高层建筑设计与生态建筑设计探讨

［摘要］高层建筑已成为现代经济发展的必然产物，现今高层建筑的结构设计与搭建技术已经得到了极大的改善。随着可持续发展理念逐步深入人心，生态环保成为了未来建筑设计的发展方向。然而现阶段的生态建筑仍然由于设计片面性、结构单一性等原因未达到理想的设计效果。本文以生态建筑理论作为切入点，分析高层建筑在生态设计方面的改进策略，以此促进社会与环境的和谐发展。

［关键词］生态建筑学；高层建筑；设计方法

1生态建筑研究综述

1.1生态建筑必要性

近些年来，城市化进程加快的同时为生态环境改善带来了不小的挑战。研究生态建筑学需要多学科交叉的知识体系与大额的资金投入，这就对施工人员的素质提出了较高的要求。我国在生态建筑研究方面与发达国家存在不小的差距，必要时可以借鉴西方的先进理念研究，形成适应我国国情的特色生态建筑理念。生态建筑学是指结合现代化科学技术手段对建筑进行生态化设计，包括对阳光、植被、通风、排水等方面进行合理的结构设计，从而能够充分利用自然环境进行建筑物的生态调节，在保护环境的同时提升人类的房屋居住体验。在生态理念下建造的高层建筑，具备建筑寿命长、技术要求高、建筑物因地制宜以及经济回报率高等优点。在实际的建造过程中，选择节能环保型的材料，采用高科技支持下的施工技术，并且要对施工的全过程进行有效合理的监督管理，使得建筑物在功能和生态上达到统一。生态建筑理念下的建筑物可以与周围的环境相统一，二者和谐相处，在建造时要依据地形、温度、水土等因素选择合适的搭建技术，制定科学的设计方案，并且根据施工进度进行反馈从而及时调整改进，保证建筑的生态性和实用性。尽管在建造时生态建筑需要投入大量的时间、资金和人力，但是与普通建筑物相较，其可以满足持续性发展的需求，带来更高的经济回报和社会效应。

1.2高层建筑发展现状

高层建筑的技术现今已经发展成熟，但在高层建筑的整个建造周期中，各阶段均会对生态环境造成一定程度的破坏。比如说，在施工准备阶段，开采原材料会造成地表破坏，同时开采过程中会造成空气粉尘污染；在材料的再加工过程中，会产生废水废气和各式固体垃圾；材料的运输和储藏过程中会造成能源损耗与设备老化的问题；在实际施工过程中，也会造成噪音污染、交通拥堵、光污染等问题；施工完成的使用过程中，建筑垃圾、生活垃圾、污水排放等均会造成对环境的二次污染。对环境的破坏程度详见表1。这样漫长的建造周期对生态环境造成极大的破坏。因此，需要在满足人类舒适居住的条件下不断对建筑物的生态性进行升级改造，寻找高层建筑与生态环境之间的平衡点。

2高层建筑设计中的生态学原则

2.1可持续化发展原则

可持续发展是我国基础的科学发展观之一，这也是我国所有行业均需遵循的基本原则。高层建筑也需要秉持这项基本理念，要同时考虑建筑的生态性和适用性。要在满足人性化要求的同时符合对环境的可持续性建设。尊重自然，因地制宜地利用本地环境的优势，建造高质量的高层建筑。建造前要对人口分布、资源分布、当地发展状况做出详尽的调查，减少破坏的同时保留当地环境的特点，设计出最符合当地环境的生态建筑。

2.2科学合理化原则

高层建筑的基本原则是居住安全性与房屋稳定性，在设计时必须充分考虑到建筑物的结构合理性。在生态建筑学中，需要将固有的建造技术换做节能环保的绿色技术，并使用环保材料，在合理的基础上将生态理念与高层建筑充分融合。比如说，由于建筑物楼层数量较高，一旦发生如地震或火灾等自然灾害，会威胁到高层居民的人身安全。因此高层建筑必须加强抗震结构设计，在保温材料、防火材料、电梯设备等硬件设施的采购上，进行科学规划合理采购，保证建筑物的安全环保性能。

2.3以人为本原则

生态建筑是为了在保护自然环境的同时为居民提供舒适的可持续的生活环境，使设计的美感与环境的美感相交融，以居民使用体验为中心，因此“以人为本”也是其基本原则之一。比如说，在高层建筑排水设计时，系统规划水资源的循环运用，在屋檐搭建雨水收集组件，将收集来的雨水冲马桶或者浇植被，极大地提升水资源的使用效率。在以人为本的生态建筑理念下，循环使用自然资源，促进房屋建筑业与自然环保概念的融合。

2.4品质至上原则

科学技术已成为推动建筑行业发展的主要因素，也是增强人类可持续性发展的必要条件。生态建筑不仅需要与科技充分结合，还应该在合理规划的前提下，将高层建筑的品质放在首位。突出生态性原则与艺术化效果，满足不同居住人群的审美需求，比如说中式审美、现代化审美、古典风审美等等，从而进一步提升建筑物的整体品质。艺术价值在生态建筑学中也占有很大的份额，生态与艺术交融的过程，可以促进建筑行业的进一步发展，从而创造更有竞争力的生态建筑物。

3高层建筑设计中的生态应用策略

3.1朝向设计

高层建筑设计中的朝向与生态建筑设计有着极大的关联，因此在结构设计中要重点关注建筑物的朝向设计。根据不同地域的经纬度与太阳直射角度，进行精密的数据计算，科学合理规划建筑物的朝向问题。合理的朝向可以保证高层建筑内有充足的光照和良好的通风，这样可以减少屋内电灯以及空调的使用，保证空气流通还可以加速衣物的风干，减少烘干设备的使用，使自然资源利用最大化，从而达到节能减排的目的。在实际施工过程中，仔细调查建筑物的周边环境，合理测量建筑物群的间距，满足室内各个房间的采光需求。比如增大窗户的面积，增设竖向的遮阳格栅栏，遮阳格具体如下图1所示，提升建筑物的光能及风能利用率。

3.2平面设计

在高层建筑的生态化设计中，建筑物的整体结构也起到了重要的作用。在实际施工中要具体分析建筑的体形系数和散热化比值数额，建筑物的体形占比越大，屋内热量散失越快也越多。因此，在设计建筑物的外观时，要尽量采用简约大方的设计方案，摒弃繁杂华丽的建筑设计，从而使屋内的热量不会过快流失。在整个平面设计方面，要合理安排屋内各设施的位置，可以将电梯和机房等使用频率低的房间置于采光程度稍微偏差一点的位置，以增强日光的利用率，还可以设计空中庭院结构来提升建筑物的整体通风效果。这样可以从基本结构上改善资源的利用率。

3.3绿化设计

要注重对高层建筑周边的绿化体系设计，提高建筑周边绿化环境可以提升空气洁净度，形成微生态循环，更能够合理调节建筑物周边的空气湿度与气温变化幅度，提升建筑物外部的整体环境。在屋外采用美观的绿植设计，如下图2所示，小区内的高层建筑被绿植所围绕，并且加入喷泉、凉亭、篮球场等人性化设计，在改善环境的同时增强建筑的宜居性。同时，屋内也可以搭建露天的阳台，建造阳台区域的花草植被，室内也可以加入植物电视墙等设计元素。具体的参数项目如表2所示。室外与室内相呼应，构成完整且立体的绿化氛围，从而极大程度上为节能环保做贡献。

3.4遮阳设计

在合理规划建筑物朝向增强光能利用的同时，也要注意高层建筑的遮阳设计。高层建筑要在窗户区域设置合理的透光率，根据个人需求设置不同的建筑遮阳度。在室内搭建合理的遮阳区域可以减少室内的能源损耗，从而使建筑物保持内部稳定的生态循环。因地适宜，结合高层建筑的实际高度，配备节能窗户和节能墙体。窗户要求隔绝外界的噪音污染并且具备优良的防风效果，因为层数越高，屋外的风力越大，紫外线污染也越严重。除窗户材质，设计人员还要重视窗户边框的反光度，还有窗户的遮阳系数、可见光投射系数等数值，以使遮阳效果达到最大化。

3.5节能水循环设计

除了光能和风能，水资源是日常生活中必不可少的资源。现今节约用水理念已融入人们日常生活中，但若不在房屋设计源头上根本性解决水资源的循环利用问题，便达不到最大化的节约用水。设计人员要结合当地的气候条件、河流海洋等水源以及房屋内部结构，设计可以循环利用给排水系统，将给排水系统与雨水系统相结合，实现雨水雪水与中水的屋内循环利用。比如说用雨水为花草浇灌，用洗漱完的中水冲洗马桶等等。系统地将雨水和中水合理收集起来，除生活使用外还可以经污水处理系统分层过滤，重新投入使用。水资源的循环利用可以解决水资源匮乏的问题，雨水收集处理系统也可以将自然资源利用最大化。除了用于人们的日常生活，还可以用于消防用水、道路喷洒等方面，节约水资源，节能减排，提升高层建筑物的建设品质。

4结束语

生态化高层建筑需要多领域人才的交叉协作。为了实现未来建筑行业和生态环境的协同发展，必须采用先进合理的建筑设计理念，遵循节能减排、人与自然和谐发展、以人为本的设计原则，积极做好高层建筑的朝向设计、平面设计、绿化设计、遮阳设计、节能节水设计等方面，为高层建筑搭建和谐的生态循环系统，促进高层建筑行业的可持续发展。

参考文献

[1]李倩倩.生态建筑学在高层建筑设计中的应用探究[J].住宅与房地产，2018（16）：104.

作者：储惠忠 单位：兰州市城市建设设计院