生态设计在高层建筑的设计分析-建筑论文

摘要：我国改革开放后，综合国力迅速提高，城市建设日新月异，一座座高层建筑拔地而起。高层建筑能够提高建筑使用空间，加大土地利用率，改善城市环境，对城市建设与发展具有重要意义。高层建筑的建设需要水泥、钢材等众多资源，而且在建设过程中在运行过程中要排出很多建筑垃圾。这就需要建筑师以生态建筑观为出发点，在高层建筑的立项与整体规划中注重生态设计理念，为城市居民提供舒适居住环境的场所。本文从实际出发，首先对生态建筑进行了概述，然后阐述高层建筑对城市的影响，再对高层建筑生态设计理念进行了分析，最后探讨设计理论在建筑设计中思路。

关键词：生态设计 高层建筑 理念 思路 空间

1 生态建筑概述

1.1生态建筑概念

生态建筑也被称为健康建筑、绿色建筑或者可持续建筑。其设计是通过当代建筑学、人工环境学以及生态学是多方面学科的综合利用，将建筑打造成一个生态系统，让物质与能源在这个生态系统中能有效而秩序地进行循环或者转换，达到为城市居民提供一种低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境的目的，实现生态健康的净化、绿化、美化、活化、文化五化需求。

1.2生态建筑设计要点

生态建筑是当今建筑世界的主角与发展趋势，不但对建筑界而且对整个社会都有着积极的作用。但是当前生态建筑没有完全成熟，需要遵循一些设计要点。生态建筑的设计首先应该体现人、建筑和自然三者之间和谐关系，要为城市居民提供它一个包括宜人的温度、湿度、清洁的空气、好的光环境、声环境及具有长效多适的灵活开敞的空间舒适的空间小环境。其要点主要体现在以下四个方面：一是生态建筑要与周边环境相协调。就是生态建筑在选址立项时，要遵循可持续发展的原则，环境、建筑、经济效益三者能合理控制。把自然景观与人造建筑能够有机融为一体；二是生态建筑的设计方案突出个性化  生态建筑的根本是环境，但也要注重自身形象设计，即有形体美，这就要求设计者把握好生态建筑的设计尺度，利用各种设计手法与造景手法，将建筑平面设计、立面造型与周边环境进行有机结合，让生态建筑高低错落而疏密有致；三是生态建筑要体现舒适度。生态建筑的服务对象是城市居民，其功能应该满足城市居民各类需求，体现出舒适度，因此，生态建筑不但是为居民提供遮风挡雨的场所，而且在空气质量、采光、温度气候等方面都有良好的舒适度；四是生态建筑要具备节能化。节能是生态建筑重要组成部分，生态建筑的设计者应该大力利用自然能源，解决现阶段面临的能源问题和污染问题，不但从设计方案上充分考虑与生态相有机统一，而且在建设中积极采用新技术与新材料，注重建筑的空间布局与物质能源消耗上的节约。

2 高层建筑对城市的影响

近些年来，我国城市化进程飞速发展，城市里的高层建筑以绝对的规模与人口总量，对城市街区的集中化、对街上的行人以及街景本身影响越来越大，对提高城市土地的利用率，城市空间的集约使用起到了巨大的作用。但是，任何事物有利必有弊，密集的高层建筑群在带给我们利益的同时，其在各个方面带来的负面影响也不可忽视。

2.1 高层建筑的巨大的体型形成阴影区一般来说，高层建筑物的自身形体都比较庞大，挡住了居民的的视线，挡住了阳光，同时在日光下留下的落影也很大，导致其周围房屋、街道等城市的其他设施长年累月处于阴影之中，使其性质也会发生改变，空间品质处于劣势。

2.2 高层建筑能造成变局部变化

一个城市的高层建筑过于密集，能够改变地区环境，形成局部小气候，较为突出的是风力环境的复杂性，风遇到高层建筑会收缩气流，从而产生负压，出现涡流、气流以及阵风现象，甚至形成“峡谷风”，或者旋风；这些现象不但会使居民出现不适，而且对其周围的建筑与居民出行造成严重影响。

2.3高层建筑会导致“城市热岛”效应的发生

一个城市高层建筑密集后，容积率非常高，高层建筑物的表面与内部的热环境受受外界气候变化影响显著，居民势必大量使用空调，这些空调排出的热量对街道温度的影响很大，形成“城市热岛”效应。人工热排放加大，“热岛效应”十分明显，据相关资料，在夏季，我国很多城市的市区气温比城市周边地方高1℃到3℃。同时，由于一些大城市，其高层建筑设计时的位置不适中，或高层建筑的组成的街道方位缺失，会导致该区域会空气质量越来越差，甚至会造成各类疾病发生。

2．4高层建筑影响声环境

高层建筑自身的声环境条件相对较差，同时，而且影响其所在区域的声环境。在城市中心地区，通常高层建筑比较密集，一些街道形成狭窄的峡谷，熙熙攘攘的街道必定存在交通噪声与生活噪声，这些噪声被高层建阻挡，很难扩散出去，甚至一些声音会被大量反射形成回声，严重影响城市的声环境。

综合上述，高层建筑应该积极倡导生态设计，应根据城市规划和城市设计的要求，与其周围的建筑相协调，需要用生态策略去进行设计，通过布局的合理化与设计的人性化使其保持技术的领先和生态环境的可持续性，大力为城市居民创造和谐的城市生活环境。

3高层建筑生态设计理念 

高层建筑的建造和发展已经有一百多年历史了，如今已经成为人们生活中一种重要的建筑类型。其体量巨大，视觉冲击力强，能够充分体现了现代建筑技术、美学、文化等魅力，对城市形态也有重要的影响。当前，生态设计是高层建筑发展的主流与趋势，生态设计就是以环境的充分利用和现有的资源为基础，通过一系列的建筑技术和具体建设措施，将生态策略应用到高层建筑设计中,使高层建筑具有崭新、健康、并富于朝气的建筑物。具体设计理念如下：

3.1 舒适化设计

随着社会的发展，人们的生活条件越来越高，对生活环境与工作环境的要求越来越高，因此高层建筑在设计上，必须注重其功能给城市居民的舒适性为基础，以不断改善与提高城市居民的人生活工作环境与生命质量为发展方向，达到为城市居民提供健康舒适的环境的目的。让城市居民在优良的空气质量、温湿度环境、光与视线环境以及声环境下生活。

3.2 自然体系设计 

所谓自然体系就是在高层建筑设计中最大限度地获取和利用自然采光以及自然通风,最大尺度的为城市居民营造健康而舒适的人工环境。我们知道，阳光和空气是人类生存的基础，但随着科技的发展，这些自然体系的运用越来越不足，被照明以及使用空调技术的环境所替代，但这样的环境很容易导致居民出现“病态建筑综合症”，出现疲劳、头痛以及皮肤及黏膜干燥等众多症状。所以，高层建筑在设计中，必须遵循自然体系设计原则。注重自然采光和自然通风与高新技术手段的结合的设计。 

3.3 自我循环设计

不论那一种高层建筑，都具备从决策到设计，再到建与使用最后到拆除，这一系列的过程类似生物产生、生长、成熟和衰亡等阶段，自我循环与新陈代谢是其发展的客观规律，高层建筑的也应该是一个循环的体系，通过自我调节与组织能力，不断使自身功能趋于完善。自我循环设计就是对高层建筑通过自身采光、通风、温度和湿度等综合性措施，使其具有自我净化能力，让其自身污水、废气以及噪音等废弃物能够安全分解或者回收再使用。

4 高层建筑生态设计思路

城市空间为城市居民的各类活动场所，是城市居民赖以生活的基础，高层建筑的设计应该和城市内的建筑物、道路、绿地、广场以及公共服务等设施等实体以及由这些实体所构成的立体空间相融恰，建立起具备生态的建筑系统。在建设中，以绿色环保为根本,对建筑与自然生态平衡充分掌握,以最大限度来降低高层建筑的能耗。

4.1高层建筑的空间组合生态型设计

当前，一些国际化的大都市的高层建筑都有一个明显的特征，即由单功能逐步向多功能转变，单一性向综合性逐步发展。城市里的高层建筑群的总体设计、功能以及建筑艺术等都相互协调、互为补充，融为一个不可分隔的统一有机体。因此， 因此，高层建筑的空间设计首先要注重建筑空间的组合，注重节能与舒适度。高层建筑根据不同内部空间对温度、自然光以及景观有不同的要求，去努力实现温差的梯度转换，达到优化能源消耗的目的。平面空间布置是东西向双核，南北为主朝向的模式是最有效的方式。譬如法兰克福商业银行总部大厦是世界上第一座“生态型”超高层建筑。其建筑平面呈三角形，呈现三叶花瓣夹着一支花茎的形态：办公空间是花瓣部分，中间大厅是花茎部分，起到良好的自然通风功能；室内外空间的过渡与衔接趋于完美。再如北京的机械大厦是北京市横中轴线上重要景观，其建筑风格就是依据根用地与城市道路关系，建为两组建筑物组成群体，东西长、南北窄，对解决城市景观、出入口、车流及人流问题有良好的作用。

4.2 高层建筑的结构体系具备生态化 

在全球日益对城市居住可持续问题重视的今天，片面强调绿化率的城市高层建筑不应纳入生态住宅的范畴。城市高层建筑生态设计应处理好人、建筑和自然三者之间的协调关系，创造一个舒适、安全的住区，同时又能很好地保护周围的城市环境，使得住宅成为人与自然的界面，形成共生、节能、循环的协作体系。生态化的设计形式很多，譬如树的结构形式。代表建筑是加拿大多伦多BCE文化广场，此文化广场采用优雅的刚结构,通过模拟树干分叉的生长肌理,创造出两边的支柱与顶棚的弧形肋架。结构构件传力的特点通过特定的树形组合被清晰地表达出来。不但要克服了冬季“恶性风流”的滋生，而且能创造夏季良好的室外自然通风条件，同时整体建筑物视野开阔。

4.3 高层建筑的外表设计要具备生态化 

高层建筑的外表是指具有改变建筑室内外物理环境功能的建筑外围护结构，包括外墙、屋面和底层架空的楼板以及与其共同作用改变建筑室内外物理环境的附属构件，如遮阳设施、表面绿化等。建筑表皮作为内外空间的转换介质,通过室内外物质、能量、信息等交流对物理环境因子具有反射、吸收、透射和转换等作用,不同程度地改变建筑室内外物理环境的品质。建筑表皮所使用的材料及其构造方式不同,会对室内外声、光、热等物理环境产生积极或消极的影响。传统的建筑设计多关注表皮的装饰功能、视野以及表面视觉机理等的建筑学因素。而具有生态环境的建筑设计也会同时关注表皮的控制和支撑功能:关注太阳辐射热、自然光、风、人的生理舒适度、烟雾和有机化合物气体的污染等要素。 譬如利用水滨、绿地尽量减少硬地，以绿色和流水作为小气候的降温介质。代表建筑是德国建筑工业养老金基金会办公楼其建筑表皮不仅注重形式上的美感,并且能起到采光和遮阳的作用。在建筑北面,这些金属板可将顶光反射到房间内部,在南立面,设计了一个近似镰刀形的调节装置。正是这个精致的可调节构件协调好建筑表皮遮阳与采光的关系,它可在阴天时将天空扩散光反射到室内;而当阳光照射时,构件则转到垂直方向的遮阳板的位置上起到遮阳作用。 

4.4 高层建筑具备节能生态设计 

高层建筑设计中的一个全新的要求就是要实现建筑本身的生态节能。建筑师在设计时应该详细理清建筑形体系数与能量损失的关系，建筑形体系数与传热损失是正比例关系，设计中大力应用较小的形体系数应用，譬如球体形体系数，从而节约和优化潜在的围护结构建材

同时，也可以通过太阳能热水器、被动式太阳能住宅基本原理的大力应用，充分挖掘太阳能资源的利用，此外，在设计中注重前期方案到后期的物业管理策划，大力采用废弃物处理技术、建筑废弃物的再生应用、生活废弃物的集中管理、污水废弃物的沼气利用等环保科技技术。

结束语：总之，现代化都市要走可持续发展道路，做为城市的重要组成部分的高层建筑，在城市化建设中，所占的耗能比较大，影响一座城市环境的平衡，设计师应该用生态策略眼光进行不断的探讨与研究，把当代建筑学、建筑技术科学、生态学及其他科学技术充分综合利用，设计回归自然的绿色生态高层建筑。

参考文献：

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