城鄉規劃設計的生態建筑設計

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摘要：生態建筑設計理念強調利用自然的調節能力實現對城市建筑的生態化改造，促進建筑與環境的統一。本文分析了生態建筑設計的概念與基本設計元素，圍繞新材料和新技術、建筑群通風與采光設計、打造生態高技術建筑、增加城市綠色面積等層面，探討了依托生態建筑設計發展宜居城市的具體策略，以供參考。

關鍵詞：城市規劃設計；生態建筑；通風廊道；建筑立體綠化

1生態建筑設計的概念與基本設計元素

1.1生態建筑設計

生態建筑又名為綠色建筑、可持續建筑，基于資源節約與節能理念指導建筑工程施工建設，力圖針對傳統建筑設計與施工工藝進行革新，滿足現代人對于節能環保、健康生活的追求，營造舒適自然的宜居環境，提高現代人的生活品質。將生態建筑設計理念應用于城市規劃設計中，強調轉變傳統空間規劃與建筑設計模式，實現對新材料、新技術的合理利用，優化建筑采光、通風系統設計，配合高效人工技術手段加強生態景觀與綠化設計，借此在保護自然生態環境的基礎上，進一步提高人居環境的自然度[1]。

1.2基本設計元素

首先從整體環境規劃視角入手，應最大限度減少因城鄉規劃對自然環境造成的侵占與破壞，為居民創設良好的自然生態環境；其次是從能源資源利用角度入手，應充分將風能、太陽能等可再生能源與綠色環保材料引入建筑工程施工設計中，減少對不可再生能源的使用；再次是從建筑物設計角度入手，應合理協調建筑物的防風與通風、遮陽與日照設計，增加建筑物周圍的綠地面積，逐步改善建筑小環境；最后是從建筑工程施工建設視角入手，注重引入先進施工管理理念與綠色環保工藝技術，最大限度降低建筑施工能源消耗、減少造價支出，實現經濟、社會與環境效益的最大化。

2依托生態建筑設計發展宜居城市的具體策略探討

2.1引入新材料和新技術

2.1.1新材料

①新型結構材料，采用質量輕、軸承能力強、穩定性高、價格低的新結構材料優化建筑設計，例如選取太空板作為建筑板材，具有承重、輕質、保溫、隔熱、隔聲等使用性能；選用無梁樓板水泥發泡模殼材料作為模板，能夠省去大型大梁與內柱，降低層高、減少混凝土材料與用鋼量，擴大建筑有效空間。②新型保溫材料，例如選取水泥發泡一體板作為外墻保溫裝飾材料，具有防水、防霉、防火等性能優勢，相較于傳統保溫方法能夠節約近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、釋放建筑內外熱量，利用最內層吸收層發揮絕熱作用、調節室內溫度。④建筑通風設計，例如引入新窗框開關裝置，用于促進建筑內部空氣循環、平衡內外氣流壓力，并吸收塵土和有害物質、隔絕噪音，降低建筑通風能耗。⑤新型隔音材料，例如采用集PE、XPS、無紡布于一體的復合材料，通過粘結劑實現與保溫層的連接，打造隔音層，起到良好的隔音、抗穿刺效果。

2.1.2新技術

一方面是引入生態環保技術，在城鄉規劃設計的過程中最大限度減小對自然環境造成的影響與破壞，例如引入生物吸收與富集技術、生物降解技術、污染物轉化技術實現生態修復，提高建筑設計質量；再如引入墻體保溫技術、新能源技術減少城鄉規劃設計中造成的能源浪費與污染問題，實現建設綠色城市的目標。另一方面是引入數字信息化技術，例如基于電子信息技術實行智能建筑設計，利用數字技術開展家庭辦公、節約土地資源，運用BIM技術降低建筑工程成本支出等，助力城鄉規劃設計實現降本增效目標。

2.2優化建筑群通風與采光設計

2.2.1建立城市通風廊道

近年來由于資源過度開發引發的霧霾、熱島效應等問題日漸嚴峻，對于城市氣候環境造成了嚴重的破壞，對此可借鑒東京、香港等國內外城市對于氣候環境的研究成果，將通風廊道引入城市規劃設計中。在風道規劃設計上，應以城鄉規劃區的全生命周期用地布局作為研究樣本，采用WRF軟件、GIS技術實現對城市道路風向變化、通風性能的綜合分析，完成一級風道口的規劃布局。針對建筑組群布局形式、建筑密度、建筑單體形態進行控制引導，盡量使建筑長邊與風向保持一致，確保主要建筑的迎風角度不超過30°；將區域建筑密度控制在45%以內，局部增加高層建筑的開發；利用建筑單體間的高度差構成局部擋風墻，針對大型建筑應在其中間位置留空、在裙房處設置缺口，促進局部風循環[2]。借助城市通風廊道的設計，能夠有效緩解極端高溫、靜風等問題，營造城市內部良好的通風條件、減少霧霾與熱島效應，提升城市規劃設計質量。

2.2.2強化建筑采光設計

建筑室內熱環境將直接影響到居民生活品質與居住心理感受，對此需在建筑設計層面優化建筑外形，借助懸挑、凹凸變化的設計構造建筑的圍護結構，起到遮陽、防紫外線輻射作用，減少建筑室內陽光直射與輻射造成的熱量。同時，需注重優化建筑室內采光設計，利用光線收集裝置、反射構件進行屋頂與中庭設計，保障自然光線能夠順利達到內部空間，既能夠在冬季減少室內熱量損失，也能夠在夏季減少因制冷帶來的能源消耗。

2.3打造生態高技術建筑

2.3.1打造仿生結構形態

基于仿生學、力學、形態學原理進行建筑構造體系的優化設計，既保障營造出優美的建筑結構形態，同時又能夠體現出其生態節能功能。以某城市體育場館設計為例，該場館以“生長”作為關鍵詞進行建筑結構框架設計，仿照樹木生長姿態建立鋼結構模型，保障結構受力平衡、外形具有欣賞價值，配合蛛網的編織形態增強建筑框架結構的牢固性，打造建筑內部錯落有致的網格空間，彰顯出自然美與科技美；采用長余輝材料、光導纖維等節能建筑材料進行建筑表皮設計，在建筑外部形成一層保護膜，起到降溫隔熱作用，將建筑打造成為有呼吸功能的生命體。基于生態建筑設計理念進行建筑物的仿生設計，能夠有效增強建筑形態的自然性與建筑應用的可持續性，實現打造生態高技術建筑的目標。

2.3.2運用智能玻璃材料

智能玻璃設計技術主要利用高分子物質改變玻璃投射度，基于電致變色原理實現對室內溫度的調節，將大面積智能玻璃應用于建筑棚頂設計中，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，保障室內光線柔和、溫度適宜，打造智能化空間環境、提高建筑節能效率。

2.3.3生態高技術建筑項目實例

以“滬上•生態家”建筑項目為例，如圖1所示，該建筑項目借助“生態核”的設計實現風能的充分利用，配合綠化凈化系統促進室內空氣流動，相較于同類建筑節能超過60%。例如在屋頂設計上，選取“追光百葉”裝置安裝在屋頂，利用太陽能光伏發電裝置、垂直軸靜音風力發電機為裝置供電，可結合太陽角度變化自動轉變方向，起到遮陽、增加室內采光的作用；在建筑材料選取上，采用廢棄磚頭進行墻面設計，將工廠廢料加工成建筑石膏板，并采用竹子進行屋面壓制、減少木材消耗量；此外，還利用微灌技術進行綠化植物養護，有效節約水資源，發揮環保功效。

2.4增加城市綠色面積

2.4.1場地綠化

在室外環境綠化設計上，結合具體場地環境進行綠化布局設計，針對官方建筑區域采用規則式綠化設計，針對小區場地采用自然式綠化設計，配合林蔭小道、花園邊角使綠化場地與建筑物實現和諧統一，增強整體空間的表現力。

2.4.2建筑立體綠化

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

3結論

現階段以“多規合一”為代表的生態文明建設步伐持續加快，在此更應秉持“生態融城”理念推進城鄉規劃變革，整合自然環境與資源優勢，統籌城鄉建設發展與生態環境保護的多重要求，基于生態建筑設計理念推動城鄉空間增長模式的創新，最終實現城鎮化建設與生態環境大格局的協調統一。

參考文獻

[1]蔚統原.BIM技術在建筑結構設計中的應用探討[J].工程建設與設計，2019，408（10）：23-24.

[2]竇紅艷.綠色生態建筑在城市規劃設計中的應用分析[J].建材與裝飾，2019（25）：132.

[3]梁晏愷.淺談人工智能技術在建筑設計中的應用———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：荊州市城市規劃設計研究院