1生態建築設計的理念和基本設計要素
1.1生態建築設計
生態建築又稱綠色建築和可持續建築,是以資源節約和節能的理念來指導建築工程的建設,試圖創新傳統的建築設計和施工技術,滿足現代人對節能、環保和健康生活的追求,創造舒適、自然的宜居環境,提高現代人的生活質量。將生態建築設計理念應用於城市規劃設計,強調改造傳統的空間規劃和建築設計模式,實現新材料、新技術的合理利用,優化建築采光通風系統設計,以高效的人工技術加強生態景觀和綠化設計,在保護自然生態環境的基礎上進壹步提高人居環境的自然性。
1.2基本設計要素
首先,從整體環境規劃的角度,盡量減少城鄉規劃對自然環境的侵占和破壞,為居民創造良好的自然生態環境;其次,從能源資源利用的角度,在建築工程的施工設計中應充分引入風能、太陽能等可再生能源和綠色環保材料,減少不可再生能源的使用;再次,從建築設計的角度,合理協調建築的風與通風、遮陽與日照的設計,增加建築周圍的綠化面積,逐步改善建築的小環境;最後,從建築施工的角度,註重引入先進的施工管理理念和綠色環保技術,使建築施工中的能源消耗和成本支出最小化,經濟效益、社會效益和環境效益最大化。
2.基於生態建築設計的宜居城市發展具體策略探討
2.1新材料和技術的引入
2.1.1新材料
(1)采用重量輕、承載能力強、穩定性高、價格低的新型結構材料,優化建築設計。比如選用太空板作為建築板材,太空板具有承重、輕質、保溫、隔熱、隔音的性能。使用無梁樓蓋的水泥泡沫模板材料作為模板,可以省去大梁和內部立柱,降低層高,減少混凝土材料和鋼材用量,擴大建築的有效空間。(2)新型保溫材料,如水泥發泡壹體板,具有防水、防黴、防火的優點。與傳統保溫方法相比,它們可節省近10道工序,縮短工期近60%,還能美化墻體。
(3)新型保溫材料,如三層蜂窩保溫材料,利用最外層的玻璃層反射太陽光和釋放熱源光,利用中間的空氣層吸收和釋放建築內外的熱量,利用最內層的吸收層起到保溫作用,調節室內溫度。④建築通風設計,如引入新的窗框開關裝置,用於促進建築內部的空氣流通,平衡內外風壓,吸收灰塵和有害物質,隔絕噪音,降低建築通風能耗。⑤新型隔音材料,如集PE、XPS、無紡布於壹體的復合材料,通過膠粘劑與保溫層連接,形成隔音層,隔音、抗穿刺性好。
2.1.2新技術
壹方面引入生態環保技術,最大限度地減少城鄉規劃設計過程中對自然環境的影響和破壞,如引入生物吸收富集技術、生物降解技術和汙染物轉化技術,實現生態修復,提高建築設計質量;又如引入墻體保溫技術和新能源技術,減少城鄉規劃設計帶來的能源浪費和汙染,實現建設綠色城市的目標。另壹方面是引入數字信息技術,如基於電子信息技術實施智能建築設計,利用數字技術進行家庭辦公,節約土地資源,利用bim技術降低建設項目成本,從而幫助城鄉規劃設計達到降本增效的目的。
2.2優化建築的通風和照明設計。
2.2.1建立城市通風廊道。
近年來,資源過度開發導致的霧霾、熱島效應等問題日益嚴重,對城市氣候環境造成了嚴重破壞。可以借鑒東京、香港等國內外城市氣候環境的研究成果,將通風廊道引入城市規劃設計。在風道規劃設計中,應以城鄉規劃區全生命周期土地布局為研究樣本,利用WRF軟件和GIS技術,實現對城市道路風向變化和通風性能的綜合分析,完成壹級風道的規劃布局。控制和引導建築群體的布局形式、建築密度、單體建築形式,盡量保持建築長邊與風向壹致,保證主體建築迎風角不超過30°;將區域建築密度控制在45%以內,局部加大高層建築開發;利用單體建築之間的高度差形成局部擋風墻,對於大型建築,中間位置應留白,在裙房處設置縫隙,以促進局部風的流通。
2.2.2加強建築照明設計。
建築的室內熱環境將直接影響居民的生活質量和心理感受。因此,需要在建築設計層面優化建築體形,借助懸挑和凹凸設計構造建築圍護結構,起到遮陽和防紫外線輻射的作用,減少建築內陽光直射和輻射帶來的熱量。同時,要優化建築室內采光設計,利用集光裝置和反光部件設計屋頂和中庭,保證自然光能夠順利到達內部空間,既可以減少冬季室內熱量損失,也可以減少夏季制冷帶來的能耗。
2.3創建生態高科技建築
2.3.1創造仿生結構。
基於仿生學、力學和形態學原理的建築結構體系優化設計,既能保證創造出優美的建築結構,又能體現其生態節能功能。以某城市體育場的設計為例,體育場以“生長”為關鍵詞設計建築結構框架,根據樹木的生長姿態建立鋼結構模型,保證結構受力平衡和外觀具有欣賞價值,配合蛛網的編織形式,增強建築框架結構的牢固性,營造建築內部錯落有致的網格空間,展現自然之美和科學之美;采用長余輝材料、光纖等節能建築材料設計建築表皮,在建築外部形成保護膜,起到降溫隔熱的作用,使建築成為具有呼吸功能的生命體。基於生態建築設計理念的建築仿生設計能有效提升建築形態的自然性和建築應用的可持續性,實現建設生態高科技建築的目標。
2.3.2使用智能玻璃材料。
智能玻璃設計技術主要是利用聚合物改變玻璃的投影,基於電致變色原理實現室內溫度的調節,將大面積智能玻璃應用於建築物的屋頂設計。在夏季,通過降低玻璃的光和紅外透過率,起到阻擋視線、過濾紫外線和防止熱輻射的作用,保證室內光線柔和、溫度適宜,營造智能空間環境,提高建築能效。
2.3.3生態高科技建築工程實例
與“上海?以“生態學家”建築項目為例。如圖1所示,該建築工程借助“生態芯”的設計,充分利用風能,配合綠化凈化系統,促進室內空氣流動,比同類建築節能60%以上。比如在屋頂設計上,在屋頂安裝“追光百葉”裝置,利用太陽能光伏發電裝置和垂直軸靜音風力發電機為該裝置供電,可以結合太陽角度的變化自動改變方向,從而起到遮陽和增加室內采光的作用;在建築材料的選擇上,廢磚用於墻體設計,工廠廢料加工成建築石膏板,竹子用於屋頂壓制,減少木材用量;此外,微灌技術還用於維護綠色植物,有效節約水資源,起到環保作用。
2.4增加城市綠化面積
2.4.1場地綠化
室外環境綠化設計中,綠化布局設計結合具體的場地環境,辦公建築區采用常規綠化設計,居住區采用自然綠化設計。借助林蔭小徑和園林轉角,綠化場地與建築達到和諧統壹,增強整個空間的表現力。
2.4.2建築立體綠化
在屋頂綠化設計中,采用耐腐蝕能力強的耐用材料設計建築屋頂的排水層,結合不同地區的土壤條件和降水條件,選擇喬木、灌木等植物進行跨區域種植,通過土建加固的方式設計走廊與墻體之間的縫隙,選擇PVC卷材安裝在陰暗角落,增強屋頂綠化節點的穩定性,選擇高大植物擺放在建築陽臺和房屋中間,起到遮陽和美化建築的作用。在豎向綠化設計中,選擇攀援月季、鐵線蓮、風車茉莉等植物進行墻面豎向綠化設計,既能減少陽光直射對墻面和室內溫度的影響,又能凈化空氣,減少噪音汙染,營造良好的區域辦公環境和居住環境,增強居住舒適度[3]。
3結論
當前,以“多規合壹”為代表的生態文明建設步伐持續加快。在此,應秉持"生態城市"理念推進城鄉規劃改革,整合自然環境和資源優勢,協調城鄉建設發展和生態環境保護的多重要求,以生態建築設計理念推動城鄉空間增長方式創新,最終實現城市化建設與生態環境格局的協調統壹。
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