電波及不良氣體的輻射，自動調節建筑環境的溫度和濕度，千方百計做好房間空氣的新舊轉換，保障有效的房間采光度，為晾曬衣物和除潮提供有利條件，充分做好科學的桌面照度，以防建筑物之間的對視。另外，在選用建筑原材料時更要注重其隔音效果，避免高分貝的噪聲影響正常的生活和休息環境。

3　結語

生態建筑觀是科學發展觀在建筑設計中的一種具體體現，它把生態學和建筑學依據相應的規律交融到一起，運用生態學原理、標準和模式，對人類的高層建筑進行設計，最終形成一個以建筑物為主體的人為生態系統。將生態建筑學的概念、內涵和理念引入到高層建筑設計的實踐中，是建筑設計領域的一次大的嘗試，對于新時期構建生態文明社會，提高人們居住環境和生活質量，實現人與自然的永續和諧發展有著重大意義和積極影響。面對世界性的資源、能源和環境危機，國家必須大力倡導降低能耗、物耗，減少建筑廢棄物的過度排放量，對生態建筑學的借鑒和應用，不失為高層建筑設計的明智選擇。我國正面臨深刻的能源和環境問題，高層建筑盡管成為大勢所趨，但對其負面爭議一直不斷，負面焦點主要集中到“環?！焙汀肮澞堋狈矫妗⑸鷳B建筑學滲透到高層建筑設計中，可有效地推動建筑結構的生態性、建筑原材料的節能化和建筑體系的環保化，盡可能地降低建筑體對自然生態的影響，維持自然生態的和諧有序發展。隨著節能環保技術的不斷改進和突破，生態建筑學在高層建筑設計領域必將獲得更加廣泛的應用空間。

[1]劉波.解析生態建筑學在高層建筑設計中的應用[J].中華民居(下旬刊),2013,13(6):70-71.

[2]曹怡,顧明婭.淺談生態建筑學在高層建筑設計中的運用[J].城市建筑,2013,9(6):19.

[3]馬春旺.高層公共建筑的生態設計方法[D].大連：大連理工大學,2008:24.

[4]朱磊.生態建筑學在高層建筑設計中的應用[J].科技信息,2011,10(11):556，841.

Discussion on the ecological concept architecture in high-rise building design

Liu Zixuan1Liu Gangcheng2

(1.BeijingChaoyangForeignLanguageSchool,Beijing100000,China; 2.CCCCRoad&BridgeTechnologyLimitedCompany,Beijing100101,China)

Combining with the connotation and target of ecological architecture concept, from the using of ecological skin design, highlighting the architecture structure ecology, embodiment the ecology of space combination design and other aspects, discussed the specific application of ecological architecture in high-rise buildings design, so as to improve the ecological architecture, efforts to practice the scientific development concept.

ecological architecture, architectural design, high-rise building

1009-6825(2016)08-0031-03

2016-01-08

劉資軒(1998- )，男，高中生；劉鋼城(1968- )，男，碩士，教授級高級工程師

TU972

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