绿色生态建筑设计的理念及趋势

摘要：绿色生态建筑设计已然成为现代高层建筑设计的一种潮流和发展趋势。本文结合笔者多年建筑设计实践,详细阐述了现代城市绿色生态型高层建筑设计理念和具体思路,并结合实例,从多方面对绿色生态型高层建筑设计要点探析进行了探析和说明。

关键词：高层建筑生态设计 建筑设计可持续发展

1概述

高层建筑发展到今天已成为业内外人士争论的焦点，因为高层建筑在施工建造过程中的确消耗大量的资源和材料，在运行过程中也耗费大量的能源并排出大量的废弃物，从节能的角度存在较大的弊端。因此，绿色生态建筑设计已然成为现代高层建筑设计的一种潮流和发展趋势。

2 绿色生态型高层建筑

2.1什么是绿色生态型高层建筑

绿色生态型高层建筑，其实就是将建筑看成一个生态系统，通过组织(设计)建筑内外空间中的各种物态因素，使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换，获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境。

2.2绿色生态型高层建筑设计的标准

2.2.1是在建筑工业中实现高效、节能。具体到建材产品，使用再生、不产生副作用的建材产品。

2.2.2建材的研发应更多地致力于可再生的建筑材料，并尽快扩大这种材料的使用范围。

2.2.3注重工程建设中的能源节约。尽量使用节能降耗、能够再生的天然材料。

2.2.4建材原料从使用到回收是否影响环境的污染，也是划定生态建筑的重要标准。

最关键的是，充分利用环境和资源所提供的条件，将生态策略应用到建筑设计中，采取相应的建筑技术和措施，创造出符合生态规律的建筑形态，从而创造一种崭新的、健康的、富于生气的办公或居住的建筑模式。

2.3绿色生态型建筑设计应具备的设计理念

2.3.1舒适化的设计理念

随着时代的发展和技术的进步，人们对生活和工作环境的品质要求也逐步提高，关注建筑功能的舒适性，以改善人们的生活工作环境，提高人们的生命质量成为建筑智能化的主要发展方向。

（1）健康舒适的环境概念是指:

优良的空气质量

优良的温湿度环境

优良的光、视线环境

优良的声环境；

（2）建筑设计方法

使用对人体健康无害的材料，减少VOC(挥发性有机化合物)的使用，对危害人体健康的有害辐射、电波、气体的有效抑制。

充足的空调换气，对环境温湿度的自动控制。

充足合理的桌面照度，防止建筑间的对视以及室内尴尬通视，

建筑防噪声干扰，吸声材料的应用

2.3.2运用自然体系设计理念

高层建筑设计中运用自然体系的目的是为了最大限度地获取和利用自然采光和通风，创造一个健康、舒适的人工环境。阳光和空气始终是人类赖以生存的物质条件。但照明和空调人工技术的普及和发展，使得自然体系的运用受到忽视，同时也对建筑环境产生了负面的影响。人们如果长期处于人工环境中易出现“病态建筑综合症”及“建筑关联症”，如疲劳、头痛、全身不适、皮肤及黏膜干燥等等。

因此，在现代高层建筑设计中，应注重自然采光和自然通风与高新技术手段的结合。自然通风可利用现代空气动力学原理，采用风压与热压及二者结合等多种途径实现；在自然采光方面，保证良好的光环境同时，为避免直射眩光和过量的辐射热，可采取多种创新方式。

2.3.3自我调节“生命体特征”理念

从高层建筑的“生命周期”来看，从决策过程设计过程建造过程使用过程拆除过程，表现出类似生命体的那样的产生、生长、成熟和衰亡的过程。同所有生命体一样，高层建筑应当具备自我调节和组织能力以利于自身整体功能的完善。这种自调节一方面是指建筑具有调节自身采光、通风、温度和湿度等的能力，另一方面建筑又应具有自我净化能力，尽量减少自身污染物的排放，包括污水、废气、噪音等。

3 绿色生态型高层建筑未来的趋势

建立生态的建筑系统是一项综合的复杂的任务。实际上，建筑与自然环境的协调统一，一直都是建筑师探讨的课题。因此，在生态设计理念下，建筑设计时应注重营造完整的生态系统，注重建筑与自然生态的平衡，同时最大限度考虑建筑节能，具体发展趋势如下

3.1注重生态型高层建筑空间组合设计

高层建筑空间设计，要综合考虑到建筑空间的组合，庭院空间利用，工作场所的布局特征和空间的经济性问题。而生态设计要求空间分区应进一步考虑节能和舒适度的需求。建筑内部不同的空间对温度、自然光和景观的要求是不同的。如普通办公室对温度要求苛刻，其次是会议室和多功能厅，门厅、走道和楼梯交往空间等对温度的要求相对较低。因此交往空间可以作为内外环境的缓冲区，它的设定温度可以更接近室外，从而形成了室内外温差的梯度转换。这不但可以优化能源消耗，亦能减轻人们对室内外剧烈的温度变化造成的不适感。

生态设计对传统设计实践的发展是:从功能分区、动静分区进一步扩展到光、气、舒适度的环境缓冲分区。生态化设计在确定交通核位置时,不仅仅出于经济性和结构均匀性的考虑,也出于热工效应和环境舒适性的考虑。最有效的平面空间布置是东西向双核,南北为主朝向的模式。这样,电梯厅、楼梯和卫生间有了自然的采光和通风及朝外的视野。

3.2建筑物结构体系的生态化

人类的建筑活动自古以来就在有意识或无意识地涉及生态问题,人类文明是在模仿自然和适应自然规律的基础上不断发展起来的,因此建筑创作需要不断地从自然界中汲取灵感。建筑结构形态对自然界的模仿不仅蕴含着高超的技术含量,而且还体现出极富张力的美学特性,采用与生长环境相适应的结构是最佳的结构形式。

3.2.1树的结构形式:根、树干、树枝组成的支撑体系,不但可以支撑起植物的重量,抵抗水平荷载,以最合理的方式传递力,同时,还保证了植物的健康成长,在错落有致的树枝、树杆间保证每个部分充足的日照。树的形式一直在被不断地反复探索。如西班牙建筑师卡拉特拉瓦追求的是运用理性的手段传达出结构的动势,他设计的加拿大多伦多BCE文化广场中庭采用优雅的刚结构,他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。使观赏者凭借着常识和经验,可以自然而然地产生这种类比的心理。

3.2.2竹的结构形式:竹子具有外直中空、劲节挺拔的外形。从生物力学的角度来说,竹子直径与高度之比如此悬殊,而能在劲风中不屈不挠,原因是其中空和节段的结构。李祖源把从竹子“节节相生之形”“空为大川的竹之本质”应用到101大楼设计中。101大楼由8层段组成,外形似塔,更似节节相生的竹子。正如“中空”的竹节,大楼内部挑空处理,使其结构可承受2500年回归周期的大地震,并可承受17级60m/s以上的风速。

3.3建筑物的“表皮”生态设计

“建筑表皮”是指具有改变建筑室内外物理环境功能的建筑护结构,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。

2003年在托马斯•赫尔佐格设计完成的德国建筑工业养老金基金会办公楼中,片状金属板在立面上的应用是该设计的一个特征。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。

3.4在建筑形态设计时应着重考虑生态与节能

绿色生态型办公建筑的形体应该是有利节能的。建筑师熟悉建筑形体系数与能量损失的关系。球体的形体系数最小,其次是圆柱体,再次是方柱体。形体系数是影响建筑热量得失的重要因素,建筑形体系数越大,传热损失就越大。较小的形体系数不但有利节能,还意味着潜在的围护结构建材的节约和优化。

4结语

综上所述,绿色生态型高层建筑设计是建筑实现未来可持续发展的一种设计方向。除了从“绿”字下手,建立了包括屋顶绿化、室内绿化在内的立体多层次绿化体系,我们还应从能源、材料等方面研究生态原则的运用,试图实现建筑学更广泛意义上的生态化,从而趋利避弊,使高层或超高层建筑得到进一步发展。