關(guān)于生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用淺述

張耕輝

身份證號(hào)：130185198305120017

【摘 要】隨著全球環(huán)境的惡化，世界各國(guó)對(duì)生態(tài)建筑的關(guān)注程度正日益增加。以生態(tài)建筑學(xué)為基礎(chǔ)的建筑形式倡成為未來(lái)建筑的發(fā)展趨勢(shì)。本文重點(diǎn)探討了生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】生態(tài)建筑學(xué)；高層建筑；材料

一、生態(tài)建筑學(xué)

生態(tài)建筑學(xué)是由于生態(tài)危機(jī)和建筑學(xué)發(fā)展危機(jī)而被推向歷史舞臺(tái)的，目標(biāo)是通過(guò)平衡自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來(lái)創(chuàng)造整體有序、協(xié)調(diào)共生的人工生態(tài)環(huán)境。整體有序、永續(xù)利用、循環(huán)利用、反饋平衡、有償使用可以概括生態(tài)設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)原則。

近年來(lái)，關(guān)于綠色生態(tài)建筑的話題在國(guó)內(nèi)大都市和一些新興城市越來(lái)越熱。美國(guó)一家旅游雜志曾采用問(wèn)卷的方式，從世界各地搜索出十大令人驚嘆的綠色生態(tài)建筑，而大家對(duì)其定義也是眾說(shuō)紛紜。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，綠色生態(tài)建筑從本質(zhì)上說(shuō)是節(jié)能型建筑，或稱高效益的建筑。用美國(guó)建筑師富勒的話說(shuō)就是“少費(fèi)多用”；德國(guó)建筑師英恩霍文更具體地明確為：“用較少的投入取得較大的成果，用較少的資源消耗，獲得較大的使用價(jià)值。”根據(jù)國(guó)家《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的定義，綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

筆者認(rèn)為應(yīng)用了生態(tài)建筑學(xué)的高層建筑應(yīng)該是這樣一種生態(tài)建筑：首先，節(jié)約資源。在建筑設(shè)計(jì)、建造和建筑材料的選擇中，要減少資源的使用，力求使資源可再生利用。其次，回歸自然。綠色建筑強(qiáng)調(diào)與周邊環(huán)境相融合，動(dòng)靜互補(bǔ)，做到保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。綠色建筑應(yīng)盡量采用天然材料，確保對(duì)人體無(wú)害。再次，要從人性化去考慮，創(chuàng)造出舒適、健康的棲息空間；建筑要盡量減少對(duì)自然的破壞與索取，減少浪費(fèi)、考慮可持續(xù)使用、節(jié)能環(huán)保。

二、生態(tài)建筑學(xué)在高層建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

（一）建筑形態(tài)

節(jié)能的高層建筑形態(tài)不僅要求體型系數(shù)（外表面積/體積）小，同時(shí)需要冬季日輻射得熱多，還需要對(duì)避寒風(fēng)有利，但滿足此三項(xiàng)需要的建筑形體常不一致，因此應(yīng)考慮多種因素的制約，包括當(dāng)?shù)囟練鉁睾腿蛰椛湔斩取⒔ㄖ颉⒏鲊o(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況和局部的風(fēng)環(huán)境情況，需要具體權(quán)衡得熱和失熱的具體情況，優(yōu)化組合各項(xiàng)因素后得出結(jié)論。僅從冬季得熱的角度，建筑應(yīng)有合適的長(zhǎng)寬比。加大進(jìn)深由8M增加到14M，可以使建筑耗熱指標(biāo)降低11%-33%，因此對(duì)于1000-8000平米的住宅，進(jìn)深控制在12-14M有利于建筑節(jié)能。同時(shí)冬季嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能住宅，平面設(shè)計(jì)應(yīng)盡力追求簡(jiǎn)潔、平整，比如直線型、折線型和曲線型。在節(jié)能規(guī)劃中，不適宜大規(guī)模采用單元式樓體錯(cuò)位拼接，建議盡量減少外墻臨空長(zhǎng)度，降低能耗。

（二）使用環(huán)保材料

生態(tài)建筑離不開環(huán)保材料的支持，高層建筑設(shè)計(jì)選用的材料應(yīng)當(dāng)具有超高防火性能、超高硬度、超高耐磨特性、耐鹽霧抗酸腐、絕緣抗靜電、自潔不沾可清洗、生產(chǎn)運(yùn)輸使用廢棄過(guò)程無(wú)污染無(wú)排放、抗紫外線抗老化、抗撞擊可彎曲的柔性等特點(diǎn)。在選擇不同的綠色材料上，不僅僅要考慮它的作用，還要符合當(dāng)?shù)氐臍夂颉囟取⒔?jīng)濟(jì)和各種因素。只有這樣才能把綠色建筑的作用發(fā)揮出來(lái)，為我們的環(huán)境保護(hù)做出一份貢獻(xiàn)。

（三）表皮節(jié)能

近年來(lái)，高層建筑的表皮設(shè)計(jì)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。大多數(shù)人一談?wù)摫砥ぃ⒖叹蜁?huì)把它當(dāng)成立面或者是建筑表層很薄的覆蓋物。的確，以往的建筑給了我們這樣一個(gè)印象——表皮就是披在建筑物上的一件衣服，但是，近幾年出現(xiàn)的生態(tài)型高層建筑卻賦予了“表皮”不同的含義。建筑被置于表皮的包圍之中，但表皮又不僅僅是建筑層面上的東西。為了更好地將“生態(tài)”概念引入高層建筑，許多建筑師對(duì)“表皮”的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的探討。由于高層建筑的“表皮”即外墻，對(duì)建筑節(jié)能有著十分重要的作用。因此，透明性高、保溫性好、并允許自然通風(fēng)便成為高層建筑生態(tài)型表皮的重要特征。筆者建議表皮生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)從自然通風(fēng)（自然采光；保溫隔熱；低能耗）、集成立面（集成立面設(shè)計(jì)是將立面中具有的各種功能元素互相分離再重新組合，而不同于傳統(tǒng)建筑中外表皮的復(fù)合功能，如窗具有采光與通風(fēng)功能） 、新技術(shù)應(yīng)用、積極適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂虻确矫嬷诌M(jìn)行設(shè)計(jì)。

（四）“垂直森林”

“垂直森林”之父、意大利知名建筑設(shè)計(jì)大師斯坦法諾·博埃里提出的“垂直森林”項(xiàng)目是博埃里及其團(tuán)隊(duì)探索生態(tài)建筑的一項(xiàng)試驗(yàn)，從2006年開始設(shè)計(jì)，坐落在米蘭，是兩幢分別高79米和111米的建筑，建成后外墻層層種下了730棵喬木、5000多株灌木、1.1萬(wàn)株草本植物，相當(dāng)于城市中多了7000平方米森林。“垂直森林”建筑可以形成微環(huán)境，為住戶提供氧氣，吸收多余的二氧化碳和粉塵。目前我國(guó)很多城市在引進(jìn)“垂直森林”建筑，貴州、重慶等在建設(shè)“樹屋”，臺(tái)北的“一戶一庭園”、從底層螺旋向上的“陶朱隱園”也將在揚(yáng)州落地。我們?cè)诟邔咏ㄖO(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)合理借鑒，引入“垂直森林”概念，把空氣、綠色與生命力帶入建筑，讓辦公空間生機(jī)盎然，讓高層建筑煥發(fā)出新的生命。

（五）引入智能技術(shù)

智能建筑技術(shù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)外，新興的生態(tài)學(xué)，生物工程學(xué)，生物電子學(xué)，仿生學(xué)，新材料學(xué)等技術(shù)發(fā)展，正在滲透到建筑智能化多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)人類聚居環(huán)境的發(fā)展目標(biāo)。智能建筑是隨著信息時(shí)代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，是集計(jì)算機(jī)，通信，自動(dòng)控制，土建及裝飾，水，電，暖通等專業(yè)融為一體的綜合性學(xué)科。智能建筑技術(shù)必然要求建筑設(shè)計(jì)與其相適應(yīng)，因此設(shè)計(jì)人員必須及時(shí)調(diào)整相應(yīng)專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，迎接智能建筑的到來(lái)。

深圳萬(wàn)科中心就是一個(gè)典型的智能建筑，其設(shè)計(jì)理念為“漂浮的地平線，躺著的摩天樓”，是一個(gè)位于最大化園林景觀之上的水平向超高層建筑。漂浮的建筑體創(chuàng)造了自由、靈活有遮蓋的景觀綠地，并且讓海風(fēng)和陸風(fēng)穿透基地。利用中水系統(tǒng)運(yùn)作的矩形水景池將冷能向上輻射到彩色的鋁制建筑底面再反射下去。可轉(zhuǎn)動(dòng)式懸掛立面外遮陽(yáng)系統(tǒng)不會(huì)阻擋窗外的海景及山景。利用太陽(yáng)能的除濕和冷卻系統(tǒng)經(jīng)由特殊的“屋頂陽(yáng)傘”形成了有遮陽(yáng)的屋頂景觀。這個(gè)盤旋式的建筑創(chuàng)造了一個(gè)多孔的微型氣候和庇蔭自由景觀綠地，也成為中國(guó)第一個(gè)同時(shí)獲得美國(guó)LEED白金級(jí)認(rèn)證和中國(guó)綠色建筑三星級(jí)標(biāo)識(shí)的公共建筑。

我們?cè)诟邔咏ㄖO(shè)計(jì)中可以借鑒這種形式，引入多種智能化技術(shù)，建設(shè)高層生態(tài)建筑。

（六）考量自然環(huán)境

在設(shè)計(jì)中，充分考慮原有的自然生態(tài)環(huán)境，如某高層建筑平行于河道布置，這樣來(lái)自江畔的涼風(fēng)容易吹進(jìn)來(lái)，并且涼風(fēng)吹過(guò)亦可散熱，減少了空調(diào)的使用數(shù)量和使用時(shí)間。在濱河地帶，保留原有綠化系統(tǒng)，維持河流廊道生態(tài)系統(tǒng)的完整性，并在建筑群內(nèi)多布置綠化，把陽(yáng)光、空氣與風(fēng)的感覺(jué)引入建筑。由于光線充足，白天照明減少，以節(jié)約能源；另外，利用當(dāng)?shù)夭牧希瓤梢詼p少建筑維修所需要的成本，又提高了居民對(duì)建筑的親和性。這樣做既降低造價(jià)、節(jié)約能源又與原有生態(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，參與到原生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的平衡中去。

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