高層建筑設計與生態建筑設計探討

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［摘要］高層建筑已成為現代經濟發展的必然產物，現今高層建筑的結構設計與搭建技術已經得到了極大的改善。隨著可持續發展理念逐步深入人心，生態環保成為了未來建筑設計的發展方向。然而現階段的生態建筑仍然由于設計片面性、結構單一性等原因未達到理想的設計效果。本文以生態建筑理論作為切入點，分析高層建筑在生態設計方面的改進策略，以此促進社會與環境的和諧發展。

［關鍵詞］生態建筑學；高層建筑；設計方法

1生態建筑研究綜述

1.1生態建筑必要性

近些年來，城市化進程加快的同時為生態環境改善帶來了不小的挑戰。研究生態建筑學需要多學科交叉的知識體系與大額的資金投入，這就對施工人員的素質提出了較高的要求。我國在生態建筑研究方面與發達國家存在不小的差距，必要時可以借鑒西方的先進理念研究，形成適應我國國情的特色生態建筑理念。生態建筑學是指結合現代化科學技術手段對建筑進行生態化設計，包括對陽光、植被、通風、排水等方面進行合理的結構設計，從而能夠充分利用自然環境進行建筑物的生態調節，在保護環境的同時提升人類的房屋居住體驗。在生態理念下建造的高層建筑，具備建筑壽命長、技術要求高、建筑物因地制宜以及經濟回報率高等優點。在實際的建造過程中，選擇節能環保型的材料，采用高科技支持下的施工技術，并且要對施工的全過程進行有效合理的監督管理，使得建筑物在功能和生態上達到統一。生態建筑理念下的建筑物可以與周圍的環境相統一，二者和諧相處，在建造時要依據地形、溫度、水土等因素選擇合適的搭建技術，制定科學的設計方案，并且根據施工進度進行反饋從而及時調整改進，保證建筑的生態性和實用性。盡管在建造時生態建筑需要投入大量的時間、資金和人力，但是與普通建筑物相較，其可以滿足持續性發展的需求，帶來更高的經濟回報和社會效應。

1.2高層建筑發展現狀

高層建筑的技術現今已經發展成熟，但在高層建筑的整個建造周期中，各階段均會對生態環境造成一定程度的破壞。比如說，在施工準備階段，開采原材料會造成地表破壞，同時開采過程中會造成空氣粉塵污染；在材料的再加工過程中，會產生廢水廢氣和各式固體垃圾；材料的運輸和儲藏過程中會造成能源損耗與設備老化的問題；在實際施工過程中，也會造成噪音污染、交通擁堵、光污染等問題；施工完成的使用過程中，建筑垃圾、生活垃圾、污水排放等均會造成對環境的二次污染。對環境的破壞程度詳見表1。這樣漫長的建造周期對生態環境造成極大的破壞。因此，需要在滿足人類舒適居住的條件下不斷對建筑物的生態性進行升級改造，尋找高層建筑與生態環境之間的平衡點。

2高層建筑設計中的生態學原則

2.1可持續化發展原則

可持續發展是我國基礎的科學發展觀之一，這也是我國所有行業均需遵循的基本原則。高層建筑也需要秉持這項基本理念，要同時考慮建筑的生態性和適用性。要在滿足人性化要求的同時符合對環境的可持續性建設。尊重自然，因地制宜地利用本地環境的優勢，建造高質量的高層建筑。建造前要對人口分布、資源分布、當地發展狀況做出詳盡的調查，減少破壞的同時保留當地環境的特點，設計出最符合當地環境的生態建筑。

2.2科學合理化原則

高層建筑的基本原則是居住安全性與房屋穩定性，在設計時必須充分考慮到建筑物的結構合理性。在生態建筑學中，需要將固有的建造技術換做節能環保的綠色技術，并使用環保材料，在合理的基礎上將生態理念與高層建筑充分融合。比如說，由于建筑物樓層數量較高，一旦發生如地震或火災等自然災害，會威脅到高層居民的人身安全。因此高層建筑必須加強抗震結構設計，在保溫材料、防火材料、電梯設備等硬件設施的采購上，進行科學規劃合理采購，保證建筑物的安全環保性能。

2.3以人為本原則

生態建筑是為了在保護自然環境的同時為居民提供舒適的可持續的生活環境，使設計的美感與環境的美感相交融，以居民使用體驗為中心，因此“以人為本”也是其基本原則之一。比如說，在高層建筑排水設計時，系統規劃水資源的循環運用，在屋檐搭建雨水收集組件，將收集來的雨水沖馬桶或者澆植被，極大地提升水資源的使用效率。在以人為本的生態建筑理念下，循環使用自然資源，促進房屋建筑業與自然環保概念的融合。

2.4品質至上原則

科學技術已成為推動建筑行業發展的主要因素，也是增強人類可持續性發展的必要條件。生態建筑不僅需要與科技充分結合，還應該在合理規劃的前提下，將高層建筑的品質放在首位。突出生態性原則與藝術化效果，滿足不同居住人群的審美需求，比如說中式審美、現代化審美、古典風審美等等，從而進一步提升建筑物的整體品質。藝術價值在生態建筑學中也占有很大的份額，生態與藝術交融的過程，可以促進建筑行業的進一步發展，從而創造更有競爭力的生態建筑物。

3高層建筑設計中的生態應用策略

3.1朝向設計

高層建筑設計中的朝向與生態建筑設計有著極大的關聯，因此在結構設計中要重點關注建筑物的朝向設計。根據不同地域的經緯度與太陽直射角度，進行精密的數據計算，科學合理規劃建筑物的朝向問題。合理的朝向可以保證高層建筑內有充足的光照和良好的通風，這樣可以減少屋內電燈以及空調的使用，保證空氣流通還可以加速衣物的風干，減少烘干設備的使用，使自然資源利用最大化，從而達到節能減排的目的。在實際施工過程中，仔細調查建筑物的周邊環境，合理測量建筑物群的間距，滿足室內各個房間的采光需求。比如增大窗戶的面積，增設豎向的遮陽格柵欄，遮陽格具體如下圖1所示，提升建筑物的光能及風能利用率。

3.2平面設計

在高層建筑的生態化設計中，建筑物的整體結構也起到了重要的作用。在實際施工中要具體分析建筑的體形系數和散熱化比值數額，建筑物的體形占比越大，屋內熱量散失越快也越多。因此，在設計建筑物的外觀時，要盡量采用簡約大方的設計方案，摒棄繁雜華麗的建筑設計，從而使屋內的熱量不會過快流失。在整個平面設計方面，要合理安排屋內各設施的位置，可以將電梯和機房等使用頻率低的房間置于采光程度稍微偏差一點的位置，以增強日光的利用率，還可以設計空中庭院結構來提升建筑物的整體通風效果。這樣可以從基本結構上改善資源的利用率。

3.3綠化設計

要注重對高層建筑周邊的綠化體系設計，提高建筑周邊綠化環境可以提升空氣潔凈度，形成微生態循環，更能夠合理調節建筑物周邊的空氣濕度與氣溫變化幅度，提升建筑物外部的整體環境。在屋外采用美觀的綠植設計，如下圖2所示，小區內的高層建筑被綠植所圍繞，并且加入噴泉、涼亭、籃球場等人性化設計，在改善環境的同時增強建筑的宜居性。同時，屋內也可以搭建露天的陽臺，建造陽臺區域的花草植被，室內也可以加入植物電視墻等設計元素。具體的參數項目如表2所示。室外與室內相呼應，構成完整且立體的綠化氛圍，從而極大程度上為節能環保做貢獻。

3.4遮陽設計

在合理規劃建筑物朝向增強光能利用的同時，也要注意高層建筑的遮陽設計。高層建筑要在窗戶區域設置合理的透光率，根據個人需求設置不同的建筑遮陽度。在室內搭建合理的遮陽區域可以減少室內的能源損耗，從而使建筑物保持內部穩定的生態循環。因地適宜，結合高層建筑的實際高度，配備節能窗戶和節能墻體。窗戶要求隔絕外界的噪音污染并且具備優良的防風效果，因為層數越高，屋外的風力越大，紫外線污染也越嚴重。除窗戶材質，設計人員還要重視窗戶邊框的反光度，還有窗戶的遮陽系數、可見光投射系數等數值，以使遮陽效果達到最大化。

3.5節能水循環設計

除了光能和風能，水資源是日常生活中必不可少的資源。現今節約用水理念已融入人們日常生活中，但若不在房屋設計源頭上根本性解決水資源的循環利用問題，便達不到最大化的節約用水。設計人員要結合當地的氣候條件、河流海洋等水源以及房屋內部結構，設計可以循環利用給排水系統，將給排水系統與雨水系統相結合，實現雨水雪水與中水的屋內循環利用。比如說用雨水為花草澆灌，用洗漱完的中水沖洗馬桶等等。系統地將雨水和中水合理收集起來，除生活使用外還可以經污水處理系統分層過濾，重新投入使用。水資源的循環利用可以解決水資源匱乏的問題，雨水收集處理系統也可以將自然資源利用最大化。除了用于人們的日常生活，還可以用于消防用水、道路噴灑等方面，節約水資源，節能減排，提升高層建筑物的建設品質。

4結束語

生態化高層建筑需要多領域人才的交叉協作。為了實現未來建筑行業和生態環境的協同發展，必須采用先進合理的建筑設計理念，遵循節能減排、人與自然和諧發展、以人為本的設計原則，積極做好高層建筑的朝向設計、平面設計、綠化設計、遮陽設計、節能節水設計等方面，為高層建筑搭建和諧的生態循環系統，促進高層建筑行業的可持續發展。

參考文獻

[1]李倩倩.生態建筑學在高層建筑設計中的應用探究[J].住宅與房地產，2018（16）：104.

作者：儲惠忠 單位：蘭州市城市建設設計院