议高层建筑设计中的生态建筑观

刘资轩　刘钢城

(1.北京朝阳外国语学校，北京　100000；　2.中交路桥技术有限公司，北京　100101)



议高层建筑设计中的生态建筑观

刘资轩1刘钢城2

(1.北京朝阳外国语学校，北京100000；2.中交路桥技术有限公司，北京100101)

结合生态建筑观的内涵及目标，从采用生态表皮设计、突出建筑物结构的生态化、体现空间组合设计的生态化等方面，探讨了生态建筑学在高层建筑设计中的具体应用，从而改善建筑生态，努力践行科学发展观。

生态建筑，建筑设计，高层建筑

0　引言

随着我国城市化程度的不断提高，高层建筑在各地已屡见不鲜，其数量愈发增加，规模化效应逐步显现，并成为当地社会经济全面发展的重要引擎。高层建筑在一定程度上节约了建筑占用的土地资源，然而，也产生了一些负面效应。在对高层建筑进行设计时贯彻生态建筑观理念，已成为改善建筑生态的必由之路，也是科学发展观在建筑领域的具体践行。

为提高城市人口密度及聚集性，解决大城市商业中心地带土地资源紧张及生存环境恶化的问题，高层建筑已出现在我国每个城市中，成为当代城市发展的新标志。设计成果优秀的高层建筑不但占地面积较小，而且能腾出大量空间用于绿化，使城市生态环境得到改善。同时也要看到，高层建筑的设计和建造要耗费较多的原材料和资源，在运营阶段又要消耗较多的能源并释放废弃物，基于此，生态建筑的新概念应运而生。生态建筑突出环保和节能的基本理念，注重建筑在整个生命周期以内的能源节约和生态保护。本文结合生态建筑观的内涵和目标，初步探讨生态建筑学在高层建筑设计中的具体应用。

1　生态建筑观的设计目标

高层建筑建造和运营时的能源消耗与废弃物污染值得关注，因此，从设计刚开始时就要使高层建筑符合生态原则。除建筑采用的建材要环保外，生态建筑学在高层建筑设计过程中的应用，主要指切实利用资源与环境所创造的条件，把生态学理念渗透到建筑设计之中，并采取一定的建筑技术手段，打造合乎生态环境规律的建筑形态，进而形成一种生机勃勃、充满活力、健康朝气的居住或办公的建筑模式。在高层建筑的设计和建造中，将生态建筑学的理念和目标贯穿其中，有利于降低有毒有害物质与废弃物的排放，同时降低能源资源的大量耗费，通过生态技术的大力推广，将建筑设计中的各种有毒有害物质进行无害化处置，最大限度地降低建筑和环境污染，打造宜居的生态环境。

纵观高层建筑的“生命周期”，从设计决策的提出→设计方案确定→建造过程→使用→拆除，可以说就像生物体一样从诞生、成长、成熟再到衰亡的过程。高层建筑的设计也在朝着“自我调节”的目标前进，即逐步提高自我完善和自我净化的整体性能。尤其应科学设计建筑的温湿度、通风条件和采光等，不断地降低建筑废弃物的排放量，为节能减排和环境保护多做贡献，为我国生态文明建设增添新动能。

2　生态建筑观在高层建筑设计中的应用方法

2.1突出与周围生态环境和节能的一致性

在开展高层建筑总体设计及形态设计时，首先要认真考察收集项目场地周围的生态环境及资源要素的状况，充分理解其优点和不足，在不对周围环境造成环评不合格的情况下，充分吸取生态环境中的要素和资源，例如，对高层建筑的采光要尽量多方案比选，以便使建筑获得更多的太阳光照，尽可能摆脱对电灯照明的过度依赖。又如，通过优化高层建筑的空间格局与朝向，以增加建筑的通风面积，避免高温炎热时节对空调的过度依赖。另外，高层建筑还可借助风能、太阳能等可再生能源实现降低能耗的目的。

比如，英国建筑师福斯特在设计法兰克福商业银行总部大厦时就充分利用了物理学上的烟囱效应，其平面布置采用弧线围成三角形，并在其间围合出三角形中庭，形成类似一个大烟囱的气流通道，可以让办公空间利用温差及大气压差自然通风，达到节能的效果，该楼的自然通风量可达60%。同时三角形平面又能最大限度地多方向接纳分配阳光，创造良好的视野分配角度，还可以减少对相邻建筑的遮挡。 该大厦建成后被冠以“生态之塔”“带有空中花园能量搅拌器”的美称。

2.2采用生态表皮设计

恰当的建筑表皮设计是高层建筑展现外形美观和实现环保功能的重要手段。重要建筑物的表皮实际上指的是可使建筑室内外物理环境发生变化的外部围护结构，具体包含屋面、底层楼板、外墙及其他附属配件等。设计时除注重表皮对建筑的装饰作用外，还要做好“表皮”的支撑工作，例如，要将自然光照、风、烟雾、人的身体所能感触到的最佳舒适度和天然光热等诸多要素考虑在内，不断为居住者提供舒适安逸的居家环境，还要注意避免对建筑周围其他建筑的不利影响，比如采用玻璃幕墙时要注意防止光污染及热岛效应。

分析发现法兰克福商业银行总部大厦的建筑表皮覆盖系统有两层，包括一层隔热玻璃和一层简单的由外皮构成的双层表皮以及其间的多孔通风层。这样的双层表皮保护建筑内部的气流可以避免外部不良天气变化所带来的影响。外面新鲜空气通过外皮上的连续槽进入通风层，办公室内的控制板使自然通风系统得到控制，这样产生的缓冲气流再次进入建筑主体，消减外部风的不稳定性，使内部空间获得柔和的自然风。此外，该大厦还有精心设计的热控系统以减少直射阳光的影响以及空调的需求，同时也就减少了能量的消耗。由于对表皮通风及热交换进行了合理的模拟分析，整个大厦几乎全年都可以使用自然通风。独特的双层表皮设计既节省能源，又使建筑内空气展现动态平衡。

2.3突出建筑物结构的生态化

生态环境的物质循环与能量转化是人类实现基本生活的必备自然基础。高层建筑是人类世界的智慧结晶，凸显人类利用自然和改造生态环境的能力。从这个角度看，建筑设计更要同生态环境协同推进，不断为创设一个近乎完美的环境系统做充分的准备。这就对高层建筑的结构设计提出了更高要求，要全面考虑高层建筑所在城市的气候、植被覆盖、水文特点和土壤特征等要素，善于打造一个与周边外部环境相和谐、相协调的结构样式，推动人类的杰作——高层建筑同大自然的永续共存。

比如江苏省无锡节能环保大厦(150 m)因地制宜地利用河水资源，项目建设场地300 m处有梁溪河，针对这个有利条件，设计了河水、雨水、中水复合式利用系统，不仅解决了冷热源问题，并且大大提高了用水效率。充分利用可再生能源，以附近梁溪河河水为冷热源设计了高效水源热泵系统、在A座屋顶架设风力发电机组。

2.4体现高层建筑空间组合设计的生态化

在对高层建筑进行设计时，要对建筑空间的整合编制详尽的生态设计规划方案，例如，对建筑结构空间实施功能化分区，依照分区的差异因地制宜，试图满足每个分区对景观、天然光照和温度的要求。对每个分区采用截然不同的设计模式，以建筑的舒适度为基础，力求合乎高层建筑的实用性和生态性。在对建筑内平面空间进行设计时，要尽可能地增加南北朝向的布置。又如，在设计内部交通通道时，除要考虑结构的匀称分布和成本低廉外，更要将环境的舒适度和热工效应考虑在内。在建筑内空间逐步走向生态性的进程中，楼梯、电梯房等发挥辅助性作用的空间要合乎通风较佳和光照好的要求。

2.5充分彰显舒适化的设计理念

改革开放近四十年来，我国的高层建筑如雨后春笋般发展开来。进入21世纪的第二个十年，随着经济发展模式的转变，全社会对高层建筑的要求已从以往的“数量”转变为“质量”。城市居民的人均收入提高迅速，使人们享受舒适安心的居家环境的愿望愈发浓烈，因此，对建筑结构和功能的舒适性要求与日俱增。目前，我国的高层建筑设计所选用的一些原材料往往对人体有害甚至有毒，给居住者的身体健康和生活质量构成了严重威胁，为此，设计时要选用对人体生理健康无毒害的原材料，尤其要限制或避免使用有挥发性质的有机化合物，严控电波及不良气体的辐射，自动调节建筑环境的温度和湿度，千方百计做好房间空气的新旧转换，保障有效的房间采光度，为晾晒衣物和除潮提供有利条件，充分做好科学的桌面照度，以防建筑物之间的对视。另外，在选用建筑原材料时更要注重其隔音效果，避免高分贝的噪声影响正常的生活和休息环境。

3　结语

生态建筑观是科学发展观在建筑设计中的一种具体体现，它把生态学和建筑学依据相应的规律交融到一起，运用生态学原理、标准和模式，对人类的高层建筑进行设计，最终形成一个以建筑物为主体的人为生态系统。将生态建筑学的概念、内涵和理念引入到高层建筑设计的实践中，是建筑设计领域的一次大的尝试，对于新时期构建生态文明社会，提高人们居住环境和生活质量，实现人与自然的永续和谐发展有着重大意义和积极影响。面对世界性的资源、能源和环境危机，国家必须大力倡导降低能耗、物耗，减少建筑废弃物的过度排放量，对生态建筑学的借鉴和应用，不失为高层建筑设计的明智选择。我国正面临深刻的能源和环境问题，高层建筑尽管成为大势所趋，但对其负面争议一直不断，负面焦点主要集中到“环保”和“节能”方面。将生态建筑学渗透到高层建筑设计中，可有效地推动建筑结构的生态性、建筑原材料的节能化和建筑体系的环保化，尽可能地降低建筑体对自然生态的影响，维持自然生态的和谐有序发展。随着节能环保技术的不断改进和突破，生态建筑学在高层建筑设计领域必将获得更加广泛的应用空间。

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[2]曹怡,顾明娅.浅谈生态建筑学在高层建筑设计中的运用[J].城市建筑,2013,9(6):19.

[3]马春旺.高层公共建筑的生态设计方法[D].大连：大连理工大学,2008:24.

[4]朱磊.生态建筑学在高层建筑设计中的应用[J].科技信息,2011,10(11):556，841.

Discussion on the ecological concept architecture in high-rise building design

Liu Zixuan1Liu Gangcheng2

(1.BeijingChaoyangForeignLanguageSchool,Beijing100000,China; 2.CCCCRoad&BridgeTechnologyLimitedCompany,Beijing100101,China)

Combining with the connotation and target of ecological architecture concept, from the using of ecological skin design, highlighting the architecture structure ecology, embodiment the ecology of space combination design and other aspects, discussed the specific application of ecological architecture in high-rise buildings design, so as to improve the ecological architecture, efforts to practice the scientific development concept.

ecological architecture, architectural design, high-rise building

1009-6825(2016)08-0031-03

2016-01-08

刘资轩(1998- )，男，高中生；刘钢城(1968- )，男，硕士，教授级高级工程师

TU972

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