小議生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方法

1、小議生態(tài)建筑設(shè)計(jì)方法 摘要：本文闡述了生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的原則，分析介紹了生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的方法及建筑結(jié)構(gòu)的選擇。 關(guān)鍵詞：生態(tài)建筑；設(shè)計(jì)方法 生態(tài)建筑作為一個新興事物，今后的研究與探索之路將會是漫長而艱辛的。因此，對生態(tài)建筑的研究應(yīng)該從設(shè)計(jì)階段延伸至施工、檢測、新材料研發(fā)以及相關(guān)的管理法規(guī)的制定和實(shí)施等方面。同時(shí)，生態(tài)建筑的發(fā)展需要進(jìn)行許多跨學(xué)科的研究與合作，需要建筑師協(xié)同規(guī)劃師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、監(jiān)理工程師以及建造師一起，共同履行所肩負(fù)的社會責(zé)任，共創(chuàng)美好未來。 1 生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的原則 1.1 對自然環(huán)境的關(guān)心與尊重 對自然環(huán)境的關(guān)心是生態(tài)建筑存在的根本，是一種環(huán)境共生意識的體現(xiàn)。它首先要求建

2、筑師調(diào)整自己的心態(tài)，正確地認(rèn)識到建筑作品僅僅是環(huán)境中的一分子，以一種謙遜的姿態(tài)處理與環(huán)境的關(guān)系，給予自然環(huán)境以更多的關(guān)心。 1.2 對使用者的關(guān)心 對使用者的關(guān)心表現(xiàn)在以下幾個方面：盡可能利用自然的方法創(chuàng)造宜人的通風(fēng)、溫度、濕度環(huán)境，在盡量減少能耗的同時(shí)保證以至提高舒適性；創(chuàng)造良好的聲環(huán)境氛圍，給使用者提供一個安靜、和諧、宜人的居住、工作環(huán)境。 1.3 增強(qiáng)使用者與自然環(huán)境的溝通 建筑物作為聯(lián)系使用者與自然環(huán)境的橋梁，應(yīng)盡可能多地將自然的元素引至使用者的身邊，這是生態(tài)設(shè)計(jì)原則的一個重要體現(xiàn)。在這里，建筑不再是隔絕人類與自然環(huán)境的厚重屏障，不再是冷漠與遠(yuǎn)離自然的代名詞，它將提供給人們一種嶄新的生

3、活。 1.4 采用環(huán)保技術(shù)和材料 環(huán)保技術(shù)和材料是生態(tài)建筑的技術(shù)支撐。雖然到目前為止，并沒有足夠理想的技術(shù)和材料來支持生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐，但至少我們應(yīng)認(rèn)識到大力開發(fā)環(huán)保技術(shù)和材料對生態(tài)建筑的支撐作用。 1.5 依照法律和規(guī)范開展生態(tài)建筑設(shè)計(jì) 法律和規(guī)范是建筑設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，直接影響到我國生態(tài)建筑發(fā)展的戰(zhàn)略方向。在生態(tài)建設(shè)方面，目前我國已頒布了中華人民共和國節(jié)約能源法、中華人民共和國大氣污染防治法、民用建筑節(jié)能管理規(guī)定、關(guān)于推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質(zhì)量的若干意見等法律法規(guī)，對我國節(jié)約建筑能耗，保護(hù)環(huán)境，保障人體健康，推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化起到了積極的推動作用。 2 生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的方法 2.1 氣候

4、設(shè)計(jì)法 氣候是生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的原點(diǎn)。建筑適應(yīng)氣候要求的特征，在“自力更生”最大限度庇護(hù)人類的同時(shí)，也順應(yīng)和保護(hù)了人類的生存環(huán)境。氣候設(shè)計(jì)法是指在建筑設(shè)計(jì)中以氣候?yàn)閰⒄瘴?，選擇和創(chuàng)造與場地氣候相適應(yīng)的材料、構(gòu)造、建筑形式和自然能源的利用方式，其設(shè)計(jì)的生態(tài)意義在于影響建筑的舒適度和能源利用方式。氣候設(shè)計(jì)法重點(diǎn)突出氣候調(diào)節(jié)被動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并從更高的技術(shù)起點(diǎn)來增強(qiáng)對自然能源的利用。 2.2 生物設(shè)計(jì)法 借鑒生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律來解決建筑與環(huán)境間的沖突，是生物設(shè)計(jì)法的主要思想。生物設(shè)計(jì)法是將建筑看作是一個生態(tài)系統(tǒng)，通過安排建筑內(nèi)外的物質(zhì)因素，以循環(huán)方式令資源、能源在系統(tǒng)內(nèi)有序流動，獲得一種低耗、高效、無污、

5、無廢、生態(tài)平衡的人工環(huán)境。其中最為著名的是美國風(fēng)景建筑師麥克哈格提出的“生態(tài)設(shè)計(jì)方法”。該方法可以分為以下四個步驟： 2.2.1 自然過程調(diào)查：視自然過程為資源，進(jìn)行資源信息調(diào)查。 2.2.2 生態(tài)因子調(diào)查：廣泛收集規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的自然和人文資料，進(jìn)行資源信息調(diào)查。 2.2.3 生態(tài)因子的分析綜合：先對各種因素進(jìn)行分類分級，構(gòu)成單因素圖；再根據(jù)具體要求用圖疊技術(shù)進(jìn)行疊加或用計(jì)算機(jī)技術(shù)歸納出各種綜合圖。 2.2.4 結(jié)果表述：對各主要因素及各種資源開發(fā)利用方式進(jìn)行適宜度分析，確定最優(yōu)的利用方式。 3 建筑結(jié)構(gòu)的選擇 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對建筑的生態(tài)、能源和社會效益具有重大的影響。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以改變建筑的

6、形象、降低建筑的建造和使用成本，而且可以大大提高建筑的穩(wěn)定性、延長建筑的生命周期。另一方面，建筑的飛躍總是建立在結(jié)構(gòu)革命的基礎(chǔ)上，一些新的結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，把人們對建筑的建造認(rèn)識提高到一個全新的階段，從而可以在意義更為廣泛的范疇內(nèi)探討全球的可持續(xù)發(fā)展的建造問題。 3.1 結(jié)構(gòu)方式的選擇 3.1.1 結(jié)合使用功能和空間需求選擇結(jié)構(gòu)方式 結(jié)構(gòu)方式的選擇受到建筑物的使用功能、空間需求的影響。一般常見的結(jié)構(gòu)方式如下：木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、桁架與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)以及索結(jié)構(gòu)等等，每種結(jié)構(gòu)方式都具有其自身的獨(dú)特特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)建筑需要靈活選擇。對于高層建筑來說，其各種結(jié)構(gòu)體系所能提供的內(nèi)部

7、空間是不同的，反映在建筑平面中也各具特色。 3.1.2 從節(jié)約能源、資源角度選擇結(jié)構(gòu) 輕質(zhì)低耗能結(jié)構(gòu)具有兩個優(yōu)點(diǎn)：材料強(qiáng)度高、用料省，從而節(jié)約資源和能源，較少廢棄物排放，做到“少廢多用”。結(jié)構(gòu)輕便，對基礎(chǔ)要求較低，靈活性較大；輕質(zhì)低耗能結(jié)構(gòu)包括一般的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)：木結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)等，也包括一些新出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式，如張力穹隆、張拉膜結(jié)構(gòu)等。 由于現(xiàn)在木材已很少作為承重的結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用，因此輕質(zhì)低耗能結(jié)構(gòu)主要是針對輕鋼結(jié)構(gòu)而言。 3.1.3 幾種構(gòu)造方式耗能量及二氧化碳排放量評估 一般說來，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)，具有很好的適應(yīng)性及耐久性。但從節(jié)能和環(huán)保的角度看，鋼結(jié)構(gòu)建筑比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑建造時(shí)

8、的總耗能量和co2排放量減少約25%和40%。從長遠(yuǎn)的社會及經(jīng)濟(jì)利益考慮，鋼結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)勢。但生產(chǎn)鋼材比生產(chǎn)水泥所耗能源要高許多，在開采過程中會對自然環(huán)境產(chǎn)生破壞，因此出現(xiàn)了一些更新的輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)體系，以彌補(bǔ)這些方面的不足，具體如下： 短線張力穹隆結(jié)構(gòu)短線張力穹隆結(jié)構(gòu)是由美國建筑師富勒（richard buckminster fuller）發(fā)明的一種輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)。 張拉膜結(jié)構(gòu)：張拉膜結(jié)構(gòu)除了方便拆卸以外，其結(jié)構(gòu)自身重量輕，具有吸收地震力與風(fēng)力的機(jī)理。 彈性可變結(jié)構(gòu)：對于一些臨時(shí)性的建筑來說，自成型結(jié)構(gòu)是一種十分合理的選擇。像傘一樣，自成型結(jié)構(gòu)在使用時(shí)可以撐開，使用完畢后，又可以收起來；在

9、不占用自然資源的情況下，滿足一些臨時(shí)性的活動要求。 3.2 結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化是讓一個系統(tǒng)通過最小的代價(jià)取得最大的效益。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在理論上存在一個臨界點(diǎn)：當(dāng)設(shè)計(jì)方案未達(dá)到這個臨界點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)不能發(fā)揮其最大效益，導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)；而當(dāng)設(shè)計(jì)方案超過此臨界點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)就會失效，結(jié)構(gòu)可能會坍塌。因此，優(yōu)化就是要尋找這個臨界點(diǎn)。結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)化包括以下幾個方面： 3.2.1 傳力效能結(jié)構(gòu)輕量化 根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳力的特點(diǎn)來確定構(gòu)件的材料和形狀，最大限度的發(fā)揮各種材料的特性是結(jié)構(gòu)輕量化的主要特點(diǎn)。 3.2.2 提高材料效能 提高材料的強(qiáng)度，不僅可以減少結(jié)構(gòu)材料的消耗、減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、減輕結(jié)構(gòu)自重，而且可以提高

10、建筑的耐久性，從而節(jié)約更多的資源、能源。 例如，就鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，法國最近研制了一種超高性能的高強(qiáng)度綠色混凝土（簡稱uhpc）。這種綠色新型混凝土的構(gòu)成成分中包含一種活性細(xì)?；炷粒╮eactive powder concrete），簡稱rpc，其強(qiáng)度可達(dá)到200mpa，甚至可以代替某些金屬材料。利用這種材料制成的型材，不僅減少了構(gòu)筑物的水泥與混凝土用量、減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)提高了建筑的耐久性，保證或延長了建筑的安全使用期。 3.2.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化 在不影響建筑藝術(shù)和造型創(chuàng)作的前提下，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量標(biāo)準(zhǔn)化，減少構(gòu)件數(shù)量類型，提高預(yù)制構(gòu)件比例。盡管生產(chǎn)構(gòu)件需要較高的工藝水平，但從總體上說，規(guī)?；?/p>