生态建筑学下的城市高层建筑设计探讨

2022-07-22孙元

建材发展导向 2022年9期

孙元

（中旭建设集团有限公司杭州分公司，浙江杭州 310000）

目前，由于我国的环境问题越来越突出，而城市的用地也越来越少。高楼既能节省土地资源，又能腾出大面积的绿地，又能提高人们的居住环境，缓解土地资源短缺和环境污染等问题。然而，在实际工程中，由于工程建设需要耗费巨大的人力物力，因此在建设、交通等方面产生的废物也会对周围的生态造成一定的影响。在这样的大背景下，绿色建筑是一种既能保障建筑自身的组织结构，又能降低对建筑的环境和资源的耗用，又能实现自然、建筑与人之间的协调。

1 生态建筑学

环境建设是一种现代化的产物，它将建筑和周围的一切都完美地结合在一起。其基本依托于自然条件，并在此基础上构筑了一个生态体系。生态建筑就是运用现代建筑技术和生态学的基本思想，对其进行合理的组织与布置，使其与周围的环境融为一体。它还具有自我调节，良好的内部功能和条件。它不仅满足了居民的生活需求，而且促进了环境、建筑和居民之间形成和谐统一。在当前的时代背景环境下，我国最为主要的耗能产业莫过于建筑行业，该该领域当中，进行高层建筑建造时，需要消耗非常大的原材料与相关资源。因此，在设计中要综合考虑节能和成本控制的功能。生态建筑在高层建筑设计中的应用，可以为居民创造良好健康的绿色空间，减少能源消耗和污染，对生态环境的有效利用，有利于人类与自然和谐发展，达到社会和经济利益最大化。

就现阶段我国的建筑领域发展态势而言，其普遍还处在于一个大消耗的状态下，即众多高层建筑在进行建造的时候需要消耗非常巨大的能源与耗材。与此同时，在整个建造过程中还将出现大量的废弃物排放，包括废水、废气与废料等。针对这样一些现象的存在，从建设设计角度出发，以环境为依托进行建筑的建造是每一个环境建筑师需要重点考量的问题。即在环境保护理念的基础上，充分利用环境与实地材料进行有关建筑的设计与建造，进而有效实现生态建筑的相关要求。通常情况下，在高层建筑的建造设计中，生态建筑理念的融合与实施最为主要的目的就是最大化的降低能源损耗，并显著提升建筑材料的回收再利用，以及最大化的对废弃物排放进行有效控制。在建筑领域高速发展的当下，可以通过多种新型技术的实施来实现这一目的，从而最大化的保障人类与环境的和平统一与环境的可持续发展，并最终创设良好的、健康的生活环境。我国目前的能源消耗量巨大，但中国的能源储量低于世界平均水平。因此，有必要提倡可再生能源，发展可持续经济。传统的建筑模式只考虑人类生活的舒适度，没有考虑与自然环境的融合，浪费能源、污染环境。空气污染、噪音污染等，总是侵犯人身安全。目前，许多发达国家的建筑师和设计师已经充分考虑到自然环境与人类居住环境的关系，为生态住宅的建设提供了依据。许多新城市推广生态建设模式，效果良好。

2 生态建筑学的主要设计理念

2.1 舒适化理念

现如今，伴随着人们生活水平的不断提升，以及伴随着科技力量的不断发展，人类对居住品质和生态环境的需求不断提高，对居住空间的舒适度也在不断提高。所以，今后的发展方向是提高城市的居住品质和生态环保。以环保建筑为基础，在进行高层建筑建造设计时，需要充分考量其环保性，从而积极使用一些绿色建筑材料，进而有效控制有害气体、无线电波与辐射对于人类身体的伤害。包括合理利用空调来促进室内空气的流通和将室内温湿度调控在人体舒适的范围内，以及充分利用吸音材料来进行噪音的有效杜绝等。

2.2 自然体系理念

在建筑设计当中，需要充分提升对现有自然资源与因素的利用度，包括将空气、水、绿植、土壤等环境因素与高层建筑科学结合，为建筑提供更多的设计可能性。既可以减少高层建筑的能源消耗，又可以为住户创造一个更加舒适的、环保的居住空间。同时，为了节约建设费用，降低对环保的影响，在设计时要重视可持续利用的可持续发展的能量。目前广泛使用的可再生能源是太阳能，通过高科技、自然通风和自然光的有效结合，可以减少照明对高层建筑的负面影响，创造一个生态健康的生活环境。

2.3 自我调节理念

从设计到拆楼，高楼的整个流程都是在不断地生长和消亡。所以，在设计时，应充分考虑到高层住宅自身的调控作用，合理地进行室内温湿度调控与通风采光调控等，实现自我排放与消化。

3 高层生态建筑设计的核心问题

3.1 改善物质平衡

自然界环境中，各类系统大都是由无机物与有机物相互组合而成，二者相互作用、和谐统一。但是在我们的建筑领域，大多数建筑材料的元素构成都是无机物，因此由于大量建筑活动的进行，使得我们所生活的环境中的无机物比重正在逐渐增大。从而也就渐渐打破了自然界环境中无机物与有机物的和谐统一，即促使生态环境越来越无机化，并最终整体失衡，进而给人类带来越来越多的负面影响。基于此，为有效改善人们的生活环境，促使人们有更为高质量的生存状态，就必须要针对建筑领域进行革新，即通过生态建筑设计来促使人工环境与自然环境保持良好的稳定状态。如此，在高层建筑设计当中，有机建筑材料与无机建筑材料的应用比例就显得尤为重要。

3.2 加强系统间的生态联通

为促使人工环境与自然环境之间稳定状态的保持，不仅需要从横向角度来加以改善，还需要从纵向角度来加以改善。例如，可以通过开放空间的适当增加来促使两个环境系统之间的有机融合与互动，从而极大的增强两个环境系统之间的状态稳定性和活跃性。具体而言，站在建筑学的角度来看，在人们所设计建造的建筑空间中，融入更多的自然环境因素，可以在很大程度上提升人们对于自然环境的适应力。而与此同时，站在自然界的角度来看，在自然环境中创建更多的人工生态环境，可以在一定程度上提升各类物种的生存质量与几率。如此，二者的有机融合，不仅能够保障生物的多样化，还能够保障都市的生机化。在高层建筑的实际建造过程中，除了需要更进一步的进行横向空间发展外，还需要更进一步的进行纵向空间发展。面对该发展形势，当下最为常见的一种做法就是进行垂直景观美化，并将其与垂直空间进行有效整合（见图1）。总体而言，建筑与环境之间是需要相互渗透的，这也正是生态建筑最为核心的理念所在，包括将建筑的无机属性转化为有机属性，从而在此过程中增强整个生态系统中人工环境的生命力。

图1 高层生态建筑示意图

4 生态建筑学在高层建筑设计实践策略

在生态建筑这一全新的建筑理念下，对于所设计的高层建筑，不仅需要充分考量到建筑的节能属性，同时也需要充分考量到建筑区域的自然生态稳定，从而在找到平衡点的基础上实现高层建筑与自然生态的有机统计。实践策略如下。

4.1 探索生态高层建筑空间组合模式

在高层建筑的设计和研究过程中，应综合考虑高层建筑空间构成的方法。生态设计的空间分布必须认识到节能与舒适之间的平衡。因此，有必要从功能分区与舒适度的角度来描述高层建筑的设计实践。在主要交通站点，要合理有效地利用经济结构稳定性和热环境的三维空间。同时，要充分保障公共空间生态属性的良好，包括采光、通风的充足等。

在对一个建筑空间进行建造设计的时候，对于其空间结构需要重点考量，从而有效解决建筑空间的经济性、特色性等问题。而与此同时，在生态建筑理念下，还需要充分考量空间布局与人们舒适度与节能度的契合。内部空间对景观的影响；对自然光照和气温有一定的需求。所以，在进行动态、静态和功能性的划分时，一定要注意到这一点。在交通和场所的规划中，要充分考虑结构的整体性、经济性、环境舒适性和热效率。在保证室内空间条件足够的情况下，要进一步保障卫生间、楼梯等设施中的良好采光和通风条件。生态系统中的物质和能源的流通，为人类的生存与发展创造了条件。所以，在高层住宅的设计中，应充分考虑到城市的生态环境和自然环境的改变，强调其结构与环境特征，即在充分尊重实地环境特点的基础上，有效协调人工环境与自然环境的相互统一。

4.2 高层建筑物体系的生态化实践

对于生态建筑理念在高层建筑当中的落实，最为重要的手段就是充分利用了生态系统中能量与物质之间的循环转换机制。而与此同时，在设计建造高层建筑时，需要高度重视建筑结构与环境之间的良好整合，包括在尊重实地环境特点的基础上进行设计与建造。

4.3 重视“高层建筑表皮” 的生态化设计实践

“高层建筑物表皮” 是指对建筑物的外部和外部进行综合的外部和外部的综合的环保作用，其中包含了建筑物的外部和内部墙体。集成的附件组件。对于传统的建筑设计，更多的强调建筑表皮的装饰功能和屋顶可见元素的叠加。高层表皮生态设计实践将生态建筑融入表皮控制和高层建筑的功能、多维设计。比如，要留意房屋表面的阳光照射，以及化学成分和烟雾对通风的表面因子的不利作用。从更全面的角度来看，长江中下游有着最好的高层建筑表皮的生态设计。

在过去的高层次设计中，设计师更多地关注表面的视觉效果；建筑的可视性与装潢作用被忽视，其生态类型被忽视。从生态学的角度出发，设计者应该重视对人体肌肤的支持与调控作用，比如对有机物的污染；烟雾，生理舒适，自然光，热辐射等。环境。基于生态建筑理念，高层建筑设计需要遵循可持续自生、循环利用、减废、能源优化、协调共存五项原则，实现绿色、环保、高节能。为生态环境保护和节能提供可能，并注意使用自然环境、自然通风和自然采光。对于传统的建筑设计，更多的强调建筑表皮的装饰功能和屋顶可见元素的叠加。高层表皮生态设计实践将生态建筑融入表皮控制和高层建筑的功能、多维设计。从更全面的角度来看，长江中下游最好的高层建筑表皮的生态设计。将环保实践融入高层建筑的形态设计中。在高层建筑整体造型设计过程中，应将生态建筑理念融入到高层建筑设计实践中，按照和谐、绿色的原则，进行绿色生态建筑的设计。最大限度地处理废物、最大限度地减少能源使用和优化绿色循环的原则。基于以上几点，法律生态系统的各种可能性的延续，如VR等新技术的采用，以及在高层建筑模型设计实践中的合理应用，将提高人们的舒适度。自然环境和人们的生活体验。改善高层建筑的整体居住体验。

4.4 高层建筑形态设计中融入生态化实践

在整个高层建筑造型设计过程中，应按照和谐、绿色的原则，将环境建筑的理念融入高层建筑的造型设计实践中。鉴于原生态系统具有最大化废弃物处理、最小化能源使用、改善绿色循环等多种可能性，应采用VR等新技术合理设计绿色生态建筑。基于以上几点，将这种方法继续应用到高层建筑模型设计的实践中，将会提高自然环境的舒适度和人们的居住体验，从而提升高层建筑的整体居住体验。

4.5 建筑运行中的节能系统

减少建筑全生命周期对不可再生资源的依赖是环境建筑设计研究的重要课题。本质是如何在营造舒适的空间环境的基础上，降低建筑的能耗。而想要降低建筑能耗就必须要充分了解建筑能耗的模式，并针对性提出改善方案。现阶段的改善方案主要包括有被动节能与主动节能两种模式。前一种模式是在不使用任何设备的情况下进行室内环境改善。现如今，伴随着绿色理念在建筑行业的广泛推广，该模式的应用越来越成熟，并且已经发展成为当前建筑领域的首选节能模式。其主要有以下几项优点：首先是对于一些特定区域的气候具有极强的适应能力；其次是对于传统能源的依赖性较低，如电力能源。以高层公寓楼为例，电梯中心、服务线的位置充当了室内空间和室外环境之间的热缓冲，因此在没有电力开空调的情况下也不会使得人们有过多的不适应感。值得注意的是，在被动节能的基础上适当的运用一些电力设备，可形成一种半被动与半主动的节能模式，其介于二者之间，同样有着较为良好的建筑能耗节能效果。主动节能模式的特点是建筑本身可以全部或部分实现能源自给，也是最接近建筑环保理念的建筑运行模式。大自然的生态体系典型地通过太阳把绿色的光和热转换成化学物质，从而推动一个生态周期。容积模型是一种利用技术方法使建筑物能量达到自足的运作方式。例如，太阳能热水器，光电设备等。应指出，尽管有源节能模型在理论上较为成熟，但因技术障碍等因素，仍处在起步阶段。一般情况下，要想达到自供，就必须要有大量的精密仪器，而仪器的增多也会导致建筑物中的有机成分的增加，其中既有传统的能耗，也有物力的浪费，这些都会造成不良的环境后果。以上只是对大厦认可的运营模式的粗略介绍。在实际使用中，建筑师需要灵活组合以上不同的风格，以达到完美的节能效果。

4.6 绿色材料及绿色组件

建筑材料是一个建筑的主要载体所在，因此其对于一个建筑的环境性能有着非常巨大的影响。基于生态建筑理念所设计或建造的建筑，需要对建筑材料的回收利用加以高度重视，即在建筑过程中所应用的一些材料与构建必须是可以再次回收利用的。只有这样才能够为后续的建筑垃圾处理提供更为良好的渠道与途径。自然系统的运行中没有浪费行为，剩余的材料将被其他物种使用，这就是大自然旋转内部物质和能量的方式。如果将大自然的这一循环利用模式应用到建筑设计当中，将最大化的减少建筑垃圾，以及高效发展生态建筑。