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摘要：高层建筑节约用地，规模效应强，但热岛效应等负面影响也不容忽视，为此应在建筑设计时应用生态建筑学原理改善高层建筑的不足，故而本文对生态建筑学理论基础及在高层建筑设计中的应用进行了研究。
关键词：生态建筑学；高层建筑设计；应用
高层建筑缓解了城市住房需求与土地供应紧张的矛盾，然而其负面也显而易见，例如交通问题、热岛效应等[1]。当然，环境问题是一个世界性问题，影响环境的也不仅仅是建筑，但为了消除环境恶化的负面影响，有必要在建筑中融入生态学理念，使建筑符合可持续发展目标[2]。因此，本文对生态建筑学在高层建筑设计中的应用进行了研究。
1生态建筑学理论基础
1.1生态建筑学的内涵
生态建筑学（Arology）是由意大利裔美国建筑师保罗•索莱里（PaoloSoleri）于20世纪60年代提出的，他创造性地将Ecology（生态学）与Architecture（建筑学）两词合并而来。一般认为，生态建筑学是将生态学理念用于建筑设计的理论和方法，其核心思想是根据建筑所处自然环境，通过运用生态学、环境科学、生物科学、建筑科学等理论对人、建筑与环境的关系进行协调，使这三者之间和谐统一。
1.2生态建筑学的特征
基于生态建筑学的理解，应在建筑设计时把握以下特征：一是整体性特征，即将人、建筑与环境看成有机联系的整体。二是平等性特征，人与自然之间是平等的关系，人不能通过征服自然来满足人的需求，相反人应该尊重自然，建筑是人创造的物，也必须在尊重自然的前提下进行设计和建造。三是协调共生特征，即人、建筑与自然协调才能共生，换言之人创造的建筑符合生态规律才能实现经济效益、社会效益、环境效益的统一。四是循环再生特征，由于自然提供给人类的资源有限，资源必须循环利用或多重利用才能长久不竭，所以建筑设计应重视资源的循环利用和可再生资源的应用。
1.3生态建筑学的运用原则
运用生态建筑学进行建筑设计的原则有以下三点：一是建筑要与环境相适应。建筑设计时，要考虑气候条件、地形地貌、水文地质、场地条件等因素，建筑应与自然环境融为一体，例如赖特的流水别墅就很好地诠释建筑与环境融合的原则。二是充分尊重自然。建筑活动或多或少要对自然环境产生影响，建筑师设计时应以不破坏自然环境为原则，合理利用自然资源，使建造过程中对自然环境的影响降至最小。三是高效利用自然资源，例如尽量利用本地材料、不使用对环境有污染或破坏的材料、建筑材料循环利用等。
2生态建筑学在高层建筑设计中的应用
2.1适应气候条件的生态建筑设计
热带、亚热带地区夏季炎热漫长，人们对建筑的舒适性要求与能源利用、环境污染之间存在矛盾。为了舒适就要开空调耗电，而电能大部分源于燃煤、燃油发电，这些化石能源都是不可再生能源，用一点就少一点，总会用完，而燃烧产生温室气体并污染大气环境，所以热带、亚热带建筑必须考虑节能。马来西亚华裔建筑师杨经文博士通过借鉴热带地区传统建筑适应气候做法，在高层建筑设计中取得节能40%的效果。杨博士在学习期间就对生态学与生物系统产生了浓厚兴趣，他在高层建筑设计中应用生态建筑学有以下特点：一是在建筑表面及开敞空间设置植物绿化，有效改善了局部微气候，降低了区域热岛效应。二是在建筑屋顶设置遮阳格片，这些格片根据太阳运行轨迹做成各种角度，以适应不同时段遮阳需求。三是在建筑中设置通风空隙，利用自然通风带走热量。四是将电梯、卫生间等设施设于建筑外侧，这样能为中部空间遮挡太阳热辐射，还可以让电梯、卫生间等设施接受自然采光、通风，以减少照明、机械通风能耗。五是将建筑外墙作为内外环境的“过滤器”处理，用以提供建筑立面自然通风、光线控制、屏蔽噪声、阻挡暴风雨侵袭等功能。
2.2基于空间形态的生态化设计
借鉴传统民居架空的做法，既可以在复杂的地形环境中利用周围的生态条件，也可以在拥挤的都市利用植物造景，形成类似空中花园的效果。岭南地区夏季炎热多雨，通风不畅，在高层建筑中设置架空层可以加快湿气的排除。同时架空层还能解决交通问题。中庭也是利用生态建筑学设计的一个案例。在炎热地区，建筑中庭应阻止阳光进入，为此应将其设于阳光照射不到的地方，天窗应向北倾斜。中庭顶部设置开口，利用烟囱效应强化通风。例如杨经文设计的新加坡EDITTTower大楼里设置很多阶梯状露天平台，植物从底部平台一直延伸到屋顶，形成垂直绿化带，热量通过中庭空间散发到顶部，底部活动区域温度较为适宜。屋顶花园是生态建筑学应用的另一个案例。绿色植物组成小型生态系统，与建筑空间相互渗透可以美化环境，促进邻里交往，例如帕特里克•伯兰克和让•努维尔设计的悉尼一号中央公园住宅楼上的屋顶花园视野开阔，绿意盎然。
2.3生态表皮技术的应用
生态表皮可以将高层建筑的外形美观与环保功能结合起来，成为生态建筑学应用的重要手段[3]。双层表皮是一种新颖的设计，利用两层表皮中的空隙的热压原理（烟囱效应），实现建筑与自然环境之间的能量交换，既节能，又可以有效解决自然采光问题，改善建筑内部环境。例如南京长发中心（CFC）外立面采用镂空铝板，内部采用角度与位置可控的玻璃面板，空气可在两层空隙中自由流动，不仅减少光污染、避免室外多余阳光进入室内和有效阻挡横向风，而且能改善自然通风效果。双层玻璃幕墙是另一种双层表皮结构。皮亚诺设计的芝贝欧文化中心采用双层幕墙结构，空气可以在弓形的建筑表面与垂直面之间自由流动，海风可以从外层表面开口进入，使建筑内部感受习习的凉风；而当外部风过大时，百叶窗结构又能减少进风，这种效果就像生物体的自我调节功能，使建筑能与自然环境相呼应。
2.4可再生能源的应用
太阳能、风能、水能、海洋能和地热能等是可再生能源，结合被动式设计策略可大大减少建筑对化石能源及二次能源（电能）的依赖。岭南地区为太阳能资源中等地区，具有利用太阳能的潜力。太阳能利用一个是光伏发电，例如广州电视塔顶部E13、EL14、E14层设置为太阳能光伏幕墙，太阳能电池采用非晶体半透明薄膜电池，安装面积为1120m2，年发电量达1.266万kW•h。太阳能热水系统是太阳能利用另一项成熟技术，但在岭南地区只有夏季和秋冬有足够的太阳能辐射，春季和初夏往往没有热水。风能是高层建筑待开发的可再生能源，预计利用“低速风力”发电技术可挖掘出20倍的风能潜力。岭南地区风能资源还是比较丰富的，主导风、高层风是容易利用的风能资源。风能利用形式主要是通过高层建筑屋面、立面洞口、相邻建筑狭缝等进行发电。例如美国迈阿密COR大厦在屋面上设置发电机发电；珠江城大厦将风力发电机放在立面洞口位置，4台风机每年发电超过20万kW•h。
3结语
高层建筑设计时有意识地应用生态建筑学原理是时代发展的必然要求，从无限制地用能、耗能到今天倡导节能降耗和发展绿色低碳经济，不仅代表了人类文明的进步，也是人类对自身发展方式的觉醒，因此建筑师应深刻理解生态建筑学原理，不断实践生态发展要求，推动建筑业可持续发展。
参考文献：
[1]郭烽仁.高层公共建筑的生态设计方法[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2015，24（4）：48-49.
[2]田力.现代房屋建筑设计中生态建筑学应用[J].科技创新导报，2017（34）：62-63.
[3]刘资轩，刘钢城.议高层建筑设计中的生态建筑观[J].山西建筑，2016，42（8）：31-33.