绿色生态型高层建筑设计要点探析

钟翠华

1 引言

目前，在现代城市建设中高层建筑的数量不断增加，高层建筑建造质量直接影响着人们的生活环境。鉴于高层建筑在刺激经济发展、促进城市荣誉中发挥的重要作用，特别是在可持续发展理念持续深入的形势下，有必要从建筑设计阶段就开始融入绿色生态理念，构建绿色生态型建筑体系，确保建筑的环境质量。

2 高层建筑的绿色设计

2.1 绿色设计

绿色设计是一种可持续式方法，对于高层建筑来说，绿色设计的目的：①为使用者营造一个健康、舒适的生活空间；②最大限度的降低环境的负面影响[1]。高层建筑的绿色设计囊括了高品质声、光、热等物理环境因素，也包含了健康的生活方式、优质的环境景观等方面的诉求。

2.2 高层建筑的绿色设计

高层建筑绿色生态设计，主要是运用绿色设计、材料与相关技术手段达到节能降耗的目的，实现使用者、建筑与自然环境的和谐共生。绿色生态高层建筑需达到以下要求：

（1）建筑项目需与周边环境协调，减少建筑活动所产生的环境不利影响；

（2）尽量采用自然通风、采光、合理绿化等能与自然相融合的技术手段；

（3）营造宜人、舒适的使用空间，提高使用者的满意程度。

3 绿色生态型高层建筑设计的影响因素

3.1 环境因素

环境因素主要有自然和人工环境，高层建筑会影响城市环境空间形态、景观，同时其周边物理环境条件（热岛效应、光环境、建筑阴影、地面沉降和大气污染等）也会对建筑产生一定的反作用，影响辐射区域可能会扩散到城市范围[2]。如，光环境对高层建筑的影响，主要表现在其通过热辐射使得建筑内部的温度上身，以致于需要使用空调制冷，相应的能耗增加，此外入射光线的强度，也决定建筑的自然采光率，应据此合理选择相应的遮掩形式。

3.2 交通因素

高层建筑通常地处城市核心区域，在一定程度上会对基地周围的城市活动和交通组织产生较大的压力，同时交通组织也会影响着建筑运营的效率与安全。目前，各大城市中，不少高层建筑地下空间与城市地下空间开发有机结合，有效扩大了城市容量、改善了地面空间风貌。

3.3 室内舒适度

高层建筑的空间尺度、采光量、物理环境等因素直接关系到使用者的心里环境，故可将舒适度作为评判建筑的可持续性条件。通常情况下，建筑的自振幅度和频率会随着建筑高度的增加而增大，建筑顶部会由此产生一定的位移和摆动，以及远离地面，建筑内部缺乏一定的绿化环境和交往空间，上述问题都将影响建筑使用者的舒适度。

4 绿色生态型高层建筑的设计要点分析

4.1 建筑形态的优化

建筑形态包括建筑造型、建筑空间和建筑环境等综合形体。其中建筑造型主要指构成建筑外部形态的美学形式，其往往受到诸多因素的影响，如：审美观念、结构材料、平面组织要求等。基于绿色理念下的建筑形态优化设计，强调在保证经济性的前提下，按照一定的自然生态规律，对高层风、自然光和地震力等要素进行结构优化、参数优化、立体优化等，如此才能真正实现形态美。

比如在立体绿化的形态设计方面，新加坡某高层建筑由倡导绿色城市的WOHA建筑事务所设计，设计人员带有强烈的热带元素，建筑整体塑造为可一个具有较强的穿透性的塔楼结构（图1），一方面营造良好的通风效果、景观形象，另一方面大楼首层结构作抬高处理，实现了土地的高效利用。另外，大楼外墙面种植了爬山虎，由此充分提高建筑的绿色性、生态性。

图1 新加坡某高层建筑的立体绿化形态设计

4.2 建筑场地与内部空间的优化

4.2.1 基底设计

高层建筑基底设计包括：地面裙房、地下空间，同时也涉及广场、道路等相关建筑环境。进入21世纪以来，人们越加重视交往空间、公共绿地问题，对于高层建筑来说：①需要与大规模交通基础设施进行有机结合；②以贯通的多层裙房作为快速通道；③常由2个及以上的大楼构成集群，这些有助于减少公众对汽车的依赖，切实提高公共交通利用率。

4.2.2 竖向设计

21世纪高层建筑的竖向设计应将绿色生态设计理念融入到建筑内部环境中。通常情况下，为了提高空间效率，高层建筑将各种功能加以整合、划分，并在垂直方向叠放[3]。此种合理划分竖向功能的方式，可有效提高交通服务系统运作效率，从而达到减少建筑能耗的目的。

某建筑在垂直高度上将功能类型分成五种，从下至上为商业区、高端办公室、酒店式公寓区、星级酒店区及高级会所，各区段间整合了设备层、结构加强层和避难空间。值得注意的是，建筑高度不断增加，使得核心筒的面积持续减少，而该建筑的核心筒结构在顶部作收分处理，对空出来的中心空间，设计人员原本设在裙房的一部分机电设备全部移至顶部，这一设计不仅降低垂直运输能耗，也释放了底层设备空间占用面积，建筑空间利用效率大幅提高。

4.2.3 垂直通风设计

对于高层建筑来说，风环境是影响建筑形态设计、结构形式选择和技术手段应用的关键因素。设置中庭是高层建筑常见的绿色设计策略之一，可有效实现自然通风，但同时还需注意考虑空气流的影响，以逐段布置的方式对中庭作分隔处理，便于人工调节风量、风速。

4.3 外围护系统设计

建筑的外围护系统包括了传统的立面设计和窗户、墙体和屋顶等外围护构件等，在高层建筑设计中，外围护系统设计直接关系到建筑的形式美、能耗高低及内部环境的舒适性等。

比如建筑遮阳系统：建筑遮阳系统是指采取一定技术措施减少直射阳光的进入，防止室内温度过高，也减少室内物品受到阳光直射。一般情况下，未设遮阳的建筑，其热量可达遮阳完善建筑的2～3倍，可见遮阳系统对于构建绿色生态型建筑的意义。在很多实际工程案例中，遮阳系统设计所采用的新技术、新材料为其提供功能基础、美学保障，常见的高层建筑遮阳系统形式包括建筑自遮阳、构件遮阳和智能遮阳。比如某建筑处于安全性和经济性的考虑，未在建筑外部安装遮阳构件，自遮阳、LOW-E玻璃、室内遮阳系统组成建筑幕墙系统，三角形玻璃幕墙呈现为锯齿状，为了保证自然通风效果，锯齿短边采用外部固定透空钢网，这种幕墙系统一方面有利于节省建筑材料，另一方面可进一步强化建筑的通风、采光和遮阳效果。

图2 某建筑的幕墙系统

5 结语

总而言之，绿色生态型建筑作为当前建筑业发展的主流技术，要求建筑设计人员在满足经济性、合理性、舒适性等要求的基础上，结合建筑形态、建筑场地、建筑内部空间等，充分落实自然通风、自然采光及节能型材料的使用等工作，有效减少高层建筑的能源消耗，降低环境污染系数，兼顾建筑行业与环境的平衡发展。

[1]王芳，王力.绿色生态策略在传统生土建筑改造中的应用——以郑州邙山黄河黄土地质博物馆建筑设计为例[J].建筑科学，2014，30（2）：24～29.

[2]陈颖，王慧明，张爱民，等.生态模拟技术在绿色建筑设计中的应用探析[J].建筑技术，2014，45（4）：307～309.

[3]张辉.基于节能策略的绿色生态住区设计思考——以黄石·怡康花园绿色生态小区设计为例[J].四川建筑科学研究，2013，39（2）：355～359.