生态建筑学下的城市高层建筑设计分析

黄惟

（安徽寰宇建筑设计院， 安徽 合肥 230000）

随着我国经济的不断发展， 人民生活水平的不断提高， 使得我国高层建筑的发展越来越快。 现如今高层建筑的推广使用一方面可以满足了大量人员的住房需要， 另一方面可以减少土地资源利用量， 但在实际建筑过程中， 由于建筑数量不断增长， 而导致出现材料和能源消耗量大大增加的情况， 由此产生的废弃物数量也在不断增多， 这对生态环境造成了极大威胁。基于此， 生态建筑理念应运而生。 在此基础上开展城市高层建筑设计， 可以有效缓解当前存在的生态环境问题， 同时可以提升高层建筑的设计水平。

1 生态建筑研究综述

1.1 生态建筑必要性

随着城市化进程的加快， 城市地区高层建筑数量不断增加， 这对生态环境造成了极大程度的威胁。 与此同时， 伴随着可持续发展理念和生态环境理念的不断深入， 生态建筑在建筑领域中的应用逐渐广泛化，在高层建筑领域也要实现对生态理念的有效应用， 由此建立出的生态建筑理论成为相关领域重要研究课题之一。 由于生态建筑学是多学科内容的交叉， 因此在实际应用方面对技术人员的综合素质提出较高要求，同时在研究方面需要较多资金投入。 除此之外， 我国在相关领域的研究方面并不算突出， 我国生态建筑尚处于起步状态， 在设计、 施工以及管理多方面经验不足的情况下， 需要相关单位切实加大对国外先进技术的引进力度， 完善行业现行生态建筑体系， 促进生态建筑行业可持续发展。 可以在研究过程中可以适当借鉴西方先进理念， 在此基础上结合我国具体情况和发展趋势来完善， 由此形成与我国国情相适应的特色生态建筑理念。

从生态建筑学角度来看， 其要求采用现代化科技手段来开展生态化设计， 通过合理设计阳光、 植被和通风排水等方面的结构来有效调节建筑物生态环境及生态体系， 从而实现保护环境与提高住户体验的双重目的， 在这一理念下建造出来的建筑物具有使用寿命长、 经济回报率高的优势。 在建造过程中， 技术人员需要首选节能环保材料， 并通过使用高新技术来提高施工过程的监督管理水平， 最大程度减少在施工过程中的资源浪费和能源浪费问题。

1.2 高层建筑发展现状

当前我国在高层建筑的技术应用方面日趋成熟，但对生态环境保护方面效果不佳。 例如在前期准备阶段可能会由于过度开采原材料而导致地表破坏和粉尘污染； 在材料加工过程会产生一些废弃物和固体垃圾； 在材料运输和储藏过程中可能出现能源损耗问题； 在施工作业过程中会产生噪音污染和光污染问题； 在施工完成后同样会出现垃圾污染和污水排放现象， 这些都对建筑物周边生态环境造成极大破坏。

2 生态建筑学和其设计目标

前文中提到生态建筑学实现了对多学科理念的综合运用， 其围绕自然生态和建筑设计要求， 将自然生态理念应用在建筑施工中， 通过推广应用新型技术来实现环境与建筑的高效融合。 从设计目标角度来看，实现生态学与建筑学的融合可以更好地调节建筑物周边气候并减少建筑物在建设过程中对能源及资源的消耗量， 由此来推广应用节能技术和节能材料。 在具体设计阶段， 需要根据高层建筑的环境情况及建设现有资源来开展设计， 最大程度提高建筑技术的应用价值并减少建造过程中的能源消耗量。

3 生态建筑学的应用局限

研究表明， 目前我国在生态建筑学的应用方面存在一些限制性问题。 在高层建筑方面， 随着这一建筑规模的不断扩大和市场环境的不断变化， 社会生态与百姓居住环境受到一些影响。 同时在生态方面， 由于高层建筑具有密集性特征， 因此影响到空气流动速度， 从而影响到建筑周边的天气环境， 而且会带来一定污染问题。 例如可能由于气流变化而频频出现雨雪天气， 这一方面会对百姓日常出行带来影响， 另一方面会增加建筑内部设施在用电方面的需求量。 除此之外， 还可能会受到风的影响而增加噪音污染问题， 这对居住百姓的居住舒适度造成一定影响， 再加上大部分高层建筑在外墙设计方面采用了玻璃幕墙结构， 而这一材料会在太阳光及紫外线等光线作用下产生光污染问题， 不仅会影响到周边住户的居住效果， 而且会影响到分布式能源系统的应用效果， 严重的会导致能其综合利用效率大打折扣。 另外， 在实际的使用过程中， 目前我国在能源种类及时间、 分布方面仍存在不均衡问题， 这意味着分布式能源系统无法得到高效使用， 不仅会影响到相关项目投资方和运营方的收益，而且会威胁到其推广进程和应用效果。 针对这些问题， 在具体的规划设计方面要充分做好前期的客观评估工作， 综合分析高层建筑能源负荷情况， 在此基础上选择更适宜的设备系统， 同时在具体的建筑过程中做好整体规划来满足可持续发展理念。

4 高层建筑设计中的生态学原则

4.1 可持续化发展原则

在当前我国一只坚持的就是可持续发展观， 这是我国各个行业都需要遵循的一个非常重要的原则。 高层建筑在进行施工的时候， 也需要对这一理念进行融入， 考虑到建筑所具有的适应性以及建筑本身的生态型在满足， 在满足人性化要求的一些基础之上， 满足环境的可持续发展和进步。 因地制宜的对环境的资源进行使用， 建设一些质量较高的高层建筑。 在建筑之前要调查资源的分布情况以及人口的分布状况， 详细的尽量的减少对于环境造成的破坏， 设计出能够满足隔离各种需求的生态建筑。

4.2 科学合理化原则

建筑最为基本的一项原则就是居住的安全性以及房屋本身所具备的稳定性的特征。 在生态建筑学里面需要将原先所用到的技术直接进行转换应用。

比如说因为高层建筑物本身相对比较高， 所以说可能就会面临一些自然灾害， 对于居民的生命安全造成一定的打击。 高层建筑物在当下就需要使得抗震结构设计工作完成的更好， 应用保温材料或者是防火材料等等， 科学的对材料进行采购， 保证建筑的质量。

4.3 以人为本原则

生态建筑在对生态环境进行保护的同时， 也能够为居民提供更加安稳更加舒适的一个环境， 使得设计的美感和设计的环境要求两者相互交融， 以居民的使用体验作为核心点。 因此在使用的过程当中， 以人为本也是非常关键比较基础的一项原则， 比如说在进行高层建筑的排水设计工作当中， 要系统地对水资源的使用情况进行规划。 在屋檐搭设一个雨水搜集的组件， 搜集出来的雨水可以循环的在再利用， 冲马桶或者是浇水等等， 极大的提高水资源利用的效率， 也能够在以人为本的这一基本原则下， 更加科学的对自然资源进行使用， 使得房屋建筑和自然环保两者结合在一起。

4.4 品质至上原则

行业想要快速的发展， 先进科学技术的应用是必不可少的， 这也是增强人类可持续发展质量的一个必然条件， 生态建设不仅仅要和科技相互结合， 而且还要在合理科学的规划下， 更加要关注到高层建筑的品质， 突出生态性原则和艺术化效果， 这两方面的要求也能够满足不同类型人们居住的需求。 比如说现代化审美的要求的人们， 或者是古典风神美的人们等等，目的就是为了能够使得建筑整体的品质得到提升， 艺术价值得到体现。 生态和艺术交融的这个过程， 可以使得建筑行业发展的速度不断的加快， 创造出的建筑物具有更强烈的竞争力。

4.5 高层建筑设计环境互动原则

生态建筑学高层建筑设计工作开展的这个过程当中需要关注到建筑的使用需求， 从而更加科学的进行设计， 保证建筑最终的舒适性， 为使用者提供更多便捷。 这个设计过程当中有关工作人员也需要恰当地对其能技术进行使用， 使得生态环保和建筑两者相互联系的一些问题也得到合理地解决， 尽量的减少对于注意的生态环境造成的破坏， 又或者是通过搜集雨水回收水资源， 有效的利用这些技术手段， 进行排水系统的设置等等。

4.6 高层建筑设计结构最优原则

建筑设计的这个过程始终都需要坚持最优化的原则， 在设计之前充分的对周边的具体状况进行调查，明确这一区域的一些地质状况或者是天气状况等等。除此之外， 对于建筑物的朝向也需要进行合理的设计， 对于自然通风技术进行使用， 了解太阳能资源的应用状况， 从而更加科学地展开对于建筑物的前后规划设计。

5 高层建筑设计中的生态应用策略

5.1 朝向设计

在高层建筑设计的这个过程当中， 朝向和生态建筑环境设计是有一定紧密联系的， 所以说在进行结构设计当中， 根据地区特点的不同和太阳直射角度的变化， 更加精密的展开对相应数据的分析和计算。 对建筑物的朝向问题进行有效的规划， 合理的规划能够确保高层建筑内的光照非常的充足， 通风条件也做得更好， 尽量的减少对于一些电力资源的使用， 确保空气是流通的， 同时使得人们居住的更加的舒适， 这样就是对于自然资源的最大化使用， 也能够真正的利用这种方式达到既能减排的主要目的。 在实际进行施工的这个过程当中， 对于建筑物周边的环境要更加清晰地进行调查， 对建筑物群的间距进行一定的测量， 满足房间的采购需求， 使得窗户的面积不断的增加。 竖向的遮阳格栅栏也需要不断的进行安装设置， 使得建筑物所能够获得的光能资源或者是风能资源的利用效率得到提升。

5.2 平面设计

在进行的生态化设计工作当中， 建筑物整体结构所起到的作用是非常重要的， 在实际施工的时候要分析建筑物的体形系数和散热化比值数额两者之间的联系， 要尽量的采用一些比较简约的设计方案， 减少些复杂的设计， 使得屋内的热量可以减少流失。 在平面设计当中， 合理的对各个设施的位置进行安排， 优化各项设施的安排配置， 使得对于自然资源的利用效率得到提高。

5.3 绿化设计

绿化设计工作很重要。 周边的绿化形成微生态循环系统， 更加合理地对建筑物周边的空气状况进行调节， 使得建筑物外部环境得到改善。 采用更加优秀的美观的绿植设计， 能够对周边环境进行改善的同时，建筑本身的舒适性也得到加强， 从而能够通过这种方式为节能环保做出更多的贡献

5.4 遮阳设计

建筑物的朝向进行设计的过程中， 应该考虑到功能利用的问题， 对光能的利用进行合理的规划， 全面提高高层建筑设计的效果和质量。 对于高层建筑的设计而言， 窗户区域的设置和透光率的设计是非常重要的。 设计的过程中应该考虑到个人的需求， 根据具体的需求情况， 合理地对遮阳度进行设置。 还应该对室内的这样区域进行合理的搭建， 合理的对这样区域进行设计之后， 能够有效的减少室内的能源损耗， 也可以有效的提高建筑物内部的稳定性和生态循环。 在这一过程中， 相关人员应该遵循因地制宜的原则， 结合高层建筑的实际高度， 合理的对窗户和墙体进行配备。 对窗户的材质进行选择之外， 相关设计人员还应该分析窗户边框的反光度。 要把握可见光投射系数的数值， 全面提高整体的质量效果。

5.5 节能水循环设计

从当前社会发展的情况来看， 水资源的合理利用和水理念已经融入到了人们的日常生活中， 相关部门也强调各个企业在生产过程中要重视其循环的设计生产。 在进行水循环设计的过程中， 应该从房屋设计的原图出发， 从根本上解决水循环的利用问题。 相关设计人员还应该从全面的角度出发， 结合当地的气候条件和河流发展等具体的情况进行分析， 仔细研究房屋内部的结构设计， 实现给排水系统的循环设计发展。这种设计方式不仅可以解决雨水乱排放的问题， 也可以实现雨水的循环利用， 缓解当前水资源利用紧张的问题。

5.6 生态表皮设计的方法

在进行建筑表皮生态设计的过程中， 相关人员应该准确的把握外围护结构的设计原则和设计要求。 要准确的把握外墙屋面和楼板的具体设计原理： 尽可能减少高层建筑墙面设计的消耗。 实际设计的过程中，应该积极引进现代化的相关装置和设备， 充分发挥建筑表皮支撑的功能， 考虑到后续使用的舒适性和辐射热等因素。

5.7 秉持舒适性的原则设计

伴随当前社会经济发展水平不断提高， 人们对于房屋建筑的质量要求也越来越高， 并且更加注重建筑带来的舒适性。 目前在进行高层建筑施工设计时， 整体的建设要求越来越高， 未满足人们对于高层建筑的舒适性要求， 相关单位和设计单位应该加大各种材料的应用力度， 积极采用绿色的施工材料， 有效抑制室内存在危害的气体以及辐射， 借助空调对室内及时进行换气处理， 能够进一步实现室内温湿度调节， 并加强防噪声材料的应用， 禁止采用有害材料， 全面提高整体的高层设计的质量和效果。 除此之外还应该考虑到室内采光和通风的问题， 要满足这些实际需求， 全面提高居民舒适感， 达到更加理想的设计效果。

5.8 空间组合及场地设计情况

仔细关注空间经济的相关指标， 为后续空间生态的设计奠定基础。 在发展的过程中还应该考虑温度和自然观的相关内容， 要制定明确的设计区域和设计标准。 在实际进行交通区域设计的过程中， 要考虑到舒适性和经济性的相关原则， 明确具体的方向。 准确的把握外部环境和社会环境之间的关系， 要实现人和自然社会的和谐发展。 了解当地的气候特征， 分析建筑对生态系统所造成的一些危害。 不断对建筑施工的模式和方式进行创新， 全面提高区域条件发展的均衡性， 合理的对场地进行设置。

5.9 高层建筑形态的设计

在对高层建筑的形态进行设计的过程中， 相关人员必须要迎合当前相关部门提出的设计标准和设计要求， 真正采取绿色的施工原则。 寻当前生态建筑学的相关理论和要求， 加大高层建筑形态设计的实践力度， 对生产施工过程中所产生的各种废物进行循环的处理和利益。 还应该积极采用现代化的绿色能源， 坚持绿色生产的原则。 在实际进行绿色生态结束施工设计的过程中， 要充分使用VR技术利用VR技术提高整体的设计效果和设计质。

6 结语

总而言之， 对当前我国社会经济发展速度的加快， 各行业在生产中出现了能源短缺和环境污染的问题。 为实现社会的持续性发展， 应该针对当前环境污染的问题进行切实的分析和研究。 进行高层建筑施工设计的过程中， 相关人员应该积极引进现代化的施工模式和施工理念， 遵循生态平衡的设计理念， 加大对环境的保护力度， 全面提高高层建筑设计的质量， 推动整个建筑行业的发展和进步。