朱鵬飛建筑生態(tài)學(xué)1第一章建筑生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

第一章建筑生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)建筑生態(tài)學(xué)的起源與發(fā)展建筑生態(tài)學(xué)的概念建筑生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象和研究方法建筑生態(tài)學(xué)的發(fā)展方向第一節(jié)建筑生態(tài)學(xué)的起源與發(fā)展一、城市發(fā)展的生態(tài)意識(shí)（一）建筑活動(dòng)對(duì)地球生態(tài)環(huán)境的影響1、建筑業(yè)的現(xiàn)狀全球建筑從業(yè)人員1.11億人，產(chǎn)值占世界國民生產(chǎn)總值的10%。近年來，我國每年約新建20億平方米建筑，其中住宅占13億平方米，建筑量連續(xù)12年居世界首位，在未來30年內(nèi)，我國還需建造約400億平方米的新建筑?？焖俪鞘谢笠?guī)模農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移必然會(huì)增加對(duì)建筑的需求。建筑業(yè)在未來20年仍將保持高速發(fā)展的態(tài)勢。二、建筑學(xué)的生態(tài)意識(shí)2、建筑對(duì)資源、環(huán)境的影響建筑消耗全球的資源全球的污染能源：50%空氣的污染：50%水資源：42%溫室效應(yīng)：42%原材料：50%水污染：50%耕地：48%固體廢棄物：48%氟氯化碳：50%（據(jù)歐洲建筑師協(xié)會(huì)測算）建筑生命周期對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響生命過程發(fā)展階段對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響前期準(zhǔn)備原材料開采地表破壞、地方生態(tài)平衡破壞、粉塵污染等材料加工廢氣、廢熱、廢液、粉塵、固體垃圾、化學(xué)垃圾等污染材料運(yùn)輸各種廢氣、廢熱、粉塵污染建筑施工材料設(shè)備準(zhǔn)備采購、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏過程中的材料損耗與能源消耗施工技術(shù)結(jié)構(gòu)選型與施工方法不同造成的噪音、粉塵、交通堵塞等施工管理施工過程的長短與管理完善與否對(duì)環(huán)境影響的不同建筑使用家庭裝修耗費(fèi)能源產(chǎn)生新的建筑垃圾，造成建筑內(nèi)二次污染日常使用產(chǎn)生生活垃圾、污水，保溫隔熱措施的不同將影響能源的耗費(fèi)建筑維修頻繁維修增加投資、降低建筑壽命，加大對(duì)環(huán)境的影響建筑循環(huán)報(bào)廢與再利用建筑垃圾的處理，拆除中的粉塵、噪音污染與能源消耗我國可開采利用的石灰石礦250億噸，水泥工業(yè)每年消耗6億噸……我國年產(chǎn)6000億塊粘土磚，消耗粘土12億立方米，毀壞農(nóng)田10萬畝……河北省隆化縣韓麻營鎮(zhèn)鐵尾礦正在蠶食“京津風(fēng)沙源工程區(qū)”內(nèi)的防沙林無節(jié)制開采導(dǎo)致大面積林地塌陷包頭公益明鐵礦區(qū)尾礦庫北京懷柔鐵礦區(qū)尾礦庫天一亮，車出礦，十里山溝白茫?！?/p>

開采前具有原始森林風(fēng)采開采后礦場一角已變成“沙漠”河北省遷西縣龍灣村鐵礦區(qū)水泥年產(chǎn)量圖數(shù)據(jù)來源：中國水泥協(xié)會(huì)拒馬河曾經(jīng)是北京的一條主要水系，但是由于近些年來的生態(tài)破壞，拒馬河已經(jīng)逐漸萎縮，有些地方已經(jīng)干涸，并且隨著越來越嚴(yán)重的非法采砂，使得拒馬河的生態(tài)環(huán)境越來越差。海砂屋海砂屋使用了不合格海砂所建造，海砂未經(jīng)淡化，其中的氯鹽引起混凝土中鋼筋的嚴(yán)重腐蝕破壞，乃至造成房屋坍塌等事故（遇地震更危險(xiǎn)）。每生產(chǎn)1t鋼材，需消耗1500kg鐵礦石、225kg石灰石、750kg焦煤，還需耗掉相應(yīng)的水資源。每生產(chǎn)1t鋼材，排放CO2約1.6-2.0t，排放NOx約0.9-1.0kg，排放SO2約0.8-1.0kg，排放粉塵約0.52-0.7萬t。建筑業(yè)致使生物多樣性降低建筑物也是鳥類殺手夜間照明……人們已逐漸意識(shí)到建筑對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，人類正在與環(huán)境問題抗?fàn)?，建筑師、設(shè)計(jì)師、規(guī)劃設(shè)應(yīng)走在前面，減少資源的消耗、降低環(huán)境污染，在自己的作品中體現(xiàn)、實(shí)踐人類可持續(xù)發(fā)展的理想。好的建筑像……？“好的建筑就像一棵樹”德國建筑大師弗雷·奧托(FreiOtto)1980年繪制的樹形住宅草圖（二）建筑的歷史1、與自然和諧相處的古老理念建筑的發(fā)展史，也就是人類認(rèn)識(shí)自然、利用自然、改造自然的歷史。舊石器時(shí)代，中國原始人就已經(jīng)知道利用天然的洞穴作為棲身之所。遠(yuǎn)古的建筑來源于大自然，又回歸于大自然。新石器時(shí)代，黃河中游的氏族部落，利用黃土層為墻壁，用木構(gòu)架、草泥建造半穴居住所，進(jìn)而發(fā)展為地面上的建筑，并形成聚落。長江流域，因潮濕多雨，常有水患獸害，因而發(fā)展為桿欄式建筑。對(duì)此，古代文獻(xiàn)中也多有「構(gòu)木為巢，以避群害」、「上者為巢，下者營窟」的記載。河姆渡式的干欄建筑延安大學(xué)６排２２６孔窯洞的石窯建筑群

“土打的窯洞丈二寬，夏天涼來冬天暖”。以木構(gòu)架結(jié)構(gòu)為主流的建筑古建筑屋頂與排水硬山頂歇山頂懸山頂除了建筑材料與自然界緊密聯(lián)系之外，在建筑形制，特別是建筑空間組合的處理上，我國傳統(tǒng)的建筑同樣非常注重利用自然環(huán)境。在建筑規(guī)劃選址方面，古人非常注重與自然的關(guān)系，發(fā)展出建筑風(fēng)水理論。建筑風(fēng)水關(guān)于建筑思想的主旨是把宅舍作為大地有機(jī)體的一部分，強(qiáng)調(diào)建筑與自然，及周圍環(huán)境的和諧，從某種意義上說，（建筑風(fēng)水學(xué)）與建筑生態(tài)學(xué)的步調(diào)是一致的。2、建筑發(fā)展的誤區(qū)——走過的彎路自英國工業(yè)革命吹響人類科技發(fā)展的號(hào)角之后，人類不再屈服于自然的束縛，“人定勝天”仿佛不再是神話。1851年倫敦世博會(huì)英國館水晶宮1951年紐約利華大廈1970年之前，全球經(jīng)濟(jì)空前繁榮，市場一片鼓勵(lì)消費(fèi)以刺激建設(shè)之聲，甚至打出“消費(fèi)就是美德”的口號(hào)。那時(shí)正是現(xiàn)代主義建筑最盛行的時(shí)候，建筑設(shè)計(jì)朝向全面機(jī)械化、設(shè)備化的模式。1964年，“未來主義建筑宣言”鼓勵(lì)人類建立最浪費(fèi)的都市形式，認(rèn)為未來都市就像一座造船廠，住宅就像一座巨大的機(jī)器，建筑物之間全部用金屬步道和高速車速道來連接，鋼和玻璃所做的電梯，就像蛇一樣爬滿了建筑外表。甚至幻想將整個(gè)都市裝上噴射引擎及移動(dòng)的四肢，以任意走動(dòng)或飛上火星。1972年，羅馬俱樂部發(fā)表《增長的極限》，對(duì)迷信經(jīng)濟(jì)成長的人類文明提出嚴(yán)重警告，建筑界開始注意節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性……3、建筑的未來——理念的回歸

自20世紀(jì)末開始，可持續(xù)發(fā)展的理念成為有環(huán)境破壞、資源匱乏等生態(tài)失衡問題的主流解決之道，全球各國共同簽署了以保護(hù)人類生存空間為宗旨的“京都協(xié)議書”，建筑業(yè)也開始反思建筑與資源、環(huán)境的關(guān)系，建筑踏上了理性回歸之路。“我的愿望是有一天消滅綠色建筑這個(gè)概念，因?yàn)槟莻€(gè)時(shí)候所有建筑都是綠色的，大家對(duì)此習(xí)以為常，就像我們現(xiàn)在對(duì)待一幢普通建筑那樣?！?月24日，羅伯特·沃森在上海接受《外灘畫報(bào)》的專訪時(shí)這樣告訴記者。三、建筑生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展（一）建筑生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生1、PaoloSoleri和他的城市實(shí)驗(yàn)室Arcosanti1969年，建筑生態(tài)學(xué)(Arcology)理論的提出。為什么地球自從有了城市后，生態(tài)和建筑之間就變得勢同水火？生態(tài)和建筑的關(guān)系該如何處理？

他認(rèn)為任何建筑或都市設(shè)計(jì)如果強(qiáng)烈破壞自然結(jié)構(gòu)都是不明智的，號(hào)召對(duì)有限的物質(zhì)資源進(jìn)行最充分、最適宜的設(shè)計(jì)和利用，反對(duì)高能耗，提倡可再生資源。

理想的城市：金字塔形城市構(gòu)想，是高度綜合的且具有合適的建筑高度和密度，在最大限度地容納居住人口的同時(shí)，將居民安置在最為生態(tài)化、美好和縮微的環(huán)境中。保羅·索勒瑞把生態(tài)學(xué)(Ecology)和建筑學(xué)(Architecture)兩詞合并成為Arcology，即建筑生態(tài)學(xué)。即從生態(tài)學(xué)的角度來認(rèn)識(shí)建筑，將生態(tài)學(xué)的理論應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中，以此達(dá)到與自然的和諧共生。從生態(tài)學(xué)的角度來理解，生態(tài)建筑首先應(yīng)具備節(jié)能的特征，并充分考慮綠色能源的使用；其次應(yīng)注重使用再生和可循環(huán)利用材料，注重環(huán)境保護(hù)，遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且應(yīng)尊重所在地的地域環(huán)境和歷史文化，與鄉(xiāng)土有機(jī)結(jié)合，繼承城市脈絡(luò)。因此生態(tài)建筑又被稱為綠色建筑、可持續(xù)建筑。巨構(gòu)建筑設(shè)計(jì)圖巨構(gòu)建筑是一座高約1000m的塔樓，周圍環(huán)繞著兩組集中式的名為“室外會(huì)場”的裙房。室外會(huì)場是一個(gè)半圓形大建筑，用于容納范圍較廣的城市活動(dòng)。塔樓和室外會(huì)場緊密相連、不可分割。索勒里之所以將整座城市構(gòu)想為一個(gè)完整的巨型建筑，并不是對(duì)城市功能進(jìn)行重新組織，而是將其集中，便于充分地提高能源利用、人流循環(huán)、物流循環(huán)等系統(tǒng)的效率。索勒里設(shè)想采用一種將來可能發(fā)明的機(jī)器人施工技術(shù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將會(huì)隨時(shí)監(jiān)控建筑系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的使用狀況。

10能源分析圖

11水利用分析圖

12人流分析圖

溫室效應(yīng)：指在一個(gè)限定的空間收集太陽的熱量。

煙囪效應(yīng)：指熱空氣上升時(shí)，可以引導(dǎo)收集熱空氣的系統(tǒng)。

半圓頂效應(yīng)：指將半圓形的結(jié)構(gòu)南向布置，寒冷季節(jié)作為太陽能收集器，溫暖季節(jié)形成最大面積的太陽陰影區(qū)。

蓄熱效應(yīng)：指具有一定質(zhì)量的物體在周圍溫度高于自身時(shí)容納熱量，而周圍溫度低于自身時(shí)釋放熱量。無機(jī)效應(yīng)：有機(jī)效應(yīng)：園藝效應(yīng)：指在人類控制和選擇下，綠色物種的生長。城市效應(yīng)：指一些有機(jī)體以自覺的、腦力的、文化和精神的方式進(jìn)行相互作用。

2、建筑生態(tài)學(xué)的正式誕生1969年，美國景觀建筑師伊恩·麥克哈格(McHarg)的著作《設(shè)計(jì)結(jié)合自然》（DesignWithNature)的出版，標(biāo)志著生態(tài)建筑學(xué)的正式誕生。麥克哈格在該著作中指出：建筑生態(tài)學(xué)的目的就是結(jié)合生態(tài)學(xué)原理和生態(tài)決定因素，在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)で蠼鉀Q人類聚居中的生態(tài)和環(huán)境問題，改善人居環(huán)境，并創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一的效益最優(yōu)化。

建筑生態(tài)學(xué)從產(chǎn)生至今，一直致力于解決建筑領(lǐng)域中人類面臨的環(huán)境與生態(tài)問題，并隨著新的問題和觀念的產(chǎn)生而不斷發(fā)展。（二）建筑生態(tài)學(xué)的發(fā)展20世紀(jì)70年代，由于世界性石油危機(jī)，與能源使用和能源供應(yīng)相關(guān)的問題成為建筑生態(tài)學(xué)關(guān)注的主要因素，世界各地紛紛開展了「被動(dòng)式太陽能建筑」的研究，并在建筑物的「保溫隔熱」方面做了大量工作。1977年l2月，國際建協(xié)大會(huì)以1933年的《雅典憲章》為出發(fā)點(diǎn)，在秘魯簽署了另一個(gè)新憲章——《馬丘比丘憲章》。新憲章總結(jié)了現(xiàn)代建筑與城市規(guī)劃建設(shè)的主要經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)；綜述了城市與區(qū)域、建筑與技術(shù)、環(huán)境與文化等面臨的新問題、新對(duì)策；強(qiáng)調(diào)了兩次大會(huì)選址的特殊含義：雅典衛(wèi)城反映了人們勇于探索自然、改造自然的理性主義，而馬丘比丘的高山安第斯古城遺址則表現(xiàn)出人們對(duì)于大自然的尊重。20世紀(jì)80年代，大范圍的環(huán)境污染和破壞已殃及世界各國，「環(huán)境治理」和「生態(tài)保護(hù)」非常醒目地成為建筑生態(tài)學(xué)討論和關(guān)注的焦點(diǎn)。1988年，中國的建筑學(xué)家吳良鏞教授在希臘建筑師道薩蒂亞斯所提出的“人類聚居學(xué)”的啟發(fā)下，吸取中國傳統(tǒng)文化及哲學(xué)的精華，融匯多方面的研究成果，創(chuàng)造性地提出了“廣義建筑學(xué)”，并寫成了《廣義建筑學(xué)》一書，提出以城市規(guī)劃、建筑與園林為核心，綜合工程、地理、生態(tài)等相關(guān)學(xué)科，構(gòu)建“人居環(huán)境科學(xué)”體系，以建立適宜居住的人類生活環(huán)境。20世紀(jì)90年代后，全方位解決環(huán)境和生態(tài)問題的「可持續(xù)發(fā)展」理論成為全球共識(shí)，環(huán)境、生態(tài)、資源共同成為世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然的協(xié)同發(fā)展成為各行各業(yè)共同致力的目標(biāo)，人、社會(huì)、建筑、自然的「和諧共生」與「協(xié)同發(fā)展」成為建筑生態(tài)學(xué)致力的目標(biāo)。第二節(jié)建筑生態(tài)學(xué)的概念是生態(tài)學(xué)延伸于建筑學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)分支，反映出現(xiàn)代建筑思潮的價(jià)值取向。建筑生態(tài)學(xué)并不否定傳統(tǒng)建筑學(xué)，而是在其所達(dá)到的物質(zhì)和精神文明的基礎(chǔ)上，使之變得更加自然，更加人性化。從本質(zhì)上說，建筑生態(tài)學(xué)是運(yùn)用生態(tài)學(xué)的理論來指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)、建造、管理等，既可使自身構(gòu)建的人工系統(tǒng)處于良性循環(huán)狀態(tài)，又可與周圍的自然生態(tài)系統(tǒng)保持平衡，實(shí)現(xiàn)建筑與自然共生，是可持續(xù)發(fā)展理論和生態(tài)設(shè)計(jì)理念在建筑工業(yè)中的具體體現(xiàn)。建筑生態(tài)學(xué)要求建筑從材料準(zhǔn)備、建設(shè)、使用到廢棄整個(gè)過程都是無害化，這就要求建筑工業(yè)要從建筑建設(shè)工程的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、土地適宜性評(píng)價(jià)、可行性分析、建筑的生態(tài)化設(shè)計(jì)、建筑建造的材料、建筑的施工、建筑環(huán)境、建筑使用管理等方面來考慮，將可持續(xù)思想理念和生態(tài)學(xué)理論貫穿到人居環(huán)境構(gòu)建中，使人、建筑與自然生態(tài)環(huán)境之間形成一個(gè)良性的系統(tǒng)。第三節(jié)建筑生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象和研究方法一、建筑生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象建筑生態(tài)學(xué)研究的對(duì)象是構(gòu)成人工生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)建筑和建筑環(huán)境。生態(tài)建筑的研究包括建筑生物圈、建筑生態(tài)系統(tǒng)、建筑多樣性、建筑的生態(tài)平衡等。此外還應(yīng)對(duì)人類生態(tài)學(xué)意義的建筑生態(tài)學(xué)和文化生態(tài)學(xué)意義上的建筑生態(tài)學(xué)進(jìn)行研究。建筑環(huán)境則包括各種建筑環(huán)境、社會(huì)環(huán)境和文化環(huán)境。建筑生態(tài)學(xué)研究的目的對(duì)建筑生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究的目的有兩個(gè)方面：一是促進(jìn)已有建筑的生態(tài)化。--使其與人、社會(huì)、自然協(xié)調(diào)發(fā)展，完善建筑生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，從而最終實(shí)現(xiàn)人、建筑與自然和諧發(fā)展；

二是減少新建、擴(kuò)建、改建建筑對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)的破壞，力圖促使被破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)，充分利用有限的資源，使新建、擴(kuò)建、改建的建筑與其周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，在滿足人類生存和發(fā)展需要的同時(shí)，也滿足其他生物的生存和發(fā)展需要。也就是使新、舊建筑都成為「生態(tài)建筑」?！窘ㄖ鷳B(tài)學(xué)研究的具體目標(biāo)】1）盡量提高建筑的可再生能源利用率，減少對(duì)不可再生能源的依賴，最大限度實(shí)現(xiàn)能源自供；2）盡量提高建筑能量的利用效率，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用以及廢熱回收；3）盡量采用可回收和利用的材料；4）盡量減少垃圾和廢氣、廢水的排放，并使其排放物盡快并且安全地參與外部自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)；5）抑制或杜絕有毒有害物質(zhì)在建筑的制造和運(yùn)