高层建筑设计中的绿色技术的应用

【摘 要】随着社会的进步与科技的发展,人类对于住房要求不断提高,住房建设正在如火如荼的建设当中.在节能环保低碳的建筑设计宗旨下,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.超高层建筑中,采用绿色策略进行设计的本质,是通过生态文明建设和实践科学发展观的主要方法,目的在于实现人与自然、建筑的和谐统一发展.本文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,从多方面对高层建筑设计中的绿色策略进行分析和探讨.

【关 键 词】高层建筑；建筑设计；绿色技术；应用

在当前的提倡低碳环保、节能减排的社会中,建筑工程要求做到人、自然和建筑的和谐统一发展要求.不仅促进经济效益、社会效益和环境的协调一致发展,同时要确保国民经济与生态环境的可持续发展.我国的人口密集、人均土地占有率相对较低,高层建筑具有它的现实意义.由于我国城市化起步晚,高层建筑设计作为城市空间中的一道独特风景,随着生态环保观念和可持续发展观念的介入,在建筑设计现阶段的工作中越来越注重对绿色策略的引用,许多建筑师都在以各种方法尝试着将“绿色”技术运用到建筑设计之中.

一、高层建筑低碳节能设计的必要性

随着我国国民经济的快速发展,新时代下,人们面临着资源危机和气候变化的双重挑战.随着人口的快速增加,土地越来越珍贵,在工程项目的施工设计中对节能、低碳、环保和可持续化的应用越来越受到人们的重视.在当前土地资源紧缺情况下,因为高层建筑占地更少,可以节省更多空间进行绿化,并改善城市环境,尤其是高层建筑在城市的标志性和象征性使人们对它难以忘怀,它的作用是其它建筑形式无法取代的.高层建筑设计中是将节省地面资源和室外环境相统一,做到能源与节能的统一利用,节水与水资源的合理利用高层建筑在实现土地高密度开发时具有很强的现实意义,建设绿色超高层建筑已成为社会发展的一种必然趋势.

然而高层建筑体形庞大,容积率过高,相邻建筑互相遮挡,不通透,形成大面积阴影区,从而使城市人居环境质量下降,市中心人口膨胀、交通拥挤.除此之外,设计者往往贪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略了对于生态环境的保护.建筑设计节能意识淡薄,造成高能耗、低效益,影响建筑使用效率,浪费巨大.因此,高层建筑的低碳节能设计是当代建筑设计的重要问题.

二、绿色生态型高层建筑设计理念

绿色生态型高层建筑设计是指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.

（1）运用自然体系设计理念

高层建筑设计中运用自然体系,目的是为了最大限度地利用自然采光和通风,创造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.在现代高层建筑设计中,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.

（2）舒适化的设计理念

随着时代的发展,人们对生活、工作环境的品质要求也逐步提高,关注建筑功能的舒适性,提高人们的生命质量成为建筑智能化的主要发展方向.当代建筑学、生态学及其它科学技术成果的综合,为建筑创作提供了新的设计思维.健康舒适的环境概念是指优良的空气质量、温湿度、视线、声音环境,避免对于人体有伤害的辐射、电波、气体.

（3）自我调节的设计理念

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.

三、绿色生态型高层建筑设计要点

绿色生态型高层建筑设计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,在节能、低碳的趋势下,建设绿色超高层建筑已成为必然趋势.然而,超高层建筑绿色生态技术的设计与应用与普通绿色建筑有较多不同之处.

（1）空间组织

高层建筑代表整个城市的发展水平,在城市化发展中具有着代表性和象征性,在高层建筑设计中对于造型和空间组织的设计显得尤为重要.高层建筑设计中要本着绿色设计的理念,尽量少的采用大面积玻璃幕墙,从而减少光污染.减少形成高压风带和风口,并与周围现有建筑相协调,整体形成有韵律感的错落关系,共同构筑起丰富多彩的市界面.

（2）结构体系

高层建筑高耸挺拔,对结构设计是个不小的挑战,地震作用是决定选择其结构体系的关键.根据超高层建筑结构的复杂程度和不规则性,确定结构抗震性能化设计的合理性能目标,采用弹性、弹塑性的方法进行公析,对结构不同部位采取不同的加强措施.结构体系为全现浇钢筋砼结构体系,主楼平面呈切边三角形,利用楼、电梯间墙体形成内筒.

（3）建筑生态化

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.

（4）建筑节能

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.

（5）“表皮”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,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,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.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.位置上起到遮阳作用.

高层建筑的特点为大容量高密度,这是高层建筑在满足节地、高效率以后不可避免会产生的问题,集约式的聚居模式必然在某些方面会降低其使用的舒适性.因此,具有持久性意义的超高层建筑必定建立在整体性基础上,促进环境优化,注重效益和效率,关心能源利用及可持续发展,启发进步的美学.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,建立屋顶绿化、室内绿化在内的立体多层次绿化体系,从能源、材料等方面研究生态原则的运用,使高层或超高层建筑得到进一步发展.

[4]楼国山.建筑平面为正多边形的旋转形体高层、超高层建筑设计研究[A].第二届结构工程新进展国际论坛论文集[C].2008