生態(tài)設計在高層建筑的設計分析-建筑論文

摘要：我國改革開放后，綜合國力迅速提高，城市建設日新月異，一座座高層建筑拔地而起。高層建筑能夠提高建筑使用空間，加大土地利用率，改善城市環(huán)境，對城市建設與發(fā)展具有重要意義。高層建筑的建設需要水泥、鋼材等眾多資源，而且在建設過程中在運行過程中要排出很多建筑垃圾。這就需要建筑師以生態(tài)建筑觀為出發(fā)點，在高層建筑的立項與整體規(guī)劃中注重生態(tài)設計理念，為城市居民提供舒適居住環(huán)境的場所。本文從實際出發(fā)，首先對生態(tài)建筑進行了概述，然后闡述高層建筑對城市的影響，再對高層建筑生態(tài)設計理念進行了分析，最后探討設計理論在建筑設計中思路。

關(guān)鍵詞：生態(tài)設計 高層建筑 理念 思路 空間

1 生態(tài)建筑概述

1.1生態(tài)建筑概念

生態(tài)建筑也被稱為健康建筑、綠色建筑或者可持續(xù)建筑。其設計是通過當代建筑學、人工環(huán)境學以及生態(tài)學是多方面學科的綜合利用，將建筑打造成一個生態(tài)系統(tǒng)，讓物質(zhì)與能源在這個生態(tài)系統(tǒng)中能有效而秩序地進行循環(huán)或者轉(zhuǎn)換，達到為城市居民提供一種低耗、無廢、無污、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境的目的，實現(xiàn)生態(tài)健康的凈化、綠化、美化、活化、文化五化需求。

1.2生態(tài)建筑設計要點

生態(tài)建筑是當今建筑世界的主角與發(fā)展趨勢，不但對建筑界而且對整個社會都有著積極的作用。但是當前生態(tài)建筑沒有完全成熟，需要遵循一些設計要點。生態(tài)建筑的設計首先應該體現(xiàn)人、建筑和自然三者之間和諧關(guān)系，要為城市居民提供它一個包括宜人的溫度、濕度、清潔的空氣、好的光環(huán)境、聲環(huán)境及具有長效多適的靈活開敞的空間舒適的空間小環(huán)境。其要點主要體現(xiàn)在以下四個方面：一是生態(tài)建筑要與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。就是生態(tài)建筑在選址立項時，要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，環(huán)境、建筑、經(jīng)濟效益三者能合理控制。把自然景觀與人造建筑能夠有機融為一體；二是生態(tài)建筑的設計方案突出個性化  生態(tài)建筑的根本是環(huán)境，但也要注重自身形象設計，即有形體美，這就要求設計者把握好生態(tài)建筑的設計尺度，利用各種設計手法與造景手法，將建筑平面設計、立面造型與周邊環(huán)境進行有機結(jié)合，讓生態(tài)建筑高低錯落而疏密有致；三是生態(tài)建筑要體現(xiàn)舒適度。生態(tài)建筑的服務對象是城市居民，其功能應該滿足城市居民各類需求，體現(xiàn)出舒適度，因此，生態(tài)建筑不但是為居民提供遮風擋雨的場所，而且在空氣質(zhì)量、采光、溫度氣候等方面都有良好的舒適度；四是生態(tài)建筑要具備節(jié)能化。節(jié)能是生態(tài)建筑重要組成部分，生態(tài)建筑的設計者應該大力利用自然能源，解決現(xiàn)階段面臨的能源問題和污染問題，不但從設計方案上充分考慮與生態(tài)相有機統(tǒng)一，而且在建設中積極采用新技術(shù)與新材料，注重建筑的空間布局與物質(zhì)能源消耗上的節(jié)約。

2 高層建筑對城市的影響

近些年來，我國城市化進程飛速發(fā)展，城市里的高層建筑以絕對的規(guī)模與人口總量，對城市街區(qū)的集中化、對街上的行人以及街景本身影響越來越大，對提高城市土地的利用率，城市空間的集約使用起到了巨大的作用。但是，任何事物有利必有弊，密集的高層建筑群在帶給我們利益的同時，其在各個方面帶來的負面影響也不可忽視。

2.1 高層建筑的巨大的體型形成陰影區(qū)一般來說，高層建筑物的自身形體都比較龐大，擋住了居民的的視線，擋住了陽光，同時在日光下留下的落影也很大，導致其周圍房屋、街道等城市的其他設施長年累月處于陰影之中，使其性質(zhì)也會發(fā)生改變，空間品質(zhì)處于劣勢。

2.2 高層建筑能造成變局部變化

一個城市的高層建筑過于密集，能夠改變地區(qū)環(huán)境，形成局部小氣候，較為突出的是風力環(huán)境的復雜性，風遇到高層建筑會收縮氣流，從而產(chǎn)生負壓，出現(xiàn)渦流、氣流以及陣風現(xiàn)象，甚至形成“峽谷風”，或者旋風；這些現(xiàn)象不但會使居民出現(xiàn)不適，而且對其周圍的建筑與居民出行造成嚴重影響。

2.3高層建筑會導致“城市熱島”效應的發(fā)生

一個城市高層建筑密集后，容積率非常高，高層建筑物的表面與內(nèi)部的熱環(huán)境受受外界氣候變化影響顯著，居民勢必大量使用空調(diào)，這些空調(diào)排出的熱量對街道溫度的影響很大，形成“城市熱島”效應。人工熱排放加大，“熱島效應”十分明顯，據(jù)相關(guān)資料，在夏季，我國很多城市的市區(qū)氣溫比城市周邊地方高1℃到3℃。同時，由于一些大城市，其高層建筑設計時的位置不適中，或高層建筑的組成的街道方位缺失，會導致該區(qū)域會空氣質(zhì)量越來越差，甚至會造成各類疾病發(fā)生。

2．4高層建筑影響聲環(huán)境

高層建筑自身的聲環(huán)境條件相對較差，同時，而且影響其所在區(qū)域的聲環(huán)境。在城市中心地區(qū)，通常高層建筑比較密集，一些街道形成狹窄的峽谷，熙熙攘攘的街道必定存在交通噪聲與生活噪聲，這些噪聲被高層建阻擋，很難擴散出去，甚至一些聲音會被大量反射形成回聲，嚴重影響城市的聲環(huán)境。

綜合上述，高層建筑應該積極倡導生態(tài)設計，應根據(jù)城市規(guī)劃和城市設計的要求，與其周圍的建筑相協(xié)調(diào)，需要用生態(tài)策略去進行設計，通過布局的合理化與設計的人性化使其保持技術(shù)的領先和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性，大力為城市居民創(chuàng)造和諧的城市生活環(huán)境。

3高層建筑生態(tài)設計理念 

高層建筑的建造和發(fā)展已經(jīng)有一百多年歷史了，如今已經(jīng)成為人們生活中一種重要的建筑類型。其體量巨大，視覺沖擊力強，能夠充分體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑技術(shù)、美學、文化等魅力，對城市形態(tài)也有重要的影響。當前，生態(tài)設計是高層建筑發(fā)展的主流與趨勢，生態(tài)設計就是以環(huán)境的充分利用和現(xiàn)有的資源為基礎，通過一系列的建筑技術(shù)和具體建設措施，將生態(tài)策略應用到高層建筑設計中,使高層建筑具有嶄新、健康、并富于朝氣的建筑物。具體設計理念如下：

3.1 舒適化設計

隨著社會的發(fā)展，人們的生活條件越來越高，對生活環(huán)境與工作環(huán)境的要求越來越高，因此高層建筑在設計上，必須注重其功能給城市居民的舒適性為基礎，以不斷改善與提高城市居民的人生活工作環(huán)境與生命質(zhì)量為發(fā)展方向，達到為城市居民提供健康舒適的環(huán)境的目的。讓城市居民在優(yōu)良的空氣質(zhì)量、溫濕度環(huán)境、光與視線環(huán)境以及聲環(huán)境下生活。

3.2 自然體系設計 

所謂自然體系就是在高層建筑設計中最大限度地獲取和利用自然采光以及自然通風,最大尺度的為城市居民營造健康而舒適的人工環(huán)境。我們知道，陽光和空氣是人類生存的基礎，但隨著科技的發(fā)展，這些自然體系的運用越來越不足，被照明以及使用空調(diào)技術(shù)的環(huán)境所替代，但這樣的環(huán)境很容易導致居民出現(xiàn)“病態(tài)建筑綜合癥”，出現(xiàn)疲勞、頭痛以及皮膚及黏膜干燥等眾多癥狀。所以，高層建筑在設計中，必須遵循自然體系設計原則。注重自然采光和自然通風與高新技術(shù)手段的結(jié)合的設計。 

3.3 自我循環(huán)設計

不論那一種高層建筑，都具備從決策到設計，再到建與使用最后到拆除，這一系列的過程類似生物產(chǎn)生、生長、成熟和衰亡等階段，自我循環(huán)與新陳代謝是其發(fā)展的客觀規(guī)律，高層建筑的也應該是一個循環(huán)的體系，通過自我調(diào)節(jié)與組織能力，不斷使自身功能趨于完善。自我循環(huán)設計就是對高層建筑通過自身采光、通風、溫度和濕度等綜合性措施，使其具有自我凈化能力，讓其自身污水、廢氣以及噪音等廢棄物能夠安全分解或者回收再使用。

4 高層建筑生態(tài)設計思路

城市空間為城市居民的各類活動場所，是城市居民賴以生活的基礎，高層建筑的設計應該和城市內(nèi)的建筑物、道路、綠地、廣場以及公共服務等設施等實體以及由這些實體所構(gòu)成的立體空間相融恰，建立起具備生態(tài)的建筑系統(tǒng)。在建設中，以綠色環(huán)保為根本,對建筑與自然生態(tài)平衡充分掌握,以最大限度來降低高層建筑的能耗。

4.1高層建筑的空間組合生態(tài)型設計

當前，一些國際化的大都市的高層建筑都有一個明顯的特征，即由單功能逐步向多功能轉(zhuǎn)變，單一性向綜合性逐步發(fā)展。城市里的高層建筑群的總體設計、功能以及建筑藝術(shù)等都相互協(xié)調(diào)、互為補充，融為一個不可分隔的統(tǒng)一有機體。因此， 因此，高層建筑的空間設計首先要注重建筑空間的組合，注重節(jié)能與舒適度。高層建筑根據(jù)不同內(nèi)部空間對溫度、自然光以及景觀有不同的要求，去努力實現(xiàn)溫差的梯度轉(zhuǎn)換，達到優(yōu)化能源消耗的目的。平面空間布置是東西向雙核，南北為主朝向的模式是最有效的方式。譬如法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈是世界上第一座“生態(tài)型”超高層建筑。其建筑平面呈三角形，呈現(xiàn)三葉花瓣夾著一支花莖的形態(tài)：辦公空間是花瓣部分，中間大廳是花莖部分，起到良好的自然通風功能；室內(nèi)外空間的過渡與銜接趨于完美。再如北京的機械大廈是北京市橫中軸線上重要景觀，其建筑風格就是依據(jù)根用地與城市道路關(guān)系，建為兩組建筑物組成群體，東西長、南北窄，對解決城市景觀、出入口、車流及人流問題有良好的作用。

4.2 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系具備生態(tài)化 

在全球日益對城市居住可持續(xù)問題重視的今天，片面強調(diào)綠化率的城市高層建筑不應納入生態(tài)住宅的范疇。城市高層建筑生態(tài)設計應處理好人、建筑和自然三者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，創(chuàng)造一個舒適、安全的住區(qū)，同時又能很好地保護周圍的城市環(huán)境，使得住宅成為人與自然的界面，形成共生、節(jié)能、循環(huán)的協(xié)作體系。生態(tài)化的設計形式很多，譬如樹的結(jié)構(gòu)形式。代表建筑是加拿大多倫多BCE文化廣場，此文化廣場采用優(yōu)雅的剛結(jié)構(gòu),通過模擬樹干分叉的生長肌理,創(chuàng)造出兩邊的支柱與頂棚的弧形肋架。結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳力的特點通過特定的樹形組合被清晰地表達出來。不但要克服了冬季“惡性風流”的滋生，而且能創(chuàng)造夏季良好的室外自然通風條件，同時整體建筑物視野開闊。

4.3 高層建筑的外表設計要具備生態(tài)化 

高層建筑的外表是指具有改變建筑室內(nèi)外物理環(huán)境功能的建筑外圍護結(jié)構(gòu)，包括外墻、屋面和底層架空的樓板以及與其共同作用改變建筑室內(nèi)外物理環(huán)境的附屬構(gòu)件，如遮陽設施、表面綠化等。建筑表皮作為內(nèi)外空間的轉(zhuǎn)換介質(zhì),通過室內(nèi)外物質(zhì)、能量、信息等交流對物理環(huán)境因子具有反射、吸收、透射和轉(zhuǎn)換等作用,不同程度地改變建筑室內(nèi)外物理環(huán)境的品質(zhì)。建筑表皮所使用的材料及其構(gòu)造方式不同,會對室內(nèi)外聲、光、熱等物理環(huán)境產(chǎn)生積極或消極的影響。傳統(tǒng)的建筑設計多關(guān)注表皮的裝飾功能、視野以及表面視覺機理等的建筑學因素。而具有生態(tài)環(huán)境的建筑設計也會同時關(guān)注表皮的控制和支撐功能:關(guān)注太陽輻射熱、自然光、風、人的生理舒適度、煙霧和有機化合物氣體的污染等要素。 譬如利用水濱、綠地盡量減少硬地，以綠色和流水作為小氣候的降溫介質(zhì)。代表建筑是德國建筑工業(yè)養(yǎng)老金基金會辦公樓其建筑表皮不僅注重形式上的美感,并且能起到采光和遮陽的作用。在建筑北面,這些金屬板可將頂光反射到房間內(nèi)部,在南立面,設計了一個近似鐮刀形的調(diào)節(jié)裝置。正是這個精致的可調(diào)節(jié)構(gòu)件協(xié)調(diào)好建筑表皮遮陽與采光的關(guān)系,它可在陰天時將天空擴散光反射到室內(nèi);而當陽光照射時,構(gòu)件則轉(zhuǎn)到垂直方向的遮陽板的位置上起到遮陽作用。 

4.4 高層建筑具備節(jié)能生態(tài)設計 

高層建筑設計中的一個全新的要求就是要實現(xiàn)建筑本身的生態(tài)節(jié)能。建筑師在設計時應該詳細理清建筑形體系數(shù)與能量損失的關(guān)系，建筑形體系數(shù)與傳熱損失是正比例關(guān)系，設計中大力應用較小的形體系數(shù)應用，譬如球體形體系數(shù)，從而節(jié)約和優(yōu)化潛在的圍護結(jié)構(gòu)建材

同時，也可以通過太陽能熱水器、被動式太陽能住宅基本原理的大力應用，充分挖掘太陽能資源的利用，此外，在設計中注重前期方案到后期的物業(yè)管理策劃，大力采用廢棄物處理技術(shù)、建筑廢棄物的再生應用、生活廢棄物的集中管理、污水廢棄物的沼氣利用等環(huán)?？萍技夹g(shù)。

結(jié)束語：總之，現(xiàn)代化都市要走可持續(xù)發(fā)展道路，做為城市的重要組成部分的高層建筑，在城市化建設中，所占的耗能比較大，影響一座城市環(huán)境的平衡，設計師應該用生態(tài)策略眼光進行不斷的探討與研究，把當代建筑學、建筑技術(shù)科學、生態(tài)學及其他科學技術(shù)充分綜合利用，設計回歸自然的綠色生態(tài)高層建筑。

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