生态建筑学下的城市高层建筑设计分析

2021-11-26徐晓

中国建筑金属结构 2021年4期

徐晓

随着社会经济的快速发展，高层建筑数量不断增长、土地资源大量使用，如此必然消耗较多材料、能源，致使废弃物的数量增加，并在一定程度上对生态环境造成危害[1]。因此应在生态建筑学下进行城市高层建筑设计，如生态建筑学设计、生态表皮设计、组合空间设计、形态设计等。

1.生态建筑学和其设计目标浅谈

生态建筑学为生态学发展逐渐形成的学科，可将生态学、建筑学结合的新型学科，并以自然生态作为重点部分于建筑中应用人工生态的方式构建建筑。值得一提的是，生态建筑学可联系区域具体状况，将生态学、建筑学联系起来，通过新型技术安排建筑学相关学科，促使环境、建筑融合以利于很好地调节四季气候，同时创设良好的室内气候环境。

建筑能耗不断加大，致使建筑物建设期间消耗大量的能源，而且运营阶段会生成较多废弃物，这就需要在高层建筑设计期间，合理使用节能技术加以设计，生态建筑设计作为主要部分，在高层建筑设计时应用生态建筑可很好地利用环境、现有资源，而且能够充分发挥出建筑技术的应用价值，按要求使用可再生资源，从而降低能源消耗[2]。

2.生态建筑学下城市高层建筑设计的重要性分析

社会经济的持续发展下，人们的生活质量越来越好，对于环境保护的意识不断加强，生态建筑已成为未来发展方向。通过研究发现，节能环保设计理念应用到城市高层建筑设计中，有助于使得能源得到合理地利用、严格控制工程成本，同时不会对四周环境构成较大的影响，能提高建筑物的质量、安全性。因建筑行业生态建筑方面处于发展阶段，缺乏相关的经验，故要求及时引进国外先进技术、经验，构建符合我国需求的生态建筑体系，促进我国建筑行业的整体发展。

3.生态建筑学城市高层建筑设计遵循相关原则研究

3.1 高层建筑设计合理原则

高层建筑结构设计的过程需突出建筑的质量、安全，这就要认真计算建筑结构的相关参数，合理设计建筑结构方案，然后作出合理的分析和设计。由于生态建筑学下高层建筑会使用到不同类型节能技术和节能材料，要求设计人员坚持节能理念对高层建筑进行设计。

3.2 高层建筑设计环境互动原则

生态建筑学高层建筑设计时，需要关注建筑使用需要作以科学设计，保证建筑设计的舒适性、便捷性，以便为使用者的生活和工作提供便捷，这个过程设计人员可借助节能技术的作用将环境及建筑联系起来，针对污水排放无法合理应用水资源，情况严重还会对环境造成破坏，所以可通过收集雨水、生活用水的方式回收水资源，并有效运用处理技术冲厕所，布设分质排水系统[3]。

3.3 高层建筑设计结构最优原则

高层建筑设计的过程坚持结构最优原则设计，要求在设计前认真施行相应的调查，明确建筑区域的地质条件、经纬度及气候等相关情况。除此之外，应该对建筑朝向进行设计，应用自然通风技术及太阳能，待充分了解建筑附近绿化情况后，进行前期及后期相关规划设计工作。

3.4 高层建筑设计自我调节原则

高层建筑设计阶段至拆除阶段为生命体的整个发展过程，要求在设计时突出高层建筑自我调节的功能，比如温湿度、通风、采光及污染物自我排放等功能。

4.生态建筑学下城市高层建筑设计优化策略探讨

4.1 进行生态建筑学设计

生态建筑学下可很好地利用资源，对高层建筑进行设计达到设计的目标，因而应该秉持生态建筑学相关原则设计，然后通过再评价、更新及重复利用和控制能源消耗等形式加以合理地设计，同时需要考虑到建筑使用功能、美观性，及时对四周环境，比如城市气候、植被覆盖方面进行全面评价[4]。如某节能环保高层建筑应用的建筑区域水资源和地热资源，然后建立了相应的循环利用及地源热泵系统，以分区形式运用现有资源，主要为河水资源、地热资源，旨在有效保障建筑水源热泵系统的应用价值。同时可在屋顶布设光伏发电机组，达到合理利用可再生资源利用率、减少能耗，实现高层建筑设计绿色节能、环保的效果。建筑——室内外装饰材料均需选用具有环保性能、能够反复应用的材料，比如有机涂料及中空夹层玻璃，以此给人冬暖夏凉的感受，满足人们对于高层建筑的实际需求。

4.2 促进建筑、生态环境发展

高层建筑设计，可和四周生态环境良好融合发展，这就需要有效应用现有生态环境资源，加强对环境保护的同时合理运用相关资源。在高层建筑采光设计时对制定的设计方案作以评选处理，旨在满足建筑光照相关需要，促使电能利用更加合理。高层建筑空间格局和朝向的设计要求增加通风面积，以便避免发生能源浪费的现象。高层建筑自然通风方式中常用的为幕墙开窗通风、双层通风幕墙通风，前者涉及固定窗和平行外推窗；后者涉及内、外循环及开放式双层幕墙，一般幕墙、双层幕墙实行比较可获得较好的节能效果。

4.3 生态表皮设计的方法

建筑表皮生态设计，即为建筑外围护结构的设计，主要需对外墙、屋面，以及楼板等进行设计。高层建筑外围护墙能耗非常大，约占整个建筑能耗25%，因而应该发挥建筑装置、建筑表皮支撑的功能，设计时考虑到舒适性、辐射热等因素，以便创设良好的环境[5]。在建筑表皮覆盖系统设计阶段应用双层结构，如此可以确保建筑内气流的流通性，不易受天气变化所影响。外部空气经建筑外皮进到通风层，因建筑内部设置相应的控制板，因而能够很好地控制自然通风系统，降低外部风构成的影响并形成自然风[6]。

4.4 秉持舒适性的原则设计

随着高层建筑设计质量要求提高，为满足人们对于高层建筑居住舒适性的要求，对于建筑结构及功能方面应提出明确标准，在生态建筑学下高层建筑设计时科学使用原材料、禁止采取有害材料，进而提升高层建筑设计质量、人们的生活质量。施行高层建筑空间设计过程中，除了进行空间组合设计的同时，还应该保证空间生态满足自然采光、通风方面的需要。

4.5 空间组合及场地设计情况

对建筑空间组合的形式加以分析，合理运用场地空间、明确布局的主要特性及空间经济方面的指标，以此为生态空间形成奠定坚实的基础。除此之外，应考虑温度、自然光方面的需要，制定以分区设计满足区域设计的相关标准。在交通区域设计的过程考虑到热效应、舒适性、经济性、结构等内容，平面空间布局则应明确南北方向，保证平面空间布局为最佳状态。因生态系统能量流、物质循环不可取代，故此需明确结构的相关标准，正确梳理区域、外部环境的关系，进而促进人、自然环境的和谐发展[7]。此外，可构建完善的地下互联网系统，将地下空间元素、相关资源整合到该网络系统中。

将建筑物、场地联系起来，有助于降低建筑物对于环境构成的不利影响，场地植被可很好地改善场地微气候，所以处于阳光下能够提供阴影，如此能够保持原场地的外观，而且能够降低对原场地的过度干预。如果必要可对使用区域加以合理规划，全面了解当地气候特征，降低对生态系统构成的危害，同时保证场地内不同区域条件的均衡性，科学设置原场地各个部分。

4.6 高层建筑形态的设计

在进行高层建筑整体形态设计阶段，坚持绿色原则设计，在生态建筑学下加强高层建筑形态设计实践，有效处理废物、利用能源，坚持绿色最优原则，进行绿色生态建筑方面设计，充分使用VR技术于高层建筑形态设计中，其目的为提高自然环境、人们居住环境的舒适性，给人最佳的高层建筑居住体验，发挥出高层建筑使用功能。

4.7 满足生态环保设计需要

在进行建筑物设计期间，应以生态环保相关标准、节省资源为主进行相应的设计，加强对生态资源的保护。在建筑结构内部空间设计过程中，主要对建筑空间采光、温度加以设计，以此满足建筑设计的相关标准。与此同时，在建筑平面空间设计的时候，需确保空间布局的可行性，特别为厨房和盥洗室应提高环保的性能，应保证整体采光效果、通风效果，从而实现城市高层建筑生态环保的建设效果。