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关键词:山地高层;建筑设计;设计方案
随着建筑行业的快速发展,山地建筑正在成为建筑住宅发展中的一种趋势,但由于山地自然条件的限制,使得山地高层建筑建设较一般高层建筑建设更加困难,作为建筑设计人员,应该结合山地施工现场情况,为山地高层建筑提供科学合理的设计方案,以提高建筑企业的经济效益。
1 山地高层建筑设计思想
设计师在对山地高层住宅进行设计时,在设计思想上应该遵循以下几项原则或趋势:①由于山地所处的自然环境影响,在对山地高层建筑设计时,设计人员一定要考虑山地地区的自然景观和建筑住宅设计之间的关系。在设计上应该注意将设计主题与当地山地景观相结合,并且要注意突出山地景观的特色,充分利用山地景观来建设住宅区景观设计,将高层建筑与周围山地景观有机统一起来,建设与自然相和谐的人居环境;②由于山地高层建筑住宅距离市区较远,市区内各种服务基础设施,山地住宅区的居民无法享受,因而在对山地高层住宅进行设计时应该考虑为当地居民提供必要的服务设施,从居住用户角度考虑问题,在设计中要体现人性化设计,强调山地居住区的配套化、便捷性以及舒适程度,并重视山地居住区道路设计,为山地高层住宅区居民出入提供方便;③由于地处山区,在山地高层住宅设计中,设计师应该注意体现居住区与周围环境之间的关系,坚持用生态平衡观指导建筑设计,贯彻循环再生原则,将人与自然和谐共处作为山地高层住宅设计的生态目标;④山地高层建筑设计中,应该将道路系统设计纳入到山地高层住宅设计规划当中,以立体化、多样性的道路系统来凸显山地高层住宅特色。
2 山地高层建筑设计手段
2.1 山地高层住宅设计要与山地地形相结合
设计师在对山地高层住宅进行设计前,应该先对山地地形进行详细调查,山地用地环境是山地高层住宅设计的出发点。为了能够快速获得山地地形相应信息数据,设计师在进行设计时应该对山地总图布局进行编制,将住宅与周围环境之间的关系采用二维图的形式展现出来,为实现住宅与山地环境的一体化打好基础。在设计过程中,设计师首先应该对建筑选址地区的山地平面构成进行分析,为了维持山体生态环境,在设计过程中可以根据平面构成情况,对施工现场地形进行一定改造。按照地形的高低形成相应台地,体现山地高低变化,使高层住宅符合山地地形。在设计时,高层建筑平面应该随着台地变化而发生变化,使高层建筑之间形成自然过渡状态,丰富山地住宅区空间效果。其次,设计师应该对建筑住宅区中住宅与山体进行剖面设计。在山地住宅中,山体与建筑之间的结合形式常见有两种,一是与等高线平行的结合形式,二是与等高线垂直的结合形式,两种结合形式适用于不同的山地高层住宅设计当中。对于不高的山体,采用平行等高线形式会使建筑遮挡山体,因而可采用垂直等高线形式。而对于山体较高的建筑设计,在结合方式的选择上为了能够更好地将建筑与山体结合在一起,有必要采取平行等高线形式。
2.2 突出山地高层住宅设计特色
设计师在对山地高层住宅进行设计过程中,为了提升住宅区域品质,设计人员应该结合山地具体情况,充分利用山地地形地貌或地面景物,突出山地高层住宅小区特色。例如,若山地中水源较为丰富,设计师在设计高层住宅时可将主体设为山水生态,并强调住宅区域内的绿化设计,可将绿化设计分为四个系统,分别是公共绿化部分、庭院绿化部分、屋顶绿化部分以及空中花园部分,充分利用山地内水资源,为住户设计一个绿色生态居住环境。同时,由于每个山地高低起伏情况不同,使得台地连接方式也有所不同,设计师可以利用这一点来丰富山地高层住宅区域内的空间关系,消除建筑与山地环境,山顶与山腰,室外与室内之间的界限,提升山地高层住宅区域品质。另外,在设计中,设计师还可以利用住宅区内的台地楼梯、台阶、广场等资源形成独特的人流动线,不同山地住宅区的台地不同,其独特人流动线就成为山地高层住宅的设计特色之一。
2.3 强调室内设计与室外设计的统一
在对高层住宅户型和单元进行设计时,设计师应该从小区整体设计风格出发,将总体布局与单元户型设计结合起来,重视空间围合和园林设计,促进小区内居民间的感情交流。同时,在山地高层住宅区域内可设计具有代表性的广场,增强山地高层住宅区的识别性,同时高品质的建筑设计还能够增强小区居民自豪感,提升居民对居住环境的满意度,提高建筑企业信誉。在室内设计上,设计师还应该注意突出节能环保特色,以使山地高层住宅小区室内设计符合山地自然环境,促进人与自然和谐。
2.4 合理组织山地住宅空间秩序
由于山地占地面积较大,山地高层住宅区域也比一般高层住宅区域要大,对于这种规模较大的小区,设计人员应该重视空间秩序组织建设,将道路交通设计纳入到建筑设计当中。在设计阶段,设计师可以充分利用山地住宅区中的台地和楼梯设计,将人流从住宅区入口广场向住宅区内景观主轴引导,并可在住宅区内的中间台地进行集合广场设计,使人流能够自动分散到住宅区内的各个台地中,避免了人流拥挤和人车冲突问题的出现。同时在对景观路进行设计时,设计师可以将其与住宅底层架空空间和台地空间结合起来,方便居民行走,使人流和车流交错分开,既能够满足居民对道路交通快捷方便地需求,又能够丰富小区内的步行景观,可谓一举两得。
2.5 结合山体对基面进行设计
建筑基面设计是建筑设计中的重点,基面主要是指主体建筑入口位置和外部空间之间的建筑层面。在对山地高层住宅基面进行设计时,设计师应该注意将其与山体进行结合,由于在山地高层住宅中多是采用架空建筑形式,因而使得建筑基面与建筑底面出现不在同一层面的现象,这时设计师可以对基面进行景观设计,以丰富山地住宅区内的景观。另一方面,由于山地住宅区的建筑并不全在一个平面上,因而每栋建筑都有其自身的建筑基面,设计师可以对每栋建筑基面进行独特设计,同时又要注意基面设计之间的关系,将其统一于整个山地住宅设计当中。另外,由于山地住宅区内台地的存在,使得很多台地也成为建筑基面,设计师在进行设计时可以充分利用台地之间的联系来增强基面设计之间的联系,从而形成特色的山地高层住宅景观。
3 结 语
由于山地的特殊地理环境,使得设计人员在对山地建筑住宅进行设计时,不仅要考虑高层建筑住宅一般设计要求,而且还要考虑住宅周围山地生态环境的保护以及山体维护等方面要求,充分利用山地地貌特性,结合山地特有的地貌和资源,为客户设计一个建筑住宅与自然环境和谐共处的居住方案。
参考文献
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[4]李帅,左玉兰.高层住宅小区的规划与建筑设计[J].建筑知识(学术刊),2013(09).
关键词:南方建筑;节能设计;围护结构;体形系数;窗墙面计比
中图分类号:TU761
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2011)27-0149-02
一、南方城市节能现状
在我国南方地区一般通过室内安装空调设备来采暖,而对于建筑节能却有些忽视。于是,空调等电气设备的大量使用导致能耗现象十分严重。改革开放以来,经济快速发展,人民生活水平显著提高,尤其是近十几年来,该地区居住建筑使用空调机日趋普遍,其中经济发达城市,如深圳市,空调器早已超过户均1台,而且一户3台以上的也为数不少。可以看出空调耗电是该地区建筑能耗最主要的部分,改善护结构的热工性能,特别是提高其隔热性能也就自然成为建筑节能的主要途径。
南方地区只有少数工程使用了新型节能墙材,建筑所采用外窗玻璃中大多数为不节能的透明玻璃,窗框几乎均为传统铝合金窗框,节能窗框使用比例很小。另外,该地区阳光强烈,可开发商大多只注重景观效果,住宅开窗面积越来越大,窗扇可开启面积相对较小,结果导致通风效果较差,而且未能充分考虑遮阳设计,造成进入室内的太阳能量过多,无法满足居住建筑热环境的最低要求,因而影响室内的热舒适性。在深圳,建筑耗能量己占全市总耗能量的1/3强,深圳住宅能耗水平远远高于全国重要城市的水平,2010深圳已建和新建住宅在空调期的平均能耗每平方米高达55瓦,高于10月起全市开始施行的《深圳市居住建筑节能设计规范》27.5瓦规范标准。
二、南方建筑节能设计一般方案
一般而言,建筑物的热工节能设计主要包括三项内容:即建筑物布置、形体设计以及围护结构的设计。笔者根据目前南方的节能现状,认为适合南方城市住宅节能设计的一般技术及建议策略分析有以下几个方面:
(一)建筑物布置及体型系数
1.建筑朝向。近年来,随着城市生活中空调机的普及,建筑的朝向越来越不被重视。为了提高住房的容积率以及景观效果,涌现了很多东西向建筑,对建筑能耗提出了更高要求,因此,在建筑节能的考虑中,建筑物的朝向是首要因素。
首先,建筑物朝向对太阳辐射的热量和空气渗透耗热量都会带来影响,因此,在建筑物选址和布置时需对夏季风向和太阳辐射热等各种因素进行综合考虑,建筑物平面布置应采用南北向或接近南北向,并利于自然通风。另外,主要房间应避免朝西,尽量朝南。有资料显示,一位东西向建筑物比南北向建筑空调冷负荷提高了约45%,因此合理的建筑朝向将对建筑能耗带来很多影响。
2.合理的建筑平面形式。根据太阳运动轨迹的维度理论,建筑平面形式对建筑能耗降低也有很大影响。一般认为,圆形平面由于其具有最小表面积,其热损耗最小,空调的负荷也相对较小。但由于矩形对太阳能的利用效率较高,在设计时需对具体方案进行仔细推敲,尽量使建筑背墙的热能损失达到最小,并减少玻璃的使用面积防止热能损失。相比较南方地区高层建筑来说,合理平面进深也是一种有效的节能设计方式。对于小于14m的平面进深的房问,由于其在建筑内部易形成穿堂风,带走了室内多余的热量和浑浊空气;另外,尽量减少使用人工采光,充分利用自然光线。此时也须结合建筑物实际需要,寻找最佳的能量平衡,取得最佳的节能效果。
3.建筑物体形。
(1)体形系数:体形系数的定义是建筑物外表面积与其体积的比值。在其他条件不变的情况下,体形系数越大,建筑物能耗越厉害,所以,从节能角度考虑,建筑物体形系数越小越好;一般来说,条式建筑物体形系数要限制在0.35以内,对于点式建筑物,其体形系数也是要限制在0.35之内。随着审美观念和技术发展,住宅建筑的多样化使建筑形变得复杂,如喜欢多而大的窗口,墙体的凹凸面也多,在这种情况下,稍有不慎,建筑的体形系数就大于0.4,施工中要注意适当控制。若由于种种原因导致建筑体形系数超过了规定的0.35,就必须用加强屋顶和外墙保温的措施来弥补,主要是要建筑指标的总量在规定最大限以内也可以。如图1所示:
(2)窗墙面积比:窗墙面积比定义是外窗洞口的面积与房间立面单元面积之比。形象地说,窗墙面积比就是直观的开窗面积的大小,这也是节能设计中需要考虑的因素。一般而言,外窗的传热系数要大于同朝向墙体的传热系数,从而在很大程度上决定了室内外温差。也就是说,窗墙面积比越大,建筑物的冷、热耗量也就越多。可以看出,如果单单考虑节约能耗,窗墙面积比当然是越小越好,但实际工程中,窗户太小会影响外窗的正常采光、通风,从一定程度上减少了能量的获取,而且大多用户也不喜欢太小的窗户。因此,需要综合考虑各方面因素。向南方这样的气候条件,先考虑采光和通风条件,再考虑节能需要,从而确定适当的窗墙面积比。实际上,关于窗户能量获取有关于气候带、窗户朝向、太阳强度、日照率等因素。根据南方冬暖夏热的气候特点,北、东、西向窗墙比应小些,南向可大些。
(二)建筑物围护结构
围护结构设计对于建筑节能来说也十分重要。围护结构主要包括外墙、屋面、门窗和地面等。围护结构设计主要包括围护结构材料和构造的选择;各部分围护结构传热系数的调整和确定,外墙受周边热桥、冷桥影响条件下其平均传热系数的计算;围护结构热工性能指标及保温层的计算等。
1.外墙的设计。保温层与结构层、保温层与保护层以及保护层与饰面层应有良好的粘结性能和安全的构造措施。
外保温由于受风荷载的作用特别是高层建筑,建筑外墙承受风荷载较大,墙体部分会产生很大负风压(吸力),再加上外保温材料白重作用,容易产生脱落。在设计时,应尽可能提高粘结面积,采用无空腔,减少空腔,并在此基础上做好补充的机械固定防护措施,以提高建筑的抗风压性能。外保温的保温层多为轻质多孔材料,剪力强度较低,所以高层建筑外保温系统中饰面层不宜采用面砖。对建筑外墙所受热辐射的有效防护措施,是选择某些在炎热条件下具有吸收和辐射性能的材料。外立面色调应该越浅越好(图2)。
2.屋面的设计。我国南方地区在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下,从屋顶传入室内的热量要比从墙体传入室内的热量多得多,因此,建筑屋面的隔热节能尤为重要。使用复合节能墙体材料,通常该材料由绝热材料与传统墙体材料或某些新型墙体材料复合而成。同时利用植物培植基质材料的热阻与热惰性,可以降低内表面温度,从而减轻了对顶楼的热传导(见图3)。
3.外窗的设计。外窗是轻质、薄壁、透明的构件,是建筑保温、隔热、隔声的最薄弱环节;在建筑耗热量当中,外窗的传热耗热量与空气渗透耗热量相加约占50%,由此不难看出,外窗是节能的重点部位。提高外窗框材的隔热性能,降低玻璃的遮阳系数,加强外窗的气密性能,同时合理地缩小窗墙面积比,是夏热冬暖地区南区建筑节能需要考虑的主要措施。另外为防热,设计时应将提高窗的热工性能和遮阳控制作为夏季防热、降低空调负荷的重点(见图4)。
1山地高层建筑设计法思想
设计师在对山地高层住宅进行设计时,在设计思想上应该遵循以下三项原则或趋势:
(1)山地高层建筑的施工环境具很大的特殊性,山地的地形和气候气温条件都是比较特殊的,因此,设计山地高层建筑的时候,设计人员切不可肆意而为、主观臆断,一定要把山地的全部条件考虑在内,包括地质、地形、地势、气候、气温、河流水源等,充分地结合住宅设计与山地自然条件、自然景观的关系。山地还有其优点,山地景观是其自身最大的优势和特色,所以山地住宅建筑的设计不应该忽略了山地的景观,建筑和景观之间应该相互结合、相互映衬,实现二者的有机统一,突出人与自然和谐共处的设计理念;
(2)山地高层住宅建筑一般都是远离市区的,距离问题使得居住在山地住宅区的居民无法享用市区内的基础设施,鉴于此,为了保证市区居民和山地居民权利的平等性,应该考虑到山地居住区居民的感受,也应该像市区一样建立完备的基础服务设施,本着以人为本的理念设计山地的高层住宅,使得人性化的设计理念自然地融入到山地高层建筑设计法,最终实现便利山地居住区居民生活生产、提高生活水平和生活质量的目的,优化对山地道路的设计,便利山地居住区的出行,与外界加强联系;
(3)建筑物如果坐落在山区中,尤其是高层住宅,更应该实现建筑物与山区自然环境的结合,这就考察到了山地高层建筑设计法师的洞察力,作为建筑物的设计者,自身应该具备较强的生态理念和环境意识,使得设计体现出人与自然地和谐共处与平衡发展,力求符合低碳环保理念。
2山地高层建筑设计法手段
2.1山地高层住宅设计要与山地地形相结合
任何建筑工程项目在施工之前的必备工作都是仔细地勘察施工场地的地形地质,山地高层建筑也不例外,甚至是更有必要,毕竟其处在山区这样一个特殊的位置上,设计人员在正式制定建筑设计法方案之前,就要亲自去施工场地勘察山地的地形,一定要详细、仔细与全面,因为山地高层建筑的建造依据和出发点就是山地的地形。为了增强所获取的地形信息的精准性,设计人员可以利用地理信息系统进行数据的采集与整理,地理信息系统可以自动地实现地形与建筑物的完美结合。当然设计人员始终是设计主体,其首要任务就是分析和研究建筑所选地址的平面,根据山地平面情况确定建筑物的具体坐落位置和形状,如果能保证原有的生态系统不被破坏,可以对原有的地形进行适当合理的改造,以促进施工的顺利进行,保证施工质量和施工的安全性。高层住宅建筑应该尽可能地适应山地地形,根据地形的高低、地势的坡度、高低变化来确定高层建筑的设计要点。
2.2突出山地高层住宅设计特色
为了增强山地高层建筑的欣赏性,使居民更加赏心悦目,设计师在进行设计的时候应该突出山地高层住宅设计特色,提高设计质量,而要想提高住宅品质,最基本的就是实现建筑物与山地具体情况的真正结合,发挥和利用山地天然形成的地形、地貌以及各种自然景观的优势,以此彰显山地高层住宅设计特色。举例来说,如果山地中的水渠较多,那么山水生态就是不错的一种设计理念,可以利用天然的水源设计喷泉或瀑布,这些都是住宅区域亮丽的风景线,着重突出住宅区域的绿色性质,实现自古以来的山水结合,创建一种原生态的、宜家宜居生活环境,使人们感觉生活在世外桃源一样。此外,台地的连接方式是由山地的起伏状况决定的,因此,设计师可以就地取材,利用山地的自然起伏状况体现山地住宅区的空间感,实现建筑物与自然环境、山谷与山顶的完美结合,山地高层住宅区域品质自然而然得到提升。
2.3强调室内设计与室外设计的统一
设计师在进行住宅设计的时候,不但要考虑到住宅小区的整体设计风格,还要很好地设计不同单元的户型,实现整体与部分的结合与统一,以外在的建筑造型、户型设计为依托加强居民之间的内心交流与情感互动。为了提高山地高层住宅区的识别性,也为了方便居民的休闲娱乐,提高居民的生活质量和生活水平,更为了为建筑施工单位树立一个良好的外在形象,可以选择在合适的位置建造一个广场。同时为了适应时展潮流、顺应时展理念,设计工作应该本着节能、环保、绿色、贴近自然的原则进行,体现人与自然的和平共处。
2.4合理组织山地住宅空间秩序
由于山地占地面积较大,山地高层住宅区域也比一般高层住宅区域要大,对于这种规模较大的小区,设计人员应该重视空间秩序组织建设,将道路交通设计纳入到建筑设计法当中。在设计阶段,设计师可以充分利用山地住宅区中的台地和楼梯设计,将人流从住宅区入口广场向住宅区内景观主轴引导,并可在住宅区内的中间台地进行集合广场设计,使人流能够自动分散到住宅区内的各个台地中,避免了人流拥挤和人车冲突问题的出现。
2.5结合山体对基面进行设计
建筑基面设计是建筑设计法中的重点,基面主要是指主体建筑入口位置和外部空间之间的建筑层面。在对山地高层住宅基面进行设计时,设计师应该注意将其与山体进行结合,由于在山地高层住宅中多是采用架空建筑形式,因而使得建筑基面与建筑底面出现不在同一层面的现象,这时设计师可以对基面进行景观设计,以丰富山地住宅区内的景观。
3结语