生態(tài)設(shè)計(jì)在高層建筑的設(shè)計(jì)分析

摘要：近二三十年來(lái)，伴隨著城市建設(shè)的加速，高層建筑迅速在大中型城市迅速普及。高層建筑能夠提高土地利用率，改善城市環(huán)境，有利于城市的建設(shè)與發(fā)展。然而其自身建設(shè)對(duì)于資源的消耗對(duì)社會(huì)和環(huán)境造成了一定的壓力，這就需要建筑師以建筑的生態(tài)性為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，在高層建筑的設(shè)計(jì)與整體規(guī)劃中注入生態(tài)設(shè)計(jì)理念，為城市居民提供更加舒適的居住與辦公場(chǎng)所?；诖?，本文從生態(tài)建筑的角度對(duì)高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了分析，并探討了生態(tài)設(shè)計(jì)在高層建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：生態(tài)設(shè)計(jì)；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)建筑的標(biāo)志是健康、綠色與可持續(xù)性。其設(shè)計(jì)是通過(guò)當(dāng)代建筑學(xué)、人工環(huán)境學(xué)以及生態(tài)學(xué)多方面學(xué)科的綜合利用，將建筑打造成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，讓物質(zhì)與能源在此生態(tài)系統(tǒng)中有效而有秩序地進(jìn)行循環(huán)和轉(zhuǎn)換，達(dá)到為城市居民提供低耗、無(wú)廢、無(wú)污、生態(tài)平衡的建筑環(huán)境的目的。
1.2生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
生態(tài)建筑是當(dāng)今建筑世界的主角與發(fā)展趨勢(shì)，不但對(duì)建筑界而且對(duì)整個(gè)社會(huì)都有著積極的作用。其設(shè)計(jì)目的首先是讓人、建筑以及自然三者和諧相處，為城市居民創(chuàng)造宜人的環(huán)境。其要點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：一是生態(tài)建筑要與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。即在生態(tài)建筑在選址立項(xiàng)時(shí)，遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，環(huán)境、建筑、經(jīng)濟(jì)效益三者能合理控制。把自然景觀與人造建筑有機(jī)地融為一體；二是生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)方案要突出個(gè)性化。生態(tài)建筑的根本是環(huán)境，但也要注重自身的設(shè)計(jì)，這就要求設(shè)計(jì)者把握好生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)尺度，利用各種設(shè)計(jì)手法與造景手法，有機(jī)結(jié)合建筑平面設(shè)計(jì)、立面造型以及周邊的環(huán)境，讓生態(tài)建筑高低錯(cuò)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(wù)對(duì)象是城市居民，其功能應(yīng)該滿(mǎn)足城市居民的各類(lèi)需求，體現(xiàn)出舒適度等多方面優(yōu)勢(shì)；四是生態(tài)建筑要體現(xiàn)建筑節(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(shè)計(jì)者應(yīng)該大力利用自然能源，解決現(xiàn)階段面臨的能源問(wèn)題和污染問(wèn)題，不但從設(shè)計(jì)方案上充分考慮與生態(tài)相有機(jī)統(tǒng)一，而且在建設(shè)中積極采用新技術(shù)與新材料，注重節(jié)能降耗。
2 高層建筑對(duì)城市的影響
隨著我國(guó)城市化的迅速發(fā)展，城市的規(guī)模與人口總量迅速擴(kuò)大，高層建筑的優(yōu)勢(shì)充分地展現(xiàn)了出來(lái)，其對(duì)城市土地的利用率的提高，城市空間的集約使用起到了巨大的作用。但是，密集的高層建筑群在帶給我們利益的同時(shí)，各個(gè)方面產(chǎn)生的負(fù)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)
由于高層建筑物的自身形體都比較龐大，遮擋了居民的的視線(xiàn)，同時(shí)其產(chǎn)生的落影也導(dǎo)致周?chē)课?、街道等其他設(shè)施長(zhǎng)年處于陰影之中，使其性質(zhì)發(fā)生改變，空間品質(zhì)處于劣勢(shì)。
2.2 高層建筑能造成變局部變化
一個(gè)城市的高層建筑過(guò)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(fēng)環(huán)境的復(fù)雜性。風(fēng)經(jīng)過(guò)高層建筑時(shí)會(huì)收縮氣流，產(chǎn)生負(fù)壓，出現(xiàn)渦流、氣流以及陣風(fēng)現(xiàn)象，甚至形成“峽谷風(fēng)”，或者旋風(fēng)。這些現(xiàn)象不但會(huì)使居民感覺(jué)不適，而且對(duì)其周?chē)慕ㄖc居民的出行造成了嚴(yán)重影響。
2.3高層建筑會(huì)導(dǎo)致“城市熱島”效應(yīng)的發(fā)生
高密度的城市高層建筑，其表面與內(nèi)部的熱環(huán)境受受外界氣候變化影響顯著，導(dǎo)致居民對(duì)空調(diào)的大量使用和依賴(lài)，這些空調(diào)排出的熱量使得街道溫度急劇升高，進(jìn)而形成“城市熱島”效應(yīng)。人工熱排放的加大致使 “熱島效應(yīng)”格外明顯。據(jù)相關(guān)資料，我國(guó)很多城市的市區(qū)夏季氣溫比城市周邊地區(qū)高出1℃到3℃。同時(shí)，由于一些大城市的高層建筑規(guī)劃不合理，或其的組成的街道方位的缺失，導(dǎo)致了該區(qū)域會(huì)空氣質(zhì)量越來(lái)越差，甚至?xí)斐筛黝?lèi)疾病的發(fā)生。
2.4 高層建筑影響聲環(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，熙熙攘攘的街道產(chǎn)生了大量的交通噪聲與生活噪聲，這些噪聲被高層建筑阻擋難以擴(kuò)散出去，甚至?xí)环瓷湫纬苫芈?，?yán)重影響了城市的聲環(huán)境。
綜上所述，高層建筑迫切需要生態(tài)設(shè)計(jì)理念的融入。建筑師應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)的要求，將高層建筑與其周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，利用生態(tài)策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)布局的合理化與設(shè)計(jì)的人性化使其保持技術(shù)的領(lǐng)先和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性，為城市居民創(chuàng)造和諧綠色的城市生活環(huán)境。
3高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)理念
當(dāng)前，生態(tài)設(shè)計(jì)是高層建筑發(fā)展的主流與趨勢(shì)，它以環(huán)境的充分利用和現(xiàn)有的資源為基礎(chǔ)，通過(guò)一系列的建筑技術(shù)和具體建設(shè)措施，將生態(tài)策略應(yīng)用到高層建筑設(shè)計(jì)中，使高層建筑具有嶄新、健康、并富于朝氣的建筑物。具體設(shè)計(jì)理念如下：
3.1 舒適化設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境與工作環(huán)境的要求越來(lái)越高。因此高層建筑在設(shè)計(jì)上必須注重其功能給城市居民的舒適性，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(dá)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、光環(huán)境以及聲環(huán)境下生活。
3.2 自然體系設(shè)計(jì)
所謂自然體系就是在高層建筑設(shè)計(jì)中最大限度地獲取和利用自然采光以及自然通風(fēng),最大尺度的為城市居民營(yíng)造健康而舒適的人工環(huán)境。陽(yáng)光和空氣是人類(lèi)生存的基礎(chǔ)，但隨著科技的發(fā)展，這些自然體系的運(yùn)用的不足，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(dǎo)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(shè)計(jì)中，必須遵循攝取自然陽(yáng)光與自然風(fēng)為基礎(chǔ)自然體系設(shè)計(jì)原則。
3.3 自我循環(huán)設(shè)計(jì)
不論哪一種高層建筑，都具備從決策到設(shè)計(jì)，再到建與使用最后到拆除，這一系列的過(guò)程類(lèi)似生物產(chǎn)生、生長(zhǎng)、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(yīng)該是一個(gè)循環(huán)的體系，通過(guò)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(shè)計(jì)就是對(duì)高層建筑通過(guò)自身采光、通風(fēng)、溫度和濕度等綜合性措施，使其具有自我凈化能力，讓其自身的污水、廢氣以及噪音等廢棄物能夠安全分解或者回收再利用。
4 高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)思路
城市空間為城市居民的各類(lèi)活動(dòng)場(chǎng)所，是城市居民賴(lài)以生活的基礎(chǔ)，高層建筑在建設(shè)中，應(yīng)以綠色環(huán)保為根本，對(duì)建筑與自然生態(tài)平衡充分掌握，以最大限度來(lái)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(shè)計(jì)
當(dāng)前，都市高層建筑都有一個(gè)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(shè)計(jì)、功能以及建筑藝術(shù)等都相互協(xié)調(diào)、互為補(bǔ)充，融為一個(gè)不可分隔的統(tǒng)一有機(jī)體。因此，高層建筑的空間設(shè)計(jì)首先要注重建筑空間的組合，注重節(jié)能與舒適度。高層建筑需要根據(jù)內(nèi)部空間對(duì)溫度、自然光以及景觀有不同的要求，努力實(shí)現(xiàn)溫差的梯度轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)化能源消耗的目的。譬如法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈，整個(gè)建筑平面是呈現(xiàn)三角形分布的，其形狀好似三片花瓣圍繞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(fēng)功能；再如北京的機(jī)械大廈是北京市橫中軸線(xiàn)上重要景觀，其建筑風(fēng)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(zhǎng)、南北窄，對(duì)解決城市景觀、出入口、車(chē)流及人流問(wèn)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
高層建筑是城市經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)尺。當(dāng)前伴隨著對(duì)可持續(xù)發(fā)展的愈加重視，人們大幅度的對(duì)城市進(jìn)行綠化，包括高層建筑的綠化。但是綠化并不等于生態(tài)，生態(tài)高層建筑需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上通過(guò)與建筑、設(shè)備施工的密切配合，大力采用新技術(shù)、新工藝和新材料。達(dá)到安全適用、技術(shù)先進(jìn)以及經(jīng)濟(jì)合理的目的，同時(shí)，在設(shè)計(jì)上對(duì)結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造需特別注重，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案。
4.3 高層建筑的外表設(shè)計(jì)具備生態(tài)化
建筑物的外表應(yīng)該像某些動(dòng)物的皮膚一樣，不但能起到保護(hù)與調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度，而且能夠排除內(nèi)部不新鮮的空氣。這就要求建筑師在設(shè)計(jì)高層建筑的外表時(shí)，要充分體現(xiàn)其生態(tài)化的功能。在材料采用與設(shè)計(jì)構(gòu)造注重太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度，風(fēng)環(huán)境以及適宜居民的生理?xiàng)l件，同時(shí)也會(huì)將高層建筑自身產(chǎn)生的煙霧與一些有機(jī)化合物氣體及時(shí)排除。代表建筑是德國(guó)建筑工業(yè)養(yǎng)老金基金會(huì)辦公樓，這所建筑的建筑北面表皮,裝有可以反光的金屬板，將光線(xiàn)反射到高層建筑的內(nèi)部，在建筑物的南面，裝有一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)建筑表皮遮陽(yáng)或者采光，在天氣灰暗時(shí)，能夠?qū)⑻炜諗U(kuò)散光反射到建筑物內(nèi)部，在陽(yáng)光較為強(qiáng)烈時(shí)，其裝置的遮陽(yáng)板能夠根據(jù)需要遮擋陽(yáng)光。
4.4 高層建筑具備節(jié)能生態(tài)設(shè)計(jì)
建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該詳細(xì)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，在設(shè)計(jì)中大力應(yīng)用較小的形體系數(shù)，譬如球體形體系數(shù)，從而節(jié)約和優(yōu)化潛在的圍護(hù)結(jié)構(gòu)建材。同時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能熱水器、被動(dòng)式太陽(yáng)能住宅基本原理的大力應(yīng)用，充分利用太陽(yáng)能資源。此外，在設(shè)計(jì)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(yīng)用。
結(jié)束語(yǔ)：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(shè)中，所占的耗能比較大，影響了城市環(huán)境的平衡。基于此，設(shè)計(jì)師應(yīng)該用生態(tài)策略的眼光進(jìn)行不斷的探討與研究，綜合利用當(dāng)代建筑學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)、生態(tài)學(xué)及其他科學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)回歸自然的綠色生態(tài)高層建筑。
參考文獻(xiàn)：
[1] 肖峻．高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J]．中化建設(shè)，2008(12)．
[2] 范小平．高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中相關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)用分析[J．福建建材，2008(6)．
[3] 王志峰，蔡方.現(xiàn)代城市管理概論[m].北京：清華大學(xué)出版社，2008：14
[4] 孫大明，田慧明，周志仁.綠色超高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)探討[m]. 2001：23