孫曉銘

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

近年來(lái)，建筑行業(yè)的迅速發(fā)展改變了中國(guó)城市的面貌和人民的生活方式。城市高層建筑整體布局的優(yōu)化，有效的節(jié)約了建設(shè)用地，促使土地能夠被高效率利用，高層建筑逐步成為城市現(xiàn)代化水平的標(biāo)志?？茖W(xué)、系統(tǒng)、合理的進(jìn)行對(duì)高層建筑形態(tài)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是城市整體空間自身特色脈絡(luò)的有效延續(xù)與環(huán)境規(guī)劃布局的重新塑造。城市高層建筑形體的優(yōu)化設(shè)計(jì)是城市規(guī)劃系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)城市整體的外在形象與內(nèi)在氣質(zhì)的形成有著重要的作用。高層建筑的開(kāi)發(fā)整合了城市的土地資源，促使土地得以高效率利用，高層建筑體量大、造價(jià)高、形體明顯，對(duì)城市整體空間形態(tài)影響作用顯著。建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)是發(fā)揮創(chuàng)造力和體現(xiàn)設(shè)計(jì)理念的關(guān)鍵之處，是多種學(xué)科的交叉融合。城市的高層建筑形體優(yōu)化設(shè)計(jì)擔(dān)負(fù)著節(jié)能減排、功能布局、設(shè)施配套以及對(duì)空間形態(tài)的有效控制和引導(dǎo)。

1 城市高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1.1 城市高層建筑整體布局優(yōu)化

現(xiàn)代城市建筑體系功能要求復(fù)合化、科學(xué)化與合理化，工程實(shí)踐中已逐步將辦公、活動(dòng)空間、商業(yè)購(gòu)物、社民居住等多功能融為一體，形成一個(gè)整體的框架與體系?，F(xiàn)代城市各種不同的建筑形式并存，在高度與密度上的設(shè)計(jì)與排列都在展現(xiàn)著建筑各區(qū)域的功能和自身特性，同時(shí)在重點(diǎn)地段的高層建筑更是凸顯其城市標(biāo)志與視覺(jué)關(guān)鍵點(diǎn)的作用。高層建筑在整體布局的過(guò)程中，需要將高層建筑沿著城市道路布置在主要道路或道路轉(zhuǎn)角處，通過(guò)加大、拓寬建筑退讓距離，進(jìn)而來(lái)減少高層建筑體系對(duì)城市道路的嚴(yán)重壓迫感。城市高層建筑規(guī)劃布局要以其特殊的地質(zhì)環(huán)境背景為基礎(chǔ)，高層建筑首先要避免建立在地下空間采空區(qū)范圍內(nèi)，合理避開(kāi)地震斷裂帶，高層建筑之間存在一定的避讓距離。城市高層建筑在城市整體規(guī)劃中應(yīng)該綜合考慮影響城市總體層面上的各種因素，進(jìn)行建筑體系高度分區(qū)，確定高層建筑適宜建設(shè)、限制建設(shè)以及禁止建設(shè)的區(qū)域，建設(shè)過(guò)程中重點(diǎn)分析城市特色區(qū)域，強(qiáng)調(diào)在高層建筑的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中在滿足城市居民使用功能的同時(shí)，滿足城市歷史文化，城市風(fēng)土人情以及城市綜合特色的著重體現(xiàn)。

1.2 城市高層建筑細(xì)部造型的優(yōu)化設(shè)計(jì)

城市規(guī)劃與開(kāi)發(fā)的過(guò)程中科學(xué)、合理的開(kāi)發(fā)模式、建設(shè)模式是整個(gè)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的第一步，是城市規(guī)劃與發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。高層建筑頂部造型設(shè)計(jì)關(guān)系著整個(gè)城市的外在形象，高層建筑細(xì)部的優(yōu)化設(shè)計(jì)是整體形象下對(duì)城市內(nèi)涵的具體闡釋。高層建筑細(xì)部設(shè)計(jì)與整體規(guī)劃布局相結(jié)合能夠給予城市一種嶄新的時(shí)代感，映現(xiàn)出整個(gè)城市對(duì)社會(huì)文化的一種內(nèi)在追求。高層建筑的細(xì)部設(shè)計(jì)相對(duì)于建筑整體造型來(lái)說(shuō)，在一定程度上具有獨(dú)立性、完整性以及個(gè)性。高層建筑的整體造型取得的效果是細(xì)部對(duì)整體形式所做貢獻(xiàn)的集合體，消除了建筑形式的單調(diào)和乏味。建筑的整體風(fēng)格是地方性因素結(jié)合城市特殊的地理環(huán)境產(chǎn)生的建筑細(xì)部形式設(shè)計(jì)。高層建筑頂部造型設(shè)計(jì)是城市高層建筑體系豎向體量在空中為整個(gè)城市營(yíng)造的終端形象，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，頂部造型不但要考慮其本身形象，考慮頂部設(shè)計(jì)造型對(duì)整個(gè)城市景觀的影響，而且要考慮主要頂部造型的功能設(shè)計(jì)。頂部造型自身形象設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)是整個(gè)城市景觀與文化特色的重要體現(xiàn)，其可以作為城市建筑的標(biāo)志、象征，為城市引入醒目的天際輪廓線，對(duì)整體形象起著關(guān)鍵作用。現(xiàn)階段，我國(guó)城市的高層建筑立面造型與頂部造型的優(yōu)化設(shè)計(jì)已逐步過(guò)渡于對(duì)整體造型的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，高層建筑體系頂部造型的優(yōu)化設(shè)計(jì)與城市文化與內(nèi)在氣質(zhì)相融合，頂部造型是城市景觀變化和處理的重點(diǎn)之一，在實(shí)踐中沒(méi)有充分發(fā)揮其重要的功能，需要結(jié)合城市環(huán)境形態(tài)對(duì)天際輪廓線的襯托效果進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)引導(dǎo)。在注重高層建筑建設(shè)與城市環(huán)境風(fēng)格的融合中，強(qiáng)調(diào)頂部造型設(shè)計(jì)與城市自身地質(zhì)環(huán)境相適應(yīng)，將可能突發(fā)災(zāi)害發(fā)生后可能承受的荷載以及其他外界因素進(jìn)行綜合考慮，為城市整體景觀與建筑功能布局提供好的發(fā)展方向。科學(xué)合理的細(xì)部造型是城市景觀與城市空間形態(tài)的重要部分，其功能能夠有力的宣傳城市自身固有的相關(guān)特色，是對(duì)城市自身的一個(gè)重要宣傳，能夠作為城市高層建筑與城市景觀的重要標(biāo)志與象征，為整個(gè)城市提供醒目的天際輪廓線，對(duì)城市的整體形象與造型起著關(guān)鍵作用。

2 城市高層建筑風(fēng)能利用研究

2.1 城市高層建筑風(fēng)能利用設(shè)計(jì)

高層建筑風(fēng)能利用是現(xiàn)代建筑與能源利用的有效融合，已然成為現(xiàn)代城市綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。融合過(guò)程涉及到多方面的綜合技術(shù)要素，涵蓋建筑物的負(fù)載計(jì)算、用電量進(jìn)行估算，進(jìn)風(fēng)能收集系統(tǒng)的安裝容量等。城市超高層建筑風(fēng)能設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合建筑物當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境條件、水文地質(zhì)條件、氣象氣候條件，結(jié)合超高層建筑外觀要求及建筑節(jié)能方案的特征，確定風(fēng)能利用的相關(guān)軟硬件的安裝條件、環(huán)境、方位的設(shè)置和儀器的型號(hào)以及外觀的設(shè)計(jì)，同時(shí)保證風(fēng)能利用系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率、相關(guān)組件的選擇和儀器數(shù)量的設(shè)計(jì)、相鄰間距的設(shè)計(jì)、方位的設(shè)計(jì)、相關(guān)組件之間的連接方式設(shè)計(jì)以及采集器安裝節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)等。安裝和維護(hù)強(qiáng)調(diào)確?，F(xiàn)場(chǎng)安裝部位的承受的載荷滿足規(guī)范要求，綜合考慮特殊情況下能夠正常使用，保證相關(guān)組件的順利安裝，消除一切對(duì)建筑形成不利影響，建立設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)、評(píng)估與反饋信息系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。風(fēng)能容易收集的部位與室內(nèi)通風(fēng)性能較好的區(qū)域需要綜合考慮室內(nèi)的通風(fēng)需求以及建筑承受能力的影響。城市高層建筑風(fēng)能利用設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮到風(fēng)能利用系統(tǒng)相關(guān)構(gòu)件的幾何形態(tài)與建筑表皮設(shè)計(jì)之間的系統(tǒng)關(guān)系，相關(guān)構(gòu)件的幾何形態(tài)應(yīng)該與建筑物的整體形象和其功能的需求相結(jié)合，把握相關(guān)構(gòu)件與建筑整體比例以及尺度的協(xié)調(diào)性，進(jìn)而能夠滿足協(xié)調(diào)統(tǒng)一，完成城市高層建筑風(fēng)能利用設(shè)計(jì)。

2.2 城市高層建筑與風(fēng)能利用相融合的發(fā)展方向

城市建筑物表皮的材料不斷創(chuàng)新是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的最有效、最直接的方式。高層建筑的表皮是風(fēng)能容易收集的關(guān)鍵部位。風(fēng)能利用與建筑表皮融合的材料創(chuàng)新涵蓋雙層建筑外表皮的圍護(hù)結(jié)構(gòu)層、室內(nèi)通風(fēng)、采光及城市環(huán)境綠化技術(shù)。雙層建筑外表皮的圍護(hù)結(jié)構(gòu)層主要通過(guò)相應(yīng)的調(diào)整使得最外層能夠保證建筑室內(nèi)的空間獲得正常的通風(fēng)以及采光條件，進(jìn)而提高室內(nèi)居住的舒適度，此時(shí)也能降低建筑物能源消耗，同時(shí)也不同程度上化解了自然采光與風(fēng)能利用之間的矛盾。雖然建筑表皮雙層結(jié)構(gòu)具有較好的效果，但是從其建筑用材上來(lái)看不十分環(huán)保，性價(jià)比較低。風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的不斷創(chuàng)新為風(fēng)能與建筑表皮結(jié)合和應(yīng)用提供了有利條件，可以選擇在屋頂、建筑外墻等位置進(jìn)行兩者的結(jié)合。建筑的屋頂可以將其作為一個(gè)安裝平臺(tái)，在上面安裝必要的設(shè)施以保證風(fēng)能利用設(shè)備具備有力的支撐。建筑外墻具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)形式和承載能力，在設(shè)備支撐方面無(wú)疑是最合適的位置，但是，在外墻上安裝技術(shù)要求相對(duì)較高，要保證設(shè)備的正常使用，同時(shí)也要確保人們?cè)诎踩矫娌皇芷溆绊憽Ｊ覂?nèi)通風(fēng)及采光的利用是通過(guò)建筑物內(nèi)外相互連通，保證室內(nèi)的自然通風(fēng)，同時(shí)綜合考慮室內(nèi)太陽(yáng)照射程度，為環(huán)境建設(shè)與資源節(jié)約提供重要平臺(tái)。城市環(huán)境綠化技術(shù)綜合考慮到城市的環(huán)境綠化，引入綠化植物、人文生態(tài)等因素。利用植物蒸發(fā)，降低建筑的外層溫度，達(dá)到降低能耗的良好效果。向著低碳經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，建筑表皮與風(fēng)能利用的融合也體現(xiàn)了人類與大自然的和諧共處的需求，綠色環(huán)保的節(jié)能設(shè)計(jì)將是建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3 總結(jié)與建議

城市高層建筑的聚集和分散是城市空間形態(tài)中較為主動(dòng)的力量，引導(dǎo)著城市三維形態(tài)特征的演變。高層建筑形體的優(yōu)化設(shè)計(jì)要擔(dān)負(fù)其整個(gè)城市建筑的功能布局、配套設(shè)施、城市交通以及積極的空間形態(tài)的有效控制和引導(dǎo)。城市高層建筑的規(guī)劃布局與配套實(shí)施的科學(xué)搭配，注重高層建筑頂部造型的規(guī)劃設(shè)計(jì)，控制高層建筑的細(xì)部設(shè)計(jì)與規(guī)劃。高層建筑與風(fēng)能二者融合有效的實(shí)現(xiàn)了城市外在形象的展示與資源的實(shí)踐共享，全面的推動(dòng)了城市的綜合發(fā)展。

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