高层建筑设计中绿色建筑设计运用分析

郭杰

（贵州高原明珠建设工程设计有限公司，贵阳 550081）

随着全球环境日趋恶劣，绿色理念日益受到人们的重视。近年来，中国政府积极制定各项集约用地导向政策，促使建筑向高层化发展，高层建筑可以留给设计师更多的空间进行塑造，以满足人们对生活环境的要求。随着我国经济的发展，高层建筑高度不断提升，规模逐渐扩大，高层建筑设计满足了人们的居住需求的同时也带来了一系列生态环境问题，研究高层建筑应用绿色设计理念具有重要现实意义。

现代建筑出现前，建筑高度是权力与信仰的象征。工业革命后，钢筋砼框架技术出现为高层建筑发展奠定技术基础，高层建筑成为现代城市空间的主角[1]。随着人口规模膨胀，土地资源供应紧张，高层建筑出现缓解严峻的形势。高层建筑建设受到经济发展刺激作用，因其引起环境恶化等负面影响，使人们对其态度存在争议。高层建筑建造中如何综合考虑环境技术等因素，实现生态环境可持续发展成为值得研究的课题，绿色建筑设计理念为高层建筑设计可持续发展带来新的理论指导。

2.1 高层建筑设计要求

高层建筑设计主要关注标准层平面与结构体型设计，高层建筑防火与疏散具有特殊性，标准层平面设计关联到整栋高层建筑的设计。高层建筑是众多结构标高不同的平面围绕核心筒进行竖向叠加形成，标准层平面功能分为服务与被服务功能。标准层平面设计需要关注标准层使用效率指标，核心筒是抵抗大部分水平荷载的结构件，核心筒在标准层平面的位置可以位于中心形成中筒。设计利用核心筒满足垂直交通与疏散的要求，通常100-200m高层建筑标准层面积约1450-1850㎡。近年来，高层建筑结构体系研究取得显著的成绩，通常规定承受风荷载时位移不得超过1/300-1/600的建筑高度。框架核心筒是目前高层结构中广泛应用的结构形式，筒体立体构件具有很大的抗推强度，承担大部分的水平荷载。

2.2 高层建筑绿色设计理念

建筑中的主要能耗在建筑物采暖照明等方面，绿色建筑注重与自然和谐共生永续发展[2]。绿色建筑将建筑舒适性健康性作为首要考虑条件，在保证舒适性基础上更加高效地使用能源。绿色建筑讲究自然美，在全寿命周期内秉持以人为本的理念，绿色建筑更多选用可回收性材料，结构上注重与自然结合。随着人类对环境认识的深入，绿色建筑设计方法不断变化。绿色建筑设计主要阶段包括节能节水与材料综合使用等。

绿色设计注重环境节能高效可持续发展，我国现行绿色建筑评价指标体系涵盖对建筑全方面的要求。高层建筑建造运维成本高于普通建筑，因生态意识缺乏建成很多能耗大的非绿色建筑。随着生态概念的推广，高层建筑设计更多结合绿色设计理念。高层建筑绿色设计体现出绿色与技术层面，高层建筑绿色设计应为实现可持续发展，采用形态空间等手段达到降低建筑能耗的目的。高层建筑绿色设计是对当下生态危机的主动回应，考虑不同项目的各种差异性因素进行适应性应用。

高层建筑绿色设计要求与周围环境协调，建筑空间设计与技术手段运用应顺应自然，如利用清洁能源自然通风等[3]。

随着社会的快速发展，绿色建筑响应环保的号召得到快速推广。目前我国绿色建筑发展处于初级阶段，高层绿色建筑设计相比发达国家存在很大差距，而绿色建筑发展有利于提高社会资源节约水平，大力推进绿色建筑的发展将推动社会的进步。高层建筑具有节地的优势，但同时存在建筑内部环境缺乏自然舒适等缺陷，因此要把握高层绿色建筑设计原则要点，总结分析绿色建筑设计影响因素。

3.1 高层绿色建筑设计影响因素

高层建筑核心思想是集约发展与主轴规则化空间结构形态，建筑密度较大的城市用于交通的人均能耗低于普通大城市被认为是高能耗建筑，高层建筑是高效经济的空间使用模式，建筑高度增长是空间人口等因素相平衡优化的结果[4]。高层建筑具有土地资源利用集约化、资源高度共享等优势，同时存在投资成本巨大，危险系数较高及生态环保问题等弊端，高层建筑绿色设计是其发展的必然诉求。高层建筑绿色设计受到环境、交通与室内舒适度等多方面因素的影响。

环境是生物存在的周围空间，建筑存在城市环境是复杂的人工环境，是以人类活动为中心进行物质能量交换的空间集中生态系统[5]。高层建筑对城市环境空间形态产生影响，周围物理条件热岛效应、高层风、地面沉降等对建筑产生反作用。高层建筑通常处于城市核心区，在有限的用地范围内聚集大量的人流、物流、车流，交通组织直接关系到建筑存在运营的根基，可以多方面入手梳理高层建筑的交通组织，减少不必要的交通。建筑功能多元化趋势使得建筑满足基本生活需要，利用便捷的轨道交通系统减少机动车的出行。高层建筑丰富城市的景观，高层建筑的流行契合全球经济背景下的多元文化潮流。高层建筑成为影响城市景观的重要因素，空间形态表现为围合街道界面，构成城市轮廓线与丰富城市立体绿化。

高层建筑是城市绿化的重要部分，凭借高度优势丰富城市绿化的层次，使人们产生良好的心理效应。随着高层建筑的广泛建设，室内舒适度对使用者环境心理产生很大的影响，建筑阳光不足等因素使人们产生负面的心理作用。随着高度的增加，建筑自振幅度逐渐增大，处于背风区的涡流区加大，影响了建筑使用的舒适度。一些建筑高空噪声等引起心理的不安，如何减少影响使用者环境心理负面作用成为高层建筑绿色设计的重要问题。

3.2 高层建筑绿色设计要点

高层建筑设计应用绿色设计理念要遵循环保协调性与节约性原则，要设计舒适度高度的环境。高层建筑消耗较多，建筑结构设计初期要依照具体情况选取环保度较高的材料，减少对周围环境的不良影响[6]。高层建筑设计融合绿色设计理念创建与现代化环保一致的设计理念，建筑业运行中应遵循绿色建筑设计原则，创建节能环保城市。

建筑设计人员应采用绿色开发理念科学对高层建筑选址，选址中要全面考量建筑在市场内地理位置，可以利用老旧小区改造方式合理开发现有土地资源。选好建筑建设地点后，需要分析是否符合社会群体的居住要求，保证设计不会损害区域生态结构。建筑材料质量对建筑工程施工安全具有较大影响，施工单位要结合工程实际情况合理选择新型绿色环保材料，如密封材料与防水涂料等。新型密封材料包含硅酮类密封膏，可以在不同气候下使用，主要在玻璃墙壁等多个领域广泛应用。防水涂料主要包含聚合物水泥，可以在潮湿的基面上有效使用。聚氨酯涂料在反应后生成复合涂抹呈现良好的性能，要结合实际情况使用聚氨酯防水涂料的用量。

高层建筑高度较大，可以结合结构特征合理规划设计结构体系。要保证建筑形成优良的对流结构，在自然风利用中减少对空调的使用，促进人体自我调节更好地适应环境变化。自然通风设计更好地符合绿色建筑理念应用要求，应综合考虑开窗方式等多种因素创造健康的居住环境。建筑绿色设计中要合理规划建筑物设定间隔距离，在建筑物通风设计中需要符合南北通透户型要求，如可以采用首层架空方式保证遮阳避暑效果。高层建筑景观设计要坚持因地制宜的原则，建筑内部结构中合理规划设计绿色植物，提高建筑物结构质量。要结合居住者日常生活需求将楼层结构建设成不同类型。

某地高层办公楼项目占地面积46934.02㎡，地上建筑单体面积66042.01㎡，地下室建筑面积25494.52㎡。工程规划设计运营结合当前市场环境，严格按照绿色建筑评价标准内容，采取科学合理的施工工艺。根据工程区位条件、地形地貌及主体设计等方面，选取部分应用实例阐述绿色建筑设计要点。高层办公建筑项目绿色设计重点包括节水与水资源利用、节地与室外环境等方面。

办公楼选址位于高新技术产业园区，满足各类保护区建设控制要求。办公楼选址地理环境为山区，充分考虑建筑周围污染源的硬性，避免水体空气等污染源。建筑朝向以南北方向为主，太阳光以更大角度、更多面积照射在建筑内部。工程绿色面积达31526.24㎡，办公建筑建成后向社会开放绿地。办公楼设计地下一层合理开发利用地下面积，建筑设计中应考虑建筑布局对周围环境的不利影响。工程地上建筑单体为三角形错位布置，有效控制建筑周围的风速。工程外墙玻璃采用6mm+12mm+6mm双钢化中空玻璃，光透射比约为74.0%，可见光反射比为16.65%。工程遵循办公楼车库外墙周边，整体景观效果综合建筑性能考虑，节约成本的同时满足整体环境品质原则进行绿化设计[7]。

绿色建筑节能系统应具有更加现实的社会经济效益。研究从建筑围护结构、通风与空调等方面阐述绿色建筑在办公楼节能建设中的应用。优化建筑结构设计是减少建筑围护结构能量损失的主要途径，冬季室内热量损失降低节约能源同时减少燃烧锅炉的CO2等有害气体排放量。工程玻璃幕墙外露部分采用绝热材料隔断，通过采用新技术节约采暖能耗应得到大力发展，工程供热可热媒采用热水由换热站利用高温热水经换热器组换热后供给空调热水，自立式平衡阀等自动调节器装置。工程对功能区进行分区供暖，办公区采用空调供暖，一层大堂门口采用热风幕供暖。供热采用水板式换热机组，配备变频循环水泵3台转速n=1450r/min。水冷式机组初投资较低，工程建筑面积大，办公室对新风质量要求较高，采用水冷式冷水机组可行[8]。

材料是建筑工程的物质基础，建筑节能必须合理使用节能材料，建筑新技术材料出现使施工技术发生巨大改变，对施工技术创新起到积极作用。工程建筑平面立面形体设计简单，提前做好场地周边山地护坡，基坑边缘应采用微差爆破减小对坑壁的破坏。工程建筑使用钢筋砼，水泥砂浆等材料为本地生产，主筋优先采用HRB400，主体楼采用CRB550板钢筋。工程建筑使用预拌混凝土砂浆，不同部位砼强度等级按照规范要求执行。地下室内墙采用200mm厚集料混凝土砌块，变配电所，柴油发电机房等采用气体消防房间采用240mm厚蒸压灰砂砖。工程选用进口国产花岗石产品质量符合国家A级产品标准，工程玻璃隔断为安全玻璃。近年来，我国建筑业快速发展产生大量建筑废弃料，而利用建筑废弃料可以降低污染。工程建设中采用诸多措施重复循环使用废弃材料达到环保要求。

建筑是人类活动的主要场所，建筑形式的改变要适应人类社会的进步，绿色建筑蓬勃发展是顺应人类历史发展的方向。目前我国绿色建筑发展现状不容乐观，建设单位考虑建设成本等是阻碍其发展的重要原因。高层建筑可以实现建筑空间的合理高效利用，但其大体量对所在地域周围建筑物理环境产生潜在的影响。由于高空自然环境限制下封闭采用人工能源注入，导致产生不健康高能耗的使用空间。高层建筑节能绿色等系列因素是满足绿色建筑要求的关键，高层建筑设计遵循绿色理念有利于提升社会资源利用率，全面开展高层建筑绿色设计可以解决能源环境问题。

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