浅析生态高层建筑设计

张翠

摘要：通过当代建筑学、人工环境学及生态学等多方面学科的综合利用，将高层建筑设计打造成一个生态系统，让物质与能源在生态系统中有效有秩序地进行循环或转换，达到为城市居民提供一种低耗、无废、无污、生态平衡建筑环境的目的。

关键词：城市化；高层建筑；生态设计；可持续发展

随着城市人口的高度集中，在城市化水飞速发展的同时城市用地日益紧张，住房紧张的问题越来越严重，传统意义的住房已满足不了人们的需求。在这种情况下，高层建筑因运而生。所以高层建筑是社会生产需要和人类生活需求的产物，是现代工业化、商业化和城市化的必然结果，然而就在建筑不断跨越新高度的同时，其设计、建造不顾自然生态环境，缺少节能意识和地方气候特色，成为了高层住宅设计的缺陷。

城市高层建筑生态设计应处理好人、建筑和自然三者之间的协调关系，创造一个舒适、安全的住区，同时又能很好地保护周围的城市环境，使得建筑成为人与自然的界面，形成共生、节能、循环的协作体系。

一、高层建筑在城市化建设中的不利影响

高层建筑作为城市化过程中对于城市人口向城市集中，城市数量增加、规模扩大的一种应对，其本身是城市空间结构集中的产物，它往往能够提高城市土地的利用率，有利于空间的集约使用，但同时设计不当的高层建筑给城市生态环境会带来很多负面的影响。

1.巨大的体型形成阴影区

由于高层建筑自身体量巨大，在日照下的落影很大。这些阴影在很大程度上改变了周围地区的性质，遮蔽阳光对附近的房屋，街道带来很大的影响。以各地区为例，大量高层建筑集聚的CBD区域，建筑之间相互遮挡，甚至使周边一些多层建筑常年处于阴影之中，造成空间品质上的影响。

2.改变局部小气候

在高层建筑集中的地区，局部小气候会发生一些异常的变化，比较明显的是风力环境的复杂性，比如风速的加大，造成强气流，形成“峡谷风”；产生气旋涡流，形成旋风；风吹到高层建筑上，一部分气流向下，影响地面建筑和行人。

3.产生“城市热岛”效应

城市中心高层建筑聚集，由于建筑密度大，容积率高，空调等人工热排放加大，“热岛效应”十分明显，夏季市区气温高于城市周边地方。据资料显示，在各高楼林立的区域内，夏季平均气温高于市郊1.6℃，这样的区域总面积达100多平方公里。这样不利于城市污染物的排出，长时间的大气污染容易导致各类疾病的滋生。

二、城市化进程中的高层建筑生态设计策略

如今，以生态的策略进行城市中高层建筑项目的设计早已迫在眉睫，但如何真正做到系统性的、整体的对待高层建筑的生态设计以达到利于城市可持续发展的目标仍然需要去探索。各地区的快速城市化需要设计者对高层建筑的生态性设计做出了整体的研究，目的在于减少高层建筑对所在区域所带来负面环境影响，以及改善生物圈和减少不可再生资源的消耗。

1.城市设计层面——合理规划高层建筑布局，与城市空间结构相协调

高层建筑以其庞大的体量对城市的局部地区及整体都会产生重大影响。它的布局得当与否会对城市的正常运转，与城市空间环境起到影响。通过容积率等规划指标控制高层建筑的密度，避免局部地区过分密集，除容积率外应再加上一项空地率作为补充。它反映了基地的空地比值，既保证土地使用的经济效益又留有空地。

高层建筑设计过程中，应考虑各个季节太阳的高度和方位，考虑阴影对于周边环境的影响，方案需遵循城市规划与城市设计所制定的导则，确定建筑的朝向和主要立面的设计，并应用计算机技术的协助使用计算机系统对日照效果进行分析以确定最佳的高层建筑位置。

2.建筑设计层面——内部空间的合理组织

生态高层建筑的设计最关键问题是建筑内部的空间组成和布局，对生态优化而言，建筑内部空间应具备适应冬寒夏热的能力，以减少能量消耗和室内的不舒适性，生态设计应注意以下几点：1）建立一个通畅、直接的自然通风体系，确保每个房间的各个方位点有良好的通风；（2）建立生态高层建筑的温度分区规划。

3.生态设计技术层面——生态建筑的标志是健康、绿色与可持续性

高层建筑生态设计技术必须兼顾冬寒夏热两个不同条件的制约，当今科学技术水平的提高为建筑技术对不同气候条件的适应性、可控性提供了可高层建筑生态设计技术涉及如下领域：

（1）环境控制：主要是指建筑声学、光学、热学等问题，高层生态建筑尤应重视以上问题，以良好的隔声、防噪音能力、以充分的自然采光的应用、以高效的保温隔热效果来提升住宅的居住质量。

（2）绿色与环保型建筑材料：高层建筑受荷载、高度的影响，轻质、节能、性能好的外围护材料开发将是一项十分重要的问题。

（3）节能建筑技术的应用：通过太阳能热水器、被动式太阳能建筑基本原理（直接受益式、蓄热墙式、附加日光间式等）的应用，充分利用太阳能，挖掘高层建筑利用太阳能资源的可能和长处，对于太阳能应用而言高层建筑将有更大的潜力。

（4）中水资源的再生和利用：对于一个高度发达的城市而言，水资源的匮乏将愈益显现，高层建筑的夏季日用水量急剧提高，由于水资源的无级使用，使其浪费巨大，生态住宅通过生态体形、空间设计，在高层建筑顶部、中部设置中水贮存系统，收集雨水来灌草或通过水资源的分级使用达到再生、节约的目的。

（5）生活区废弃物的处理：高层建筑居民的高密集居住模式，其可观的废弃处理将是生态技术一项必不可少的内容。

三、生态高层建筑设计理念

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。高质量和高效率建筑环境的创造，始终应当是建筑创作的目标。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。应对的建筑设计方法：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，吸声材料的应用等等。

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。

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節自身采光、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。

结语

高层建筑是人类生活都市化、现代科技高速进步和社会发展的必然产物，体现了人类文明及高效率，可持续的城市化发展之路任重而道远，高层建筑作为城市化建设中的耗能大户值得我们用生态策略去进行设计研究。世界高层建筑群体的案例告诉我们只有通过整体的系统科学的方法运用生态原理进行分析，才能切实的将高层建筑的生态化设计落到实处，促进城市的可持续发展。

参考文献：

[1] 夏海山.城市建筑的生态转型与整体设计.南京.东南大学出版社.2005

[2] 周若祁 西安建筑科技大学绿色建筑研究中心.绿色建筑.北京.中国计划出版社.1999