生态设计在高层建筑的设计分析

摘要：近二三十年来，伴随着城市建设的加速，高层建筑迅速在大中型城市迅速普及。高层建筑能够提高土地利用率，改善城市环境，有利于城市的建设与发展。然而其自身建设对于资源的消耗对社会和环境造成了一定的压力，这就需要建筑师以建筑的生态性为设计的出发点，在高层建筑的设计与整体规划中注入生态设计理念，为城市居民提供更加舒适的居住与办公场所。基于此，本文从生态建筑的角度对高层建筑生态设计理念进行了分析，并探讨了生态设计在高层建筑设计中的应用。
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
生态建筑的标志是健康、绿色与可持续性。其设计是通过当代建筑学、人工环境学以及生态学多方面学科的综合利用，将建筑打造成一个生态系统，让物质与能源在此生态系统中有效而有秩序地进行循环和转换，达到为城市居民提供低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境的目的。
1.2生态建筑设计的要点
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。其设计目的首先是让人、建筑以及自然三者和谐相处，为城市居民创造宜人的环境。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。即在生态建筑在选址立项时，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有机地融为一体；二是生态建筑的设计方案要突出个性化。生态建筑的根本是环境，但也要注重自身的设计，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，有机结合建筑平面设计、立面造型以及周边的环境，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的各类需求，体现出舒适度等多方面优势；四是生态建筑要体现建筑节能化。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，注重节能降耗。
2 高层建筑对城市的影响
随着我国城市化的迅速发展，城市的规模与人口总量迅速扩大，高层建筑的优势充分地展现了出来，其对城市土地的利用率的提高，城市空间的集约使用起到了巨大的作用。但是，密集的高层建筑群在带给我们利益的同时，各个方面产生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
由于高层建筑物的自身形体都比较庞大，遮挡了居民的的视线，同时其产生的落影也导致周围房屋、街道等其他设施长年处于阴影之中，使其性质发生改变，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，较为突出的是风环境的复杂性。风经过高层建筑时会收缩气流，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感觉不适，而且对其周围的建筑与居民的出行造成了严重影响。
2.3高层建筑会导致“城市热岛”效应的发生
高密度的城市高层建筑，其表面与内部的热环境受受外界气候变化影响显著，导致居民对空调的大量使用和依赖，这些空调排出的热量使得街道温度急剧升高，进而形成“城市热岛”效应。人工热排放的加大致使 “热岛效应”格外明显。据相关资料，我国很多城市的市区夏季气温比城市周边地区高出1℃到3℃。同时，由于一些大城市的高层建筑规划不合理，或其的组成的街道方位的缺失，导致了该区域会空气质量越来越差，甚至会造成各类疾病的发生。
2.4 高层建筑影响声环境
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，熙熙攘攘的街道产生了大量的交通噪声与生活噪声，这些噪声被高层建筑阻挡难以扩散出去，甚至会被反射形成回声，严重影响了城市的声环境。
综上所述，高层建筑迫切需要生态设计理念的融入。建筑师应根据城市规划和设计的要求，将高层建筑与其周边环境相协调，利用生态策略进行设计，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，为城市居民创造和谐绿色的城市生活环境。
3高层建筑生态设计理念
当前，生态设计是高层建筑发展的主流与趋势，它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，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。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的不足，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，必须遵循摄取自然阳光与自然风为基础自然体系设计原则。
3.3 自我循环设计
不论哪一种高层建筑，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，让其自身的污水、废气以及噪音等废弃物能够安全分解或者回收再利用。
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，高层建筑在建设中，应以绿色环保为根本，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，都市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，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。高层建筑需要根据内部空间对温度、自然光以及景观有不同的要求，努力实现温差的梯度转换，达到优化能源消耗的目的。譬如法兰克福商业银行总部大厦，整个建筑平面是呈现三角形分布的，其形状好似三片花瓣围绕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；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
高层建筑是城市经济繁荣和社会进步的标尺。当前伴随着对可持续发展的愈加重视，人们大幅度的对城市进行绿化，包括高层建筑的绿化。但是绿化并不等于生态，生态高层建筑需要在结构设计上通过与建筑、设备施工的密切配合，大力采用新技术、新工艺和新材料。达到安全适用、技术先进以及经济合理的目的，同时，在设计上对结构选型和构造需特别注重，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案。
4.3 高层建筑的外表设计具备生态化
建筑物的外表应该像某些动物的皮肤一样，不但能起到保护与调节内部温度，而且能够排除内部不新鲜的空气。这就要求建筑师在设计高层建筑的外表时，要充分体现其生态化的功能。在材料采用与设计构造注重太阳的辐射强度，风环境以及适宜居民的生理条件，同时也会将高层建筑自身产生的烟雾与一些有机化合物气体及时排除。代表建筑是德国建筑工业养老金基金会办公楼，这所建筑的建筑北面表皮,装有可以反光的金属板，将光线反射到高层建筑的内部，在建筑物的南面，装有一个调节装置，根据需要来调节建筑表皮遮阳或者采光，在天气灰暗时，能够将天空扩散光反射到建筑物内部，在阳光较为强烈时，其装置的遮阳板能够根据需要遮挡阳光。
4.4 高层建筑具备节能生态设计
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，在设计中大力应用较小的形体系数，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，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，充分利用太阳能资源。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。
结束语：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，影响了城市环境的平衡。基于此，设计师应该用生态策略的眼光进行不断的探讨与研究，综合利用当代建筑学、建筑技术科学、生态学及其他科学技术，设计回归自然的绿色生态高层建筑。
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