綠色生態型高層建筑設計要點探析

鐘翠華

1 引言

目前，在現代城市建設中高層建筑的數量不斷增加，高層建筑建造質量直接影響著人們的生活環境。鑒于高層建筑在刺激經濟發展、促進城市榮譽中發揮的重要作用，特別是在可持續發展理念持續深入的形勢下，有必要從建筑設計階段就開始融入綠色生態理念，構建綠色生態型建筑體系，確保建筑的環境質量。

2 高層建筑的綠色設計

2.1 綠色設計

綠色設計是一種可持續式方法，對于高層建筑來說，綠色設計的目的：①為使用者營造一個健康、舒適的生活空間；②最大限度的降低環境的負面影響[1]。高層建筑的綠色設計囊括了高品質聲、光、熱等物理環境因素，也包含了健康的生活方式、優質的環境景觀等方面的訴求。

2.2 高層建筑的綠色設計

高層建筑綠色生態設計，主要是運用綠色設計、材料與相關技術手段達到節能降耗的目的，實現使用者、建筑與自然環境的和諧共生。綠色生態高層建筑需達到以下要求：

（1）建筑項目需與周邊環境協調，減少建筑活動所產生的環境不利影響；

（2）盡量采用自然通風、采光、合理綠化等能與自然相融合的技術手段；

（3）營造宜人、舒適的使用空間，提高使用者的滿意程度。

3 綠色生態型高層建筑設計的影響因素

3.1 環境因素

環境因素主要有自然和人工環境，高層建筑會影響城市環境空間形態、景觀，同時其周邊物理環境條件（熱島效應、光環境、建筑陰影、地面沉降和大氣污染等）也會對建筑產生一定的反作用，影響輻射區域可能會擴散到城市范圍[2]。如，光環境對高層建筑的影響，主要表現在其通過熱輻射使得建筑內部的溫度上身，以致于需要使用空調制冷，相應的能耗增加，此外入射光線的強度，也決定建筑的自然采光率，應據此合理選擇相應的遮掩形式。

3.2 交通因素

高層建筑通常地處城市核心區域，在一定程度上會對基地周圍的城市活動和交通組織產生較大的壓力，同時交通組織也會影響著建筑運營的效率與安全。目前，各大城市中，不少高層建筑地下空間與城市地下空間開發有機結合，有效擴大了城市容量、改善了地面空間風貌。

3.3 室內舒適度

高層建筑的空間尺度、采光量、物理環境等因素直接關系到使用者的心里環境，故可將舒適度作為評判建筑的可持續性條件。通常情況下，建筑的自振幅度和頻率會隨著建筑高度的增加而增大，建筑頂部會由此產生一定的位移和擺動，以及遠離地面，建筑內部缺乏一定的綠化環境和交往空間，上述問題都將影響建筑使用者的舒適度。

4 綠色生態型高層建筑的設計要點分析

4.1 建筑形態的優化

建筑形態包括建筑造型、建筑空間和建筑環境等綜合形體。其中建筑造型主要指構成建筑外部形態的美學形式，其往往受到諸多因素的影響，如：審美觀念、結構材料、平面組織要求等。基于綠色理念下的建筑形態優化設計，強調在保證經濟性的前提下，按照一定的自然生態規律，對高層風、自然光和地震力等要素進行結構優化、參數優化、立體優化等，如此才能真正實現形態美。

比如在立體綠化的形態設計方面，新加坡某高層建筑由倡導綠色城市的WOHA建筑事務所設計，設計人員帶有強烈的熱帶元素，建筑整體塑造為可一個具有較強的穿透性的塔樓結構（圖1），一方面營造良好的通風效果、景觀形象，另一方面大樓首層結構作抬高處理，實現了土地的高效利用。另外，大樓外墻面種植了爬山虎，由此充分提高建筑的綠色性、生態性。

圖1 新加坡某高層建筑的立體綠化形態設計

4.2 建筑場地與內部空間的優化

4.2.1 基底設計

高層建筑基底設計包括：地面裙房、地下空間，同時也涉及廣場、道路等相關建筑環境。進入21世紀以來，人們越加重視交往空間、公共綠地問題，對于高層建筑來說：①需要與大規模交通基礎設施進行有機結合；②以貫通的多層裙房作為快速通道；③常由2個及以上的大樓構成集群，這些有助于減少公眾對汽車的依賴，切實提高公共交通利用率。

4.2.2 豎向設計

21世紀高層建筑的豎向設計應將綠色生態設計理念融入到建筑內部環境中。通常情況下，為了提高空間效率，高層建筑將各種功能加以整合、劃分，并在垂直方向疊放[3]。此種合理劃分豎向功能的方式，可有效提高交通服務系統運作效率，從而達到減少建筑能耗的目的。

某建筑在垂直高度上將功能類型分成五種，從下至上為商業區、高端辦公室、酒店式公寓區、星級酒店區及高級會所，各區段間整合了設備層、結構加強層和避難空間。值得注意的是，建筑高度不斷增加，使得核心筒的面積持續減少，而該建筑的核心筒結構在頂部作收分處理，對空出來的中心空間，設計人員原本設在裙房的一部分機電設備全部移至頂部，這一設計不僅降低垂直運輸能耗，也釋放了底層設備空間占用面積，建筑空間利用效率大幅提高。

4.2.3 垂直通風設計

對于高層建筑來說，風環境是影響建筑形態設計、結構形式選擇和技術手段應用的關鍵因素。設置中庭是高層建筑常見的綠色設計策略之一，可有效實現自然通風，但同時還需注意考慮空氣流的影響，以逐段布置的方式對中庭作分隔處理，便于人工調節風量、風速。

4.3 外圍護系統設計

建筑的外圍護系統包括了傳統的立面設計和窗戶、墻體和屋頂等外圍護構件等，在高層建筑設計中，外圍護系統設計直接關系到建筑的形式美、能耗高低及內部環境的舒適性等。

比如建筑遮陽系統：建筑遮陽系統是指采取一定技術措施減少直射陽光的進入，防止室內溫度過高，也減少室內物品受到陽光直射。一般情況下，未設遮陽的建筑，其熱量可達遮陽完善建筑的2～3倍，可見遮陽系統對于構建綠色生態型建筑的意義。在很多實際工程案例中，遮陽系統設計所采用的新技術、新材料為其提供功能基礎、美學保障，常見的高層建筑遮陽系統形式包括建筑自遮陽、構件遮陽和智能遮陽。比如某建筑處于安全性和經濟性的考慮，未在建筑外部安裝遮陽構件，自遮陽、LOW-E玻璃、室內遮陽系統組成建筑幕墻系統，三角形玻璃幕墻呈現為鋸齒狀，為了保證自然通風效果，鋸齒短邊采用外部固定透空鋼網，這種幕墻系統一方面有利于節省建筑材料，另一方面可進一步強化建筑的通風、采光和遮陽效果。

圖2 某建筑的幕墻系統

5 結語

總而言之，綠色生態型建筑作為當前建筑業發展的主流技術，要求建筑設計人員在滿足經濟性、合理性、舒適性等要求的基礎上，結合建筑形態、建筑場地、建筑內部空間等，充分落實自然通風、自然采光及節能型材料的使用等工作，有效減少高層建筑的能源消耗，降低環境污染系數，兼顧建筑行業與環境的平衡發展。

[1]王芳，王力.綠色生態策略在傳統生土建筑改造中的應用——以鄭州邙山黃河黃土地質博物館建筑設計為例[J].建筑科學，2014，30（2）：24～29.

[2]陳穎，王慧明，張愛民，等.生態模擬技術在綠色建筑設計中的應用探析[J].建筑技術，2014，45（4）：307～309.

[3]張輝.基于節能策略的綠色生態住區設計思考——以黃石·怡康花園綠色生態小區設計為例[J].四川建筑科學研究，2013，39（2）：355～359.