生態(tài)設(shè)計(jì)在高層建筑的設(shè)計(jì)分析-建筑論文

摘要：我國(guó)改革開放后，綜合國(guó)力迅速提高，城市建設(shè)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(duì)城市建設(shè)與發(fā)展具有重要意義。高層建筑的建設(shè)需要水泥、鋼材等眾多資源，而且在建設(shè)過程中在運(yùn)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(diǎn)，在高層建筑的立項(xiàng)與整體規(guī)劃中注重生態(tài)設(shè)計(jì)理念，為城市居民提供舒適居住環(huán)境的場(chǎng)所。本文從實(shí)際出發(fā)，首先對(duì)生態(tài)建筑進(jìn)行了概述，然后闡述高層建筑對(duì)城市的影響，再對(duì)高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了分析，最后探討設(shè)計(jì)理論在建筑設(shè)計(jì)中思路。

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)建筑也被稱為健康建筑、綠色建筑或者可持續(xù)建筑。其設(shè)計(jì)是通過當(dāng)代建筑學(xué)、人工環(huán)境學(xué)以及生態(tài)學(xué)是多方面學(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)與能源在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中能有效而秩序地進(jìn)行循環(huán)或者轉(zhuǎn)換，達(dá)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(shí)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(shè)計(jì)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。但是當(dāng)前生態(tài)建筑沒有完全成熟，需要遵循一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)。生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)首先應(yīng)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(gè)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(zhǎng)效多適的靈活開敞的空間舒適的空間小環(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)。就是生態(tài)建筑在選址立項(xiàng)時(shí)，要遵循可持續(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能夠有機(jī)融為一體；二是生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)方案突出個(gè)性化  生態(tài)建筑的根本是環(huán)境，但也要注重自身形象設(shè)計(jì)，即有形體美，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，將建筑平面設(shè)計(jì)、立面造型與周邊環(huán)境進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，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(fēng)擋雨的場(chǎng)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(shè)計(jì)者應(yīng)該大力利用自然能源，解決現(xiàn)階段面臨的能源問題和污染問題，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(duì)城市的影響

近些年來，我國(guó)城市化進(jìn)程飛速發(fā)展，城市里的高層建筑以絕對(duì)的規(guī)模與人口總量，對(duì)城市街區(qū)的集中化、對(duì)街上的行人以及街景本身影響越來越大，對(duì)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(shí)，其在各個(gè)方面帶來的負(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)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(shí)在日光下留下的落影也很大，導(dǎo)致其周圍房屋、街道等城市的其他設(shè)施長(zhǎng)年累月處于陰影之中，使其性質(zhì)也會(huì)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)力環(huán)境的復(fù)雜性，風(fēng)遇到高層建筑會(huì)收縮氣流，從而產(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)使居民出現(xiàn)不適，而且對(duì)其周圍的建筑與居民出行造成嚴(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

一個(gè)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(shì)必大量使用空調(diào)，這些空調(diào)排出的熱量對(duì)街道溫度的影響很大，形成“城市熱島”效應(yīng)。人工熱排放加大，“熱島效應(yīng)”十分明顯，據(jù)相關(guān)資料，在夏季，我國(guó)很多城市的市區(qū)氣溫比城市周邊地方高1℃到3℃。同時(shí)，由于一些大城市，其高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)的位置不適中，或高層建筑的組成的街道方位缺失，會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域會(huì)空氣質(zhì)量越來越差，甚至?xí)斐筛黝惣膊“l(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(duì)較差，同時(shí)，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(kuò)散出去，甚至一些聲音會(huì)被大量反射形成回聲，嚴(yán)重影響城市的聲環(huán)境。

綜合上述，高層建筑應(yīng)該積極倡導(dǎo)生態(tài)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)城市規(guī)劃和城市設(shè)計(jì)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(jìn)行設(shè)計(jì)，通過布局的合理化與設(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，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(shè)計(jì)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(qiáng)，能夠充分體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑技術(shù)、美學(xué)、文化等魅力，對(duì)城市形態(tài)也有重要的影響。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)，生態(tài)設(shè)計(jì)就是以環(huán)境的充分利用和現(xiàn)有的資源為基礎(chǔ)，通過一系列的建筑技術(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，人們的生活條件越來越高，對(duì)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(shè)計(jì)上，必須注重其功能給城市居民的舒適性為基礎(chǔ)，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、光與視線環(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。我們知道，陽光和空氣是人類生存的基礎(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(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，必須遵循自然體系設(shè)計(jì)原則。注重自然采光和自然通風(fēng)與高新技術(shù)手段的結(jié)合的設(shè)計(jì)。 

3.3 自我循環(huán)設(shè)計(jì)

不論那一種高層建筑，都具備從決策到設(shè)計(jì)，再到建與使用最后到拆除，這一系列的過程類似生物產(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(shè)計(jì)思路

城市空間為城市居民的各類活動(dòng)場(chǎng)所，是城市居民賴以生活的基礎(chǔ)，高層建筑的設(shè)計(jì)應(yīng)該和城市內(nèi)的建筑物、道路、綠地、廣場(chǎng)以及公共服務(wù)等設(shè)施等實(shí)體以及由這些實(shí)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(shè)中，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，一些國(guó)際化的大都市的高層建筑都有一個(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， 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。高層建筑根據(jù)不同內(nèi)部空間對(duì)溫度、自然光以及景觀有不同的要求，去努力實(shí)現(xiàn)溫差的梯度轉(zhuǎn)換，達(dá)到優(yōu)化能源消耗的目的。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(fēng)功能；室內(nèi)外空間的過渡與銜接趨于完美。再如北京的機(jī)械大廈是北京市橫中軸線上重要景觀，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(duì)城市居住可持續(xù)問題重視的今天，片面強(qiáng)調(diào)綠化率的城市高層建筑不應(yīng)納入生態(tài)住宅的范疇。城市高層建筑生態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)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(gè)舒適、安全的住區(qū)，同時(shí)又能很好地保護(hù)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(shè)計(jì)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(chǎng)，此文化廣場(chǎng)采用優(yōu)雅的剛結(jié)構(gòu),通過模擬樹干分叉的生長(zhǎng)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(diǎn)通過特定的樹形組合被清晰地表達(dá)出來。不但要克服了冬季“惡性風(fēng)流”的滋生，而且能創(chuàng)造夏季良好的室外自然通風(fēng)條件，同時(shí)整體建筑物視野開闊。

4.3 高層建筑的外表設(shè)計(jì)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(hù)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(shè)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(duì)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(huì)對(duì)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(shè)計(jì)多關(guān)注表皮的裝飾功能、視野以及表面視覺機(jī)理等的建筑學(xué)因素。而具有生態(tài)環(huán)境的建筑設(shè)計(jì)也會(huì)同時(shí)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(fēng)、人的生理舒適度、煙霧和有機(jī)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(guó)建筑工業(yè)養(yǎng)老金基金會(huì)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(shè)計(jì)了一個(gè)近似鐮刀形的調(diào)節(jié)裝置。正是這個(gè)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(shí)將天空擴(kuò)散光反射到室內(nèi);而當(dāng)陽光照射時(shí),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(shè)計(jì) 

高層建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新的要求就是要實(shí)現(xiàn)建筑本身的生態(tài)節(jié)能。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，設(shè)計(jì)中大力應(yīng)用較小的形體系數(shù)應(yīng)用，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)，也可以通過太陽能熱水器、被動(dòng)式太陽能住宅基本原理的大力應(yīng)用，充分挖掘太陽能資源的利用，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、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(shè)中，所占的耗能比較大，影響一座城市環(huán)境的平衡，設(shè)計(jì)師應(yīng)該用生態(tài)策略眼光進(jìn)行不斷的探討與研究，把當(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)充分綜合利用，設(shè)計(jì)回歸自然的綠色生態(tài)高層建筑。

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