浅谈城乡规划设计的生态建筑设计

摘要：生态建筑设计理念强调利用自然的调节能力实现对城市建筑的生态化改造，促进建筑与环境的统一。本文分析了生态建筑设计的概念与基本设计元素，围绕新材料和新技术、建筑群通风与采光设计、打造生态高技术建筑、增加城市绿色面积等层面，探讨了依托生态建筑设计发展宜居城市的具体策略，以供参考。

关键词：城市规划设计；生态建筑；通风廊道；建筑立体绿化

在2019年10月召开的中国城市规划年会中指出，应秉持“活力城乡，美好人居”的主题指导城乡规划设计的开展，推进国家空间治理体系和治理能力现代化。在此背景下，要求建筑师秉持生态建筑设计理念推进城乡规划设计的实施，在充分运用自然资源的基础上引入先进技术手段，提高城乡建设水平。

1生态建筑设计的概念与基本设计元素

1.1生态建筑设计。生态建筑又名为绿色建筑、可持续建筑，基于资源节约与节能理念指导建筑工程施工建设，力图针对传统建筑设计与施工工艺进行革新，满足现代人对于节能环保、健康生活的追求，营造舒适自然的宜居环境，提高现代人的生活品质。将生态建筑设计理念应用于城市规划设计中，强调转变传统空间规划与建筑设计模式，实现对新材料、新技术的合理利用，优化建筑采光、通风系统设计，配合高效人工技术手段加强生态景观与绿化设计，借此在保护自然生态环境的基础上，进一步提高人居环境的自然度[1]。1.2基本设计元素。首先从整体环境规划视角入手，应最大限度减少因城乡规划对自然环境造成的侵占与破坏，为居民创设良好的自然生态环境；其次是从能源资源利用角度入手，应充分将风能、太阳能等可再生能源与绿色环保材料引入建筑工程施工设计中，减少对不可再生能源的使用；再次是从建筑物设计角度入手，应合理协调建筑物的防风与通风、遮阳与日照设计，增加建筑物周围的绿地面积，逐步改善建筑小环境；最后是从建筑工程施工建设视角入手，注重引入先进施工管理理念与绿色环保工艺技术，最大限度降低建筑施工能源消耗、减少造价支出，实现经济、社会与环境效益的最大化。

2依托生态建筑设计发展宜居城市的具体策略探讨

2.1引入新材料和新技术。2.1.1新材料。①新型结构材料，采用质量轻、轴承能力强、稳定性高、价格低的新结构材料优化建筑设计，例如选取太空板作为建筑板材，具有承重、轻质、保温、隔热、隔声等使用性能；选用无梁楼板水泥发泡模壳材料作为模板，能够省去大型大梁与内柱，降低层高、减少混凝土材料与用钢量，扩大建筑有效空间。②新型保温材料，例如选取水泥发泡一体板作为外墙保温装饰材料，具有防水、防霉、防火等性能优势，相较于传统保温方法能够节约近10道工序、缩短近60%工期，且还具备美化墙体的作用。③新型隔热材料，例如采用一种三层构造的蜂窝状隔热材料，利用最外层玻璃层反射太阳光、释放热源光，利用中间空气层吸收、释放建筑内外热量，利用最内层吸收层发挥绝热作用、调节室内温度。④建筑通风设计，例如引入新窗框开关装置，用于促进建筑内部空气循环、平衡内外气流压力，并吸收尘土和有害物质、隔绝噪音，降低建筑通风能耗。⑤新型隔音材料，例如采用集PE、XPS、无纺布于一体的复合材料，通过粘结剂实现与保温层的连接，打造隔音层，起到良好的隔音、抗穿刺效果。2.1.2新技术。一方面是引入生态环保技术，在城乡规划设计的过程中最大限度减小对自然环境造成的影响与破坏，例如引入生物吸收与富集技术、生物降解技术、污染物转化技术实现生态修复，提高建筑设计质量；再如引入墙体保温技术、新能源技术减少城乡规划设计中造成的能源浪费与污染问题，实现建设绿色城市的目标。另一方面是引入数字信息化技术，例如基于电子信息技术实行智能建筑设计，利用数字技术开展家庭办公、节约土地资源，运用BIM技术降低建筑工程成本支出等，助力城乡规划设计实现降本增效目标。2.2优化建筑群通风与采光设计。2.2.1建立城市通风廊道。近年来由于资源过度开发引发的雾霾、热岛效应等问题日渐严峻，对于城市气候环境造成了严重的破坏，对此可借鉴东京、香港等国内外城市对于气候环境的研究成果，将通风廊道引入城市规划设计中。在风道规划设计上，应以城乡规划区的全生命周期用地布局作为研究样本，采用WRF软件、GIS技术实现对城市道路风向变化、通风性能的综合分析，完成一级风道口的规划布局。针对建筑组群布局形式、建筑密度、建筑单体形态进行控制引导，尽量使建筑长边与风向保持一致，确保主要建筑的迎风角度不超过30°；将区域建筑密度控制在45%以内，局部增加高层建筑的开发；利用建筑单体间的高度差构成局部挡风墙，针对大型建筑应在其中间位置留空、在裙房处设置缺口，促进局部风循环[2]。借助城市通风廊道的设计，能够有效缓解极端高温、静风等问题，营造城市内部良好的通风条件、减少雾霾与热岛效应，提升城市规划设计质量。2.2.2强化建筑采光设计建筑室内热环境将直接影响到居民生活品质与居住心理感受，对此需在建筑设计层面优化建筑外形，借助悬挑、凹凸变化的设计构造建筑的围护结构，起到遮阳、防紫外线辐射作用，减少建筑室内阳光直射与辐射造成的热量。同时，需注重优化建筑室内采光设计，利用光线收集装置、反射构件进行屋顶与中庭设计，保障自然光线能够顺利达到内部空间，既能够在冬季减少室内热量损失，也能够在夏季减少因制冷带来的能源消耗。2.3打造生态高技术建筑。2.3.1打造仿生结构形态。基于仿生学、力学、形态学原理进行建筑构造体系的优化设计，既保障营造出优美的建筑结构形态，同时又能够体现出其生态节能功能。以某城市体育场馆设计为例，该场馆以“生长”作为关键词进行建筑结构框架设计，仿照树木生长姿态建立钢结构模型，保障结构受力平衡、外形具有欣赏价值，配合蛛网的编织形态增强建筑框架结构的牢固性，打造建筑内部错落有致的网格空间，彰显出自然美与科技美；采用长余辉材料、光导纤维等节能建筑材料进行建筑表皮设计，在建筑外部形成一层保护膜，起到降温隔热作用，将建筑打造成为有呼吸功能的生命体。基于生态建筑设计理念进行建筑物的仿生设计，能够有效增强建筑形态的自然性与建筑应用的可持续性，实现打造生态高技术建筑的目标。2.3.2运用智能玻璃材料。智能玻璃设计技术主要利用高分子物质改变玻璃投射度，基于电致变色原理实现对室内温度的调节，将大面积智能玻璃应用于建筑棚顶设计中，在夏季通过降低玻璃的光线、红外线透过率，起到遮挡视线、过滤紫外线、阻止热辐射的作用，保障室内光线柔和、温度适宜，打造智能化空间环境、提高建筑节能效率。2.3.3生态高技术建筑项目实例。以“沪上•生态家”建筑项目为例，如图1所示，该建筑项目借助“生态核”的设计实现风能的充分利用，配合绿化净化系统促进室内空气流动，相较于同类建筑节能超过60%。例如在屋顶设计上，选取“追光百叶”装置安装在屋顶，利用太阳能光伏发电装置、垂直轴静音风力发电机为装置供电，可结合太阳角度变化自动转变方向，起到遮阳、增加室内采光的作用；在建筑材料选取上，采用废弃砖头进行墙面设计，将工厂废料加工成建筑石膏板，并采用竹子进行屋面压制、减少木材消耗量；此外，还利用微灌技术进行绿化植物养护，有效节约水资源，发挥环保功效。2.4增加城市绿色面积。2.4.1场地绿化。在室外环境绿化设计上，结合具体场地环境进行绿化布局设计，针对官方建筑区域采用规则式绿化设计，针对小区场地采用自然式绿化设计，配合林荫小道、花园边角使绿化场地与建筑物实现和谐统一，增强整体空间的表现力。2.4.2建筑立体绿化。在屋顶绿化设计上，采用抗腐蚀性能强的耐用材料进行建筑屋顶排水层设计，结合不同区域的土壤条件、降水情况选取乔木、灌木等植物进行跨区域种植，采用土木加固方式进行楼道、墙体处的间隙设计，选取PVC卷材安装在暗角槽处，增强屋顶绿化节点的稳定性，并选用高大植物设置在建筑阳台、房屋中间位置，起到遮阳、美化建筑的作用。在垂直绿化设计上，选取爬藤月季、铁线莲、风车茉莉等兼具美观性与攀附能力的植物进行墙体垂直绿化设计，既能够减少阳光直射对墙体造成的影响、降低室内温度，也能够起到净化空气、减少噪声污染的作用，营造良好的区域办公环境与居住环境，增强居住舒适度[3]。

3结论

现阶段以“多规合一”为代表的生态文明建设步伐持续加快，在此更应秉持“生态融城”理念推进城乡规划变革，整合自然环境与资源优势，统筹城乡建设发展与生态环境保护的多重要求，基于生态建筑设计理念推动城乡空间增长模式的创新，最终实现城镇化建设与生态环境大格局的协调统一。

参考文献

[1]蔚统原.BIM技术在建筑结构设计中的应用探讨[J].工程建设与设计，2019，408（10）：23-24.

[2]窦红艳.绿色生态建筑在城市规划设计中的应用分析[J].建材与装饰，2019（25）：132.

[3]梁晏恺.浅谈人工智能技术在建筑设计中的应用———以小库xkool为例[J].智能建筑与智慧城市，2019，266（1）：45-47.

作者:邓勇 单位:荆州市城市规划设计研究院