城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的生態(tài)建筑設(shè)計(jì)

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摘要：生態(tài)建筑設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)利用自然的調(diào)節(jié)能力實(shí)現(xiàn)對城市建筑的生態(tài)化改造，促進(jìn)建筑與環(huán)境的統(tǒng)一。本文分析了生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的概念與基本設(shè)計(jì)元素，圍繞新材料和新技術(shù)、建筑群通風(fēng)與采光設(shè)計(jì)、打造生態(tài)高技術(shù)建筑、增加城市綠色面積等層面，探討了依托生態(tài)建筑設(shè)計(jì)發(fā)展宜居城市的具體策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市規(guī)劃設(shè)計(jì)；生態(tài)建筑；通風(fēng)廊道；建筑立體綠化

1生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的概念與基本設(shè)計(jì)元素

1.1生態(tài)建筑設(shè)計(jì)

生態(tài)建筑又名為綠色建筑、可持續(xù)建筑，基于資源節(jié)約與節(jié)能理念指導(dǎo)建筑工程施工建設(shè)，力圖針對傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)與施工工藝進(jìn)行革新，滿足現(xiàn)代人對于節(jié)能環(huán)保、健康生活的追求，營造舒適自然的宜居環(huán)境，提高現(xiàn)代人的生活品質(zhì)。將生態(tài)建筑設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)空間規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)對新材料、新技術(shù)的合理利用，優(yōu)化建筑采光、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配合高效人工技術(shù)手段加強(qiáng)生態(tài)景觀與綠化設(shè)計(jì)，借此在保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高人居環(huán)境的自然度[1]。

1.2基本設(shè)計(jì)元素

首先從整體環(huán)境規(guī)劃視角入手，應(yīng)最大限度減少因城鄉(xiāng)規(guī)劃對自然環(huán)境造成的侵占與破壞，為居民創(chuàng)設(shè)良好的自然生態(tài)環(huán)境；其次是從能源資源利用角度入手，應(yīng)充分將風(fēng)能、太陽能等可再生能源與綠色環(huán)保材料引入建筑工程施工設(shè)計(jì)中，減少對不可再生能源的使用；再次是從建筑物設(shè)計(jì)角度入手，應(yīng)合理協(xié)調(diào)建筑物的防風(fēng)與通風(fēng)、遮陽與日照設(shè)計(jì)，增加建筑物周圍的綠地面積，逐步改善建筑小環(huán)境；最后是從建筑工程施工建設(shè)視角入手，注重引入先進(jìn)施工管理理念與綠色環(huán)保工藝技術(shù)，最大限度降低建筑施工能源消耗、減少造價支出，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境效益的最大化。

2依托生態(tài)建筑設(shè)計(jì)發(fā)展宜居城市的具體策略探討

2.1引入新材料和新技術(shù)

2.1.1新材料

①新型結(jié)構(gòu)材料，采用質(zhì)量輕、軸承能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、價格低的新結(jié)構(gòu)材料優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，例如選取太空板作為建筑板材，具有承重、輕質(zhì)、保溫、隔熱、隔聲等使用性能；選用無梁樓板水泥發(fā)泡模殼材料作為模板，能夠省去大型大梁與內(nèi)柱，降低層高、減少混凝土材料與用鋼量，擴(kuò)大建筑有效空間。②新型保溫材料，例如選取水泥發(fā)泡一體板作為外墻保溫裝飾材料，具有防水、防霉、防火等性能優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)保溫方法能夠節(jié)約近10道工序、縮短近60%工期，且還具備美化墻體的作用。③新型隔熱材料，例如采用一種三層構(gòu)造的蜂窩狀隔熱材料，利用最外層玻璃層反射太陽光、釋放熱源光，利用中間空氣層吸收、釋放建筑內(nèi)外熱量，利用最內(nèi)層吸收層發(fā)揮絕熱作用、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。④建筑通風(fēng)設(shè)計(jì)，例如引入新窗框開關(guān)裝置，用于促進(jìn)建筑內(nèi)部空氣循環(huán)、平衡內(nèi)外氣流壓力，并吸收塵土和有害物質(zhì)、隔絕噪音，降低建筑通風(fēng)能耗。⑤新型隔音材料，例如采用集PE、XPS、無紡布于一體的復(fù)合材料，通過粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)與保溫層的連接，打造隔音層，起到良好的隔音、抗穿刺效果。

2.1.2新技術(shù)

一方面是引入生態(tài)環(huán)保技術(shù)，在城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中最大限度減小對自然環(huán)境造成的影響與破壞，例如引入生物吸收與富集技術(shù)、生物降解技術(shù)、污染物轉(zhuǎn)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)，提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量；再如引入墻體保溫技術(shù)、新能源技術(shù)減少城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中造成的能源浪費(fèi)與污染問題，實(shí)現(xiàn)建設(shè)綠色城市的目標(biāo)。另一方面是引入數(shù)字信息化技術(shù)，例如基于電子信息技術(shù)實(shí)行智能建筑設(shè)計(jì)，利用數(shù)字技術(shù)開展家庭辦公、節(jié)約土地資源，運(yùn)用BIM技術(shù)降低建筑工程成本支出等，助力城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)降本增效目標(biāo)。

2.2優(yōu)化建筑群通風(fēng)與采光設(shè)計(jì)

2.2.1建立城市通風(fēng)廊道

近年來由于資源過度開發(fā)引發(fā)的霧霾、熱島效應(yīng)等問題日漸嚴(yán)峻，對于城市氣候環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，對此可借鑒東京、香港等國內(nèi)外城市對于氣候環(huán)境的研究成果，將通風(fēng)廊道引入城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中。在風(fēng)道規(guī)劃設(shè)計(jì)上，應(yīng)以城鄉(xiāng)規(guī)劃區(qū)的全生命周期用地布局作為研究樣本，采用WRF軟件、GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對城市道路風(fēng)向變化、通風(fēng)性能的綜合分析，完成一級風(fēng)道口的規(guī)劃布局。針對建筑組群布局形式、建筑密度、建筑單體形態(tài)進(jìn)行控制引導(dǎo)，盡量使建筑長邊與風(fēng)向保持一致，確保主要建筑的迎風(fēng)角度不超過30°；將區(qū)域建筑密度控制在45%以內(nèi)，局部增加高層建筑的開發(fā)；利用建筑單體間的高度差構(gòu)成局部擋風(fēng)墻，針對大型建筑應(yīng)在其中間位置留空、在裙房處設(shè)置缺口，促進(jìn)局部風(fēng)循環(huán)[2]。借助城市通風(fēng)廊道的設(shè)計(jì)，能夠有效緩解極端高溫、靜風(fēng)等問題，營造城市內(nèi)部良好的通風(fēng)條件、減少霧霾與熱島效應(yīng)，提升城市規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2.2強(qiáng)化建筑采光設(shè)計(jì)

建筑室內(nèi)熱環(huán)境將直接影響到居民生活品質(zhì)與居住心理感受，對此需在建筑設(shè)計(jì)層面優(yōu)化建筑外形，借助懸挑、凹凸變化的設(shè)計(jì)構(gòu)造建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，起到遮陽、防紫外線輻射作用，減少建筑室內(nèi)陽光直射與輻射造成的熱量。同時，需注重優(yōu)化建筑室內(nèi)采光設(shè)計(jì)，利用光線收集裝置、反射構(gòu)件進(jìn)行屋頂與中庭設(shè)計(jì)，保障自然光線能夠順利達(dá)到內(nèi)部空間，既能夠在冬季減少室內(nèi)熱量損失，也能夠在夏季減少因制冷帶來的能源消耗。

2.3打造生態(tài)高技術(shù)建筑

2.3.1打造仿生結(jié)構(gòu)形態(tài)

基于仿生學(xué)、力學(xué)、形態(tài)學(xué)原理進(jìn)行建筑構(gòu)造體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)，既保障營造出優(yōu)美的建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)，同時又能夠體現(xiàn)出其生態(tài)節(jié)能功能。以某城市體育場館設(shè)計(jì)為例，該場館以“生長”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)，仿照樹木生長姿態(tài)建立鋼結(jié)構(gòu)模型，保障結(jié)構(gòu)受力平衡、外形具有欣賞價值，配合蛛網(wǎng)的編織形態(tài)增強(qiáng)建筑框架結(jié)構(gòu)的牢固性，打造建筑內(nèi)部錯落有致的網(wǎng)格空間，彰顯出自然美與科技美；采用長余輝材料、光導(dǎo)纖維等節(jié)能建筑材料進(jìn)行建筑表皮設(shè)計(jì)，在建筑外部形成一層保護(hù)膜，起到降溫隔熱作用，將建筑打造成為有呼吸功能的生命體?；谏鷳B(tài)建筑設(shè)計(jì)理念進(jìn)行建筑物的仿生設(shè)計(jì)，能夠有效增強(qiáng)建筑形態(tài)的自然性與建筑應(yīng)用的可持續(xù)性，實(shí)現(xiàn)打造生態(tài)高技術(shù)建筑的目標(biāo)。

2.3.2運(yùn)用智能玻璃材料

智能玻璃設(shè)計(jì)技術(shù)主要利用高分子物質(zhì)改變玻璃投射度，基于電致變色原理實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，將大面積智能玻璃應(yīng)用于建筑棚頂設(shè)計(jì)中，在夏季通過降低玻璃的光線、紅外線透過率，起到遮擋視線、過濾紫外線、阻止熱輻射的作用，保障室內(nèi)光線柔和、溫度適宜，打造智能化空間環(huán)境、提高建筑節(jié)能效率。

2.3.3生態(tài)高技術(shù)建筑項(xiàng)目實(shí)例

以“滬上•生態(tài)家”建筑項(xiàng)目為例，如圖1所示，該建筑項(xiàng)目借助“生態(tài)核”的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的充分利用，配合綠化凈化系統(tǒng)促進(jìn)室內(nèi)空氣流動，相較于同類建筑節(jié)能超過60%。例如在屋頂設(shè)計(jì)上，選取“追光百葉”裝置安裝在屋頂，利用太陽能光伏發(fā)電裝置、垂直軸靜音風(fēng)力發(fā)電機(jī)為裝置供電，可結(jié)合太陽角度變化自動轉(zhuǎn)變方向，起到遮陽、增加室內(nèi)采光的作用；在建筑材料選取上，采用廢棄磚頭進(jìn)行墻面設(shè)計(jì)，將工廠廢料加工成建筑石膏板，并采用竹子進(jìn)行屋面壓制、減少木材消耗量；此外，還利用微灌技術(shù)進(jìn)行綠化植物養(yǎng)護(hù)，有效節(jié)約水資源，發(fā)揮環(huán)保功效。

2.4增加城市綠色面積

2.4.1場地綠化

在室外環(huán)境綠化設(shè)計(jì)上，結(jié)合具體場地環(huán)境進(jìn)行綠化布局設(shè)計(jì)，針對官方建筑區(qū)域采用規(guī)則式綠化設(shè)計(jì)，針對小區(qū)場地采用自然式綠化設(shè)計(jì)，配合林蔭小道、花園邊角使綠化場地與建筑物實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一，增強(qiáng)整體空間的表現(xiàn)力。

2.4.2建筑立體綠化

在屋頂綠化設(shè)計(jì)上，采用抗腐蝕性能強(qiáng)的耐用材料進(jìn)行建筑屋頂排水層設(shè)計(jì)，結(jié)合不同區(qū)域的土壤條件、降水情況選取喬木、灌木等植物進(jìn)行跨區(qū)域種植，采用土木加固方式進(jìn)行樓道、墻體處的間隙設(shè)計(jì)，選取PVC卷材安裝在暗角槽處，增強(qiáng)屋頂綠化節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性，并選用高大植物設(shè)置在建筑陽臺、房屋中間位置，起到遮陽、美化建筑的作用。在垂直綠化設(shè)計(jì)上，選取爬藤月季、鐵線蓮、風(fēng)車茉莉等兼具美觀性與攀附能力的植物進(jìn)行墻體垂直綠化設(shè)計(jì)，既能夠減少陽光直射對墻體造成的影響、降低室內(nèi)溫度，也能夠起到凈化空氣、減少噪聲污染的作用，營造良好的區(qū)域辦公環(huán)境與居住環(huán)境，增強(qiáng)居住舒適度[3]。

3結(jié)論

現(xiàn)階段以“多規(guī)合一”為代表的生態(tài)文明建設(shè)步伐持續(xù)加快，在此更應(yīng)秉持“生態(tài)融城”理念推進(jìn)城鄉(xiāng)規(guī)劃變革，整合自然環(huán)境與資源優(yōu)勢，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的多重要求，基于生態(tài)建筑設(shè)計(jì)理念推動城鄉(xiāng)空間增長模式的創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)與生態(tài)環(huán)境大格局的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1]蔚統(tǒng)原.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019，408（10）：23-24.

[2]竇紅艷.綠色生態(tài)建筑在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾，2019（25）：132.

[3]梁晏愷.淺談人工智能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用———以小庫xkool為例[J].智能建筑與智慧城市，2019，266（1）：45-47.

作者：鄧勇 單位：荊州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院