基于綠色建筑理念的超高層建筑設(shè)計(jì)

王 力 顏舒婷

(1.中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007； 2.中南大學(xué)，湖南 長沙 410075)

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基于綠色建筑理念的超高層建筑設(shè)計(jì)

王 力1顏舒婷2

(1.中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007； 2.中南大學(xué)，湖南 長沙 410075)

介紹了綠色建筑在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并基于綠色建筑的設(shè)計(jì)理念，從仿生形態(tài)、建筑基底、建筑自遮陽等方面，闡述了綠色建筑設(shè)計(jì)在超高層建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)化策略，有利于降低建筑能耗，保護(hù)城市環(huán)境。

綠色建筑，超高層建筑，仿生形態(tài)，光照

1 研究背景

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，越來越多的人口向城市聚集，伴隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的負(fù)面影響是土地資源供應(yīng)的緊張，超高層建筑也隨之應(yīng)運(yùn)而生，這很好的解決了土地資源供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。超高層建筑被視為城市的地標(biāo)，體現(xiàn)著現(xiàn)代技術(shù)、材料的最新成就，同時也是形式美，結(jié)構(gòu)技術(shù)，地域文化等綜合的體現(xiàn)。但是隨著城市超高層建筑的增加，其負(fù)面影響也越來越突出，例如建筑層高，交通擁堵，環(huán)境破壞，人與自然的隔絕，建筑微環(huán)境較差等等，這開始使得人們越來越重視超高層建筑的綠色化，如何減少建筑成本，減少對環(huán)境的影響等等，成為十分值得研究的課題，因此將綠色建筑理念融入到超高層設(shè)計(jì)當(dāng)中是十分必要的。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外的相關(guān)研究

在國外對于綠色建筑的研究相對于比較完善，馬來西亞建筑師楊經(jīng)文，他是生態(tài)建筑的倡導(dǎo)者和生態(tài)建筑理論的創(chuàng)立者，出版了大量關(guān)于綠色建筑的文獻(xiàn)及專著，其中《設(shè)計(jì)結(jié)合自然》《綠色摩天大廈》等專著都十分有針對性的對綠色建筑的理論及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)做出了研究和分析。在他的建筑作品中也從多方面體現(xiàn)了他對綠色建筑的理念。除此之外，許多發(fā)達(dá)國家建立了自己國家特色的綠建評價體系：美國能源部建筑技術(shù)《聯(lián)邦零能耗高性能綠色建筑研究發(fā)展規(guī)劃》《能源安全與獨(dú)立法案》《聯(lián)邦零能耗高性能綠色建筑研究發(fā)展規(guī)劃》《建筑技術(shù)項(xiàng)目2008—2012規(guī)劃》；瑞典能源署自助機(jī)構(gòu)(FEBY)頒布低能耗方面法規(guī)文件；日本建筑無綜合環(huán)境評價體系等。

2.2 國內(nèi)的相關(guān)研究

相較于國外在這方面的研究，國內(nèi)的相關(guān)研究起步較慢，始于20世紀(jì)80年代左右，雖然提出了一系列關(guān)于此類的法規(guī)、評價體系、標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)營模式，但研究依舊處于初級階段。隨著研究的不斷深入，我國在綠色建筑方面做了很多深入的研究和分析，并借鑒和引用了大量國外的理念和實(shí)踐。并陸續(xù)的出臺了適應(yīng)于我國氣候條件等各方面因素的評價體形，包括《中國生態(tài)住宅技術(shù)評估手冊》《綠色奧運(yùn)建筑評估體系》《綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》等等。另外我國也有許多專家學(xué)者對于該課題也進(jìn)行了研究，2010年沈馳發(fā)表的《“建筑”行為——綠色建筑的空間策略》以我國南方地區(qū)為例，通過案例的分析詳細(xì)的概括了5種綠色設(shè)計(jì)策略。劉煜發(fā)表的《青海省地域適宜性綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建研究》通過對青海氣候、資源、文化等方面的分析，并結(jié)合實(shí)例，探索了適合青海地域特點(diǎn)的綠建標(biāo)準(zhǔn)。

3 綠色建筑的設(shè)計(jì)理念

所謂的綠色建筑，是指在建筑的使用周期之內(nèi)，在能源、用地、用水、用材等方面進(jìn)行節(jié)約處理，建造出對于環(huán)境污染較少、利于人健康以及高效使用，并且能可持續(xù)與自然共處的建筑。設(shè)計(jì)出來的綠色建筑更符合人類目前的生存狀態(tài)，它不但減少了建筑物對自然環(huán)境的影響，提高了建筑的節(jié)能減排，同時也可以使得使用者更貼近自然。

4 綠色建筑設(shè)計(jì)理論對于超高層建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略

4.1 仿生形態(tài)優(yōu)化策略

在現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展下，許多設(shè)計(jì)師已經(jīng)將仿生形態(tài)理論實(shí)踐于許多造型以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑。對于那些復(fù)雜扭曲的建筑形態(tài)以及對于常規(guī)結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，他們能通過電腦模擬分析出合理的結(jié)構(gòu)形態(tài)以及如何更加與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適宜，從而設(shè)計(jì)并建造出更多綠色生態(tài)以及造型新穎的建筑出來。

日建設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)建造的名古屋Mode學(xué)園螺旋塔樓，造型借鑒了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，配合螺旋上升的自然形態(tài)，建筑高度達(dá)到了170 m?？紤]到整體造型要求，建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是大塊的玻璃幕墻，并采用三維的構(gòu)架拼接，同時其通流系統(tǒng)為雙開方式。三維構(gòu)架利用了2 000多塊造型、角度各異的玻璃，并且在風(fēng)洞中進(jìn)行周密的實(shí)驗(yàn)，最終選擇出最佳的玻璃構(gòu)建角度，針對曲面的玻璃設(shè)計(jì)師采用了可滑動的窗格，以對應(yīng)不同形態(tài)的玻璃幕墻。雙開放式空氣流通系統(tǒng)，外窗框和內(nèi)窗進(jìn)行組合，在提升空調(diào)能耗的利用率的前提下，還明顯的提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量。

4.2 建筑基底以及場地優(yōu)化策略

建筑所在場地是建筑內(nèi)部的私密空間與城市外部的公共空間的過渡區(qū)域，只要將外部城市的各種交通空間通過建筑的場地基底與建筑內(nèi)部發(fā)生聯(lián)系，就能部分緩解城市與建筑空間聯(lián)系的擁擠問題。超高層建筑的基底可以分為裙房以及地下室兩個部分，通過對這兩個部分進(jìn)行交叉優(yōu)化設(shè)計(jì)，就能有效的提高基地與場地的使用效率，從而讓城市以及建筑更為高效且具有更大的發(fā)展?jié)摿?。KPF建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的香港環(huán)球貿(mào)易廣場是一座118層高的綠色綜合式大樓。其可持續(xù)性表現(xiàn)在它是與我國香港最大的交通系統(tǒng)之一的九龍地鐵站一起進(jìn)行設(shè)計(jì)的，該建筑很好的與周圍場地以及城市空間進(jìn)行了聯(lián)系以及回應(yīng)，與周圍建筑以及城市交通空間聯(lián)系了起來。香港環(huán)球貿(mào)易廣場擁有龐大復(fù)雜的立體交通網(wǎng)絡(luò)，通過計(jì)算機(jī)建立的綠色建筑設(shè)計(jì)策略體系以及精確地計(jì)算將整個交通網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的商業(yè)空間和周圍的城市空間有秩序的組織起來，整個立體交通網(wǎng)絡(luò)以環(huán)球貿(mào)易廣場為中心，周圍建筑以及公共空間的人們都能迅速的到達(dá)目的地。

4.3 建筑自遮陽優(yōu)化策略

建筑遮陽的相關(guān)理論最早可以起源到古希臘的作家贊諾芬，他的著作里描述了如何通過柱廊的設(shè)計(jì)來遮擋陽光照射到建筑內(nèi)部的相關(guān)研究?，F(xiàn)代建筑的遮陽主要可以分為窗口遮陽、墻面遮陽、屋面遮陽、綠化遮陽等形式。在這些遮陽措施當(dāng)中，窗口遮陽是無疑起到了最重要的作用。Al Hamra塔是科威特市最高的建筑，建筑設(shè)計(jì)成一種特殊的向內(nèi)部進(jìn)行折疊的空間形式，在增強(qiáng)了建筑內(nèi)部的視野范圍的前提下，還能降低太陽對于不同樓層的熱輻射。為了使太陽的光照輻射對建筑產(chǎn)生最小的影響，設(shè)計(jì)師采用了清晰的材料句法，南面的墻被設(shè)計(jì)得高大而厚重，在開口的設(shè)計(jì)上，遵循建筑的光照情況來進(jìn)行具有針對性的設(shè)計(jì)，這面墻起到了主要的承重作用，還能將建筑與當(dāng)?shù)貝毫拥沫h(huán)境所隔絕開來，極大的降低了太陽對于建筑內(nèi)部的熱輻射。并通過石材裝飾的處理，讓陽光與墻面產(chǎn)生堅(jiān)實(shí)和厚重的安全感。

5 結(jié)語

要實(shí)現(xiàn)高層建筑的可持續(xù)發(fā)展，設(shè)計(jì)出符合可持續(xù)性發(fā)展的綠色生態(tài)建筑，必須針對建筑的能耗損失進(jìn)行全面詳細(xì)的分析和研究。只有做到了以上幾點(diǎn)才能因地制宜的選擇適合的綠色建筑設(shè)計(jì)策略與方法進(jìn)行超高層建筑的設(shè)計(jì)。本文選取了世界各地一些具有代表性的優(yōu)秀作品，從各個方面進(jìn)行了細(xì)致的分析，并總結(jié)出仿生形態(tài)優(yōu)化策略、融合場地的基底優(yōu)化策略、建筑自遮陽優(yōu)化策略三項(xiàng)基于綠色建筑理念的優(yōu)化策略，為今后的創(chuàng)作提供了思路。希望更多的建筑設(shè)計(jì)師發(fā)揮自己的創(chuàng)造力和想象力，在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，將新的綠色的、可持續(xù)性的建筑設(shè)計(jì)理念與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，設(shè)計(jì)并建造出更多的綠色超高層建筑，為實(shí)現(xiàn)當(dāng)前社會的可持續(xù)性發(fā)展做出自己的一份貢獻(xiàn)。

[1] 宋嘩皓.中國本土綠色建筑設(shè)計(jì)發(fā)展之辨[A].2014首屆全國綠色建材與德國被動房技術(shù)交流大會暨展示會[C].2014.

[2] 萬紫霞.淺談綠色建筑設(shè)計(jì)在高層民用建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量,2016,1(18):164.

[3] 魏 唯.探究綠色建筑融入城市發(fā)展建設(shè)[J].中國房地產(chǎn)業(yè),2016(13):79-80.

[4] 梁曉君.展覽建筑的綠色設(shè)計(jì)維度研究——基于總體布局、空間塑造、技術(shù)集成三個層面[D].南京：南京工業(yè)大學(xué),2015.

The super high-rise building design based on the green building concept

Wang Li1Yan Shuting2

(1.ChinaMachineryInternationalEngineeringDesignandResearchInstituteLimitedLiabilityCompany,Changsha410007,China; 2.CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)

This paper introduced the research status of green building at home and abroad, and based on the design concept of green building, from the bionic form, building foundation, building self shading and other aspects, elaborated the optimization strategy of green building design in super high-rise building design, to reduce the building energy consumption, protected the city environment.

green building, super high-rise building, bionic form, light

1009-6825(2017)10-0022-02

2017-01-10

王 力(1987- )，男，碩士，助理工程師

TU972

A