建筑設計與自然環境的和諧

冼惠聰

廣州漢森建筑設計有限公司 廣東 廣州 510620

1 引言

在全球氣候變化和環境惡化的背景下，人類對生態環境的關注和保護意識逐漸增強。建筑行業作為社會發展的重要組成部分，其對自然環境產生的影響日益顯著。過去的建筑設計往往忽視了與自然環境的關系，導致了許多環境問題，如能源浪費、污染物排放、生態破壞等。因此，在當代的建筑設計中，關注建筑與自然環境的和諧關系對于促進可持續發展具有重要意義。本文將從建筑設計與自然環境的關系、相互作用和可持續發展策略三個方面進行探討，旨在為未來的建筑設計提供有益的參考。建筑設計與自然環境和諧效果見圖1。

圖1 廣州黃埔嶺頭茶亭實景

2 建筑設計與自然環境的和諧關系

2.1 自然環境的特點對建筑設計的影響

自然環境對建筑設計的影響可從以下幾個方面進行分析：

（1）地形：地形是自然環境中的一個重要因素，直接影響建筑基地的選址、建筑形式和結構體系。建筑師需要充分考慮地形條件，合理布局建筑物，使其與周圍環境相協調[1]。以長嶺茶亭項目為例，茶亭選址在海拔傳統村落的高山茶園之上，勘察選址是分別在山脊、山腰和山坳針對地形和景觀資源選出備選方案，考慮到在山地、丘陵地區，建筑設計應盡可能依山就勢，避免過度開挖和填方，并盡可能尋找地勢平坦以及地質可靠的基底，以減少對自然環境的破壞，最終選擇了在山腰風景較佳的原有農具房硬化及地上展開設計；若在河流、湖泊附近，建筑設計應考慮防洪、排水等問題，確保建筑物的安全和功能的需求。

（2）氣候：氣候對建筑的采光、通風、保溫、節能等方面產生重要影響。建筑設計應充分考慮所處氣候環境的特點，如溫度、濕度、日照、風向等，以實現室內舒適度和節能目標[2]。例如，在南方高溫多雨地區，建筑設計應充分考慮被動節能遮陽與自然采光通風，以降低室內的溫度和濕度保持舒適性，并針對雨季考慮好屋頂排水和防水措施，通過巧妙的建筑坡屋頂設計與架空空間結合，是嶺南傳統建筑的常用設計手法，通風巧妙的融合在建筑空間設計之中，空也有利于排水和防潮，以保證建筑物的耐久性；相反，在寒冷地區，建筑設計應采用良好的保溫材料和合理的窗戶布局，以減少熱量損失。

（3）水文：水文條件包括地下水、地表水、雨水等，對建筑設計也具有重要影響。建筑設計應充分考慮水文條件，確保建筑物的安全、健康和環保。例如，在地下水位較高的地區，建筑設計應注意防潮、排水等問題，避免地下室漏水、潮濕等現象；在地表水資源豐富的地區，建筑設計可利用水體進行景觀設計，提升建筑物的美學和生態價值。在建筑采用建筑基底抬高或者架空吊腳的形式，是在我國南方多雨地區常見的設計手法。

（4）生態環境：生態環境是自然環境中的另一個重要因素，包括植被、動物、微生物等生物資源。建筑設計應充分考慮生態環境的保護和恢復，盡量減少對生態環境的破壞[3]。例如，在森林、濕地等生態敏感區域，建筑設計應嚴格控制開發強度，避免過度開發導致的生態破壞；在城市綠地、公園等生態設施的設計中，建筑師應注重生態系統的完整性和多樣性，創造有利于生物棲息和繁衍的環境。

（5）地質和地震：地質條件和地震活動對建筑設計的結構安全和耐久性具有重要影響。建筑師需要充分了解所處地區的地質特征和地震活動情況，選擇適當的地基處理方法和結構體系，確保建筑物的安全性。例如，在地質條件較差的地區，建筑設計應采用加固地基、改善土質等方法，提高地基承載力；在地震活動頻繁的地區，建筑設計應采用抗震設防和隔震技術，降低地震對建筑物的破壞。

（6）文化和歷史：自然環境中的文化和歷史元素也會對建筑設計產生影響[4]。建筑師應尊重和保護所在地區的文化和歷史傳統，充分挖掘其文化內涵，使建筑物與周圍環境形成和諧統一的整體。例如，在具有歷史文化價值的地區，建筑設計應遵循原有的建筑風格和特色，保留歷史遺跡和文化符號，又或者通過現代的設計手法及創新的材料應用，使得新舊建筑在對比之中找到平衡并形成對話；在民族特色濃厚的地區，建筑設計應結合當地民族的生活習俗和審美觀念，創造出富有地域特色的建筑作品，并嘗試通過當代的建造工藝使傳統特色文化得意延續。

2.2 建筑與自然環境的和諧共處

在建筑設計中充分利用自然環境的資源是實現節能和可持續發展的重要途徑。過去由于相關轉化系統設備投入大、轉化效能低，制約了在建筑中對自然資源轉化成能源的應用，隨著科學技術的發展，自然資源通過低成本高效的途徑轉化利用在實際項目中，逐漸被廣泛地應用及推廣。

（1）太陽能是一種新興的清潔、可再生能源，現在在我國的建筑設計中被大力地推廣應用。在建筑規劃布局的過程中，建筑師通過合理布局建筑物以獲得最大化的太陽輻射能量，在建筑頂部、花園、陽臺等地方設置太陽能光伏板或太陽能熱水器等設備把太陽能轉化為電能或熱能，隨著國內對BIPV材料研究發展與突破，新材料的應用不但把建筑設計與清潔能源應用相互融合，還解決了傳統太陽能板單晶硅、多晶硅材料設置不夠美觀的問題，有效降低建筑能耗還能在未來實現碳中和的國家戰略目標，逐步降低建筑對傳統能源的依賴[5]。

（2）地熱能是地球內部熱量的表現形式，是一種分布廣泛、可再生、低碳且最具有開發潛力的能源。建筑師通過對項目選址的考察，合理地設置地熱能系統可以高效地把取之不盡的地熱能，使其轉化為能為建筑提供采暖、空調、熱水的能源，常見的如淺層地熱能被廣泛地利用在建筑項目之中，通過利用地源熱泵系統把地下200米以內的地熱資源轉化作為供暖及制冷的介質，提高能源利用效率。

（3）風能是一種可再生、清潔的能源。建筑師可以通過建筑空間造型設計與風力發電設備相融合，結合在地氣候的特點利用風能為建筑提供電力，例如多層及高層建筑可以充分利用建筑頂層空間增設風力發電系統，超高層建筑亦可充分利用設備層、避難層等空間進行風力發電，減少對傳統能源的消耗。

2.3 綠化設計和生態保護

在建筑設計中注重綠化設計和生態保護，有助于提高建筑與自然環境的融合度，保護生態環境。以下是幾種綠化設計和生態保護的策略：

（1）綠化屋頂：綠化屋頂可以有效降低室內溫度、減少空調能耗，同時也能減少雨水徑流、改善城市熱島效應。建筑師可以通過不同地區的氣候特點選擇適當的植被種類，設計綠化屋頂，提高建筑的生態價值并有效降低建筑的維護成本。

（2）立體綠化：立體綠化是在建筑立面、陽臺、空中花園、下沉采光井、多級臺地等空間進行綠化的一種設計手法。立體綠化不但可以增加建筑物的綠化面積，而且還能改善周邊環境與空氣，提升使用體驗感的同時也能降低建筑物對自然環境的影響。

（3）生態景觀設計：生態景觀設計是將生態原則融入景觀設計的過程。建筑師可以通過保護和恢復生態系統、采用原生植被、創建野生動物棲息地等措施，實現生態景觀設計。人工濕地景觀設計是常用的設計策略，有效的把污水處理和自然環境融合在一起。

2.4 環保、節能、可持續發展的建筑材料

選擇環保、節能、可持續發展的建筑材料，有助于降低建筑對環境的負面影響，實現可持續發展。以下是幾種環保、節能、可持續發展的建筑材料：

（1）綠色建筑材料：綠色建筑材料是指在生產、使用和廢棄過程中，對環境影響較小的建筑材料。這些材料通常具有低污染、低能耗、可再生等特點。例如，竹材、植物纖維、生態木、硅藻泥等被廣泛應用在建筑材料之中。建筑師在選擇建筑材料時，尤其是在風景優美或自然資源豐富的地區，應優先考慮項目場地周圍特有的綠色建筑材料，不但與環境相互呼應，減少對環境的負擔的同時盡可能降低成本。

（2）節能建筑材料：節能建筑材料是指在建筑過程中，具有節省能源、減少能源消耗的特點的材料。這些材料通常具有良好的保溫、隔熱、隔聲等性能。例如，外墻保溫材料、低輻射玻璃、空氣層磚等。使用這些材料可以降低建筑物的能耗，提高建筑物的能源利用效率。

（3）可持續建筑材料：可持續建筑材料是指在生產、使用和廢棄過程中，能夠循環利用、降低資源消耗的材料。這些材料通常具有可再生、可降解、可循環利用等特點。例如，在嶺南地區就有一種特殊的建筑名為蠔殼屋，利用生蠔殼堆砌成建筑的墻體，不但保溫隔熱好，還極具地域特色；此外，利用回收利用的混凝土、舊房瓦墻磚、生物降解塑料等也是被廣泛應用的可持續建筑材料。選擇這些可持續建筑材料有助于減少資源浪費，促進循環經濟的發展。

3 建筑設計與自然環境的相互作用

3.1 建筑設計對自然環境的影響

（1）建筑高度、體量、材料等對周圍環境的影響：建筑高度、體量和材料的選擇對周圍環境產生一定的影響，如遮擋陽光、影響通風等。此外，建筑高度和體量還會影響周邊的微氣候條件，如風速、濕度等[6]。建筑材料的選擇也會影響環境，例如使用高反射率的材料可能導致光污染，而使用不可再生資源作為建筑材料則會加劇資源枯竭。

（2）減少對環境的負面影響：在建筑設計過程中，應盡量減少對自然環境的負面影響，如降低建筑噪音、減少光污染等。建筑師可以采用各種策略來實現這一目標，如選擇環保建筑材料、采用綠化設計、優化建筑布局等。同時，通過合理的設計，可以使建筑物更好地適應氣候變化，降低能源消耗，減少溫室氣體排放。

3.2 自然環境對建筑設計的影響

（1）地形、氣候等因素對建筑設計的影響：自然環境中的地形、氣候等因素會對建筑設計產生一定的影響。地形限制了建筑高度和基地選擇，如山地、河谷等地形需要采用特殊的建筑結構和設計手法。氣候條件則影響建筑的保溫性能、通風、采光等方面，例如在寒冷地區，建筑需要具有良好的保溫性能，而在炎熱地區則需要充分考慮通風和遮陽。

（2）根據環境的特點來設計建筑：在建筑設計過程中，應根據自然環境的特點進行合理設計，以實現建筑與自然環境的和諧共處。例如，在地震多發地區，建筑設計應采用抗震結構，以提高建筑物的抗震能力；在沿海地區，應考慮建筑物的抗風壓荷載能力。同時，建筑師還應關注生態保護，如保護水資源、保持生態多樣性、減少對土地的破壞等，從而使建筑與自然環境達到和諧共生的目標。

4 建筑設計與自然環境的可持續發展

4.1 建筑設計的可持續發展

建筑設計的過程中應充分經濟、環保、社會、文化等多方面的可持續性，節能環保及可再生建筑材料的應用尤其重要，尊重地域性并在設計元素上突出在地文化的特色以實現建筑設計的長期發展，降低建筑對環境的負面影響。

4.2 自然環境的可持續發展

在建筑設計過程中應注重保護自然環境，對于項目用地選址在自然資源環境優美的地方，可以采取如保留原狀樹木、結合原有水環境資源打造一體化景觀、分散式建筑空間布局及結合地形半下沉覆土設計等設計策略，降低建筑對環境的影響，讓建筑本體與環境融為一體。建筑建造的過程中采用降低溫室氣體的排放、降低工地揚塵、科學管理建筑污水收集處理等低碳環保的施工管理手段，以實現自然環境的可持續發展。

4.3 建筑設計與自然環境的可持續發展的重要性

建筑設計與自然環境的可持續發展是當代建筑設計的重要目標，致力于實現人類、建筑與自然環境三者的和諧共生，促進社會、經濟、環境等多方面的可持續發展。

5 結論

本文深入探討了建筑設計與自然環境之間的和諧關系、相互作用以及可持續發展等方面，旨在實現建筑設計與自然環境的和諧共生和可持續發展。通過對現有文獻的綜述以及案例分析，本文提出了一系列具有針對性的策略和方法，如利用自然環境資源、綠化設計和生態保護、選擇環保、節能、可持續發展的建筑材料等。這些策略和方法不僅為建筑設計與自然環境之間關系的深入研究提供了理論支持，還為實現建筑設計與自然環境的和諧共生和可持續發展提供了實踐指導。

本文的創新點主要體現在深入分析了建筑設計與自然環境之間的關系，并根據實際情況提出了一系列具有針對性的策略和方法。這些策略和方法不僅具有理論意義，還具有實踐價值，為未來建筑設計與自然環境的和諧共生和可持續發展提供了參考。