可持续性生态建筑设计方法研究

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摘要：根据可持续生态建筑设计理念，从生态建筑设计影响因素、规划转型、文化理念、结构空间布局、预制式构建设计、环保节能材料选用等方面对国内外关于可持续性生态建筑在低层生态住宅结构中的应用展开研究，研究内容有助于开拓当前国内可持续生态建筑设计思路，对相关建筑建设结构具有一定借鉴意义。

关键词：可持续生态建筑；建筑设计；低层生态住宅；节能；环保

我国虽地大物博，但人均资源占用量偏低，随经济建设的飞速发展，资源与经济发展间的矛盾日益突出，国家推出了可持续性发展战略，节能、环保、改善生态环境、减少环境污染、延长建筑物寿命的生态建筑将在可持续发展战略中发挥重要作用[1~2]。节能建筑的设计和施工是重要和必不可少的部分，现代建筑师的一项重要任务是实现生态建筑的科学规划和设计，这涉及到气候、经济、建筑和功能空间等因素。低层住宅建设通常考虑使用更高效，低成本的设计解决方案，以可持续性为作为设计理念[3]；本文主要开展可持续性生态建筑设计方法在低层住宅结构中的应用研究，探究低层住宅结构中生态建筑设计的生态、科学和经济的设计方法。

1可持续性生态建筑设计考虑因素

郊区低层住宅可持续性生态设计方法所考虑因素主要包括：①规划转型的方法；将住宅融入自然、社会和工业环境，逐步发展空间，达到最佳平衡封闭式、开放式和半开放式空间；②融入当地住宅设计的文化传统；③环保、节能的建筑材料的使用；④建筑设计的效率；⑤考虑在建筑物和结构运行期间使用替代能源，设计能量摄入和积聚系统。

2规划转型的方法

“可持续建筑设计”方法的重要组成部分是计划转换的方法，该方法在以下技术的帮助下实施：2.1住宅建筑的空间拓展技术对于“成长中”的郊区房屋，建议采用以下建筑技术：①加热空间与不同“额外”规划元素的组合，这包括宽敞的波纹、画廊、玻璃阳台、棚屋或冬季花园以及逐渐垂直的建筑物延伸；二楼采用开放式露台的布置，如果有可用于楼梯安装的空间，则可以使用它们作为房间的隔热和翻新阁楼空间；②阁楼地板设计为地板，以防人员和家具的负荷增加，以及阁楼空间不含支柱，道具和其他桁架构件。在设计中经常使用悬臂和延伸空间，这可以根据业主的需求增加房屋的面积。在现代建筑实践中，低层住宅系统类似于“模块化”建筑设置，它允许开始规划和建造一个商场区域的房子，然后在不影响已经建成的房间的情况下扩建该建筑物，这种“不断成长建筑”的方法是基于建筑系统与他们可能的可选用的模块化结构相互组合，在各个发展阶段都能提供架构解决方案。房屋的模块化元素通常具有相同的总尺寸，模块化元素如图1（a）所示，主要由层压木材、木桁架、方边板组合而成，通过拆卸和更换端壁，通过端部轴承元件来安装模块，端壁的结构是用均匀的框架自支撑的，它可以替代门的窗户和开口的延伸。因此，由于不同的模块相互组合，最小的住宅可以在必要时转变为全家的大型全尺寸住宅（见图1（b）所示）。2.2实现房屋的封闭、开放和半开放空间的最佳平衡一个低层住宅在其结构中具有封闭的空间，半开放的阳台、画廊、阳台和完全开放的露台，但没有檐篷或其他庇护所的门廊；而空间扩展到（a）小型建筑模块元素（b）拓展的大型全尺寸住宅（a）（b）环境中的程度表征了房屋操作的一种或另一种模式，并且需要保护房屋内部空间免受额外太阳、风、冷、雪花圈和沙尘暴的有害影响。通常，在温带气候下，一年中可以使用半开放的可调节空间。在多云天气的情况下，建议使用窗台和“绿色房间”。在冬季，“绿色房间”不包括在房屋的整个空间内，或者可以通过可变形的设备将其隔离。在夏季，房屋旁边带有户外区域的开放“绿色房间”将构成一个单一的开放空间。在可变形的外围围栏的组合下，夏季场所往往可以被包括在集体区域的空间系统中。如图2住宅小区所示，其不仅可以通往住宅建筑的屋顶区域，而且还可以作为公寓一部分的半开放式夏季建筑的组成部分。

3使用环保的建筑材料及相关设计理念

环保的建筑材料和设计理念是可持续建筑设计的重要组成部分。建议使用天然材料，最好是那些在当地气候中广泛使用和传统的材料（砖，木材，天然石材，瓷砖，玻璃等）。建议在改造工程中使用可回收或再利用的材料，不建议在生产和操作过程中使用排放有害物质的合成材料；减少钢筋混凝土和钢筋的使用。今天，当涉及到更经济和大众低层的建设住房时，专家的考虑到将建筑物在建造的预制件和结构与当地环保建筑材料相结合，包括用预制框架系统建造独立屋。例如在国外，新一代工业房屋建筑和建筑系统经常会考虑将弯曲的冷金属型材和木质结构的框架结构在工厂进行提前加工，再将预计构件和预制整体墙体结构与绝缘以及由发泡聚苯乙烯或空气陨石制成的模板结构进行相互组合建筑[4~5]，通常在预制件中被使用到几种类型的建筑和结构系统包括：框架式，板框式和面板框架式。其中，建筑框架可以由固体（金属、木材、钢筋混凝土）结构和轻质（金属、木材）结构制成。而框架房屋的轻钢结构和木结构更经济，其用于建造轻钢结构建筑物所花费的工期是混凝土结构建造同等建筑物的1/3；在这种情况下，重量轻的木材结构允许设计轻盈，低成本的基础；工业生产可以在制造高精度零件专家监督下进行，其在加热车间制造房屋-公差仅仅为1mm，往往只需4d就可以从现场的预制单元完美组装房子，显示出明显的高效性、经济性和环保优势[5]。众所周知加拿大建筑师阿维弗里德曼[4]在上个十年中表达了他的观点，“未来数十年内，住宅建筑商的角色和功能将发生显着变化，房屋将以标准面板或模块化部件的组合构建形式进行大规模建造，这些部件将是借助计算机系统进行设计，类似于汽车装配线的技术；公司将主要在市场上销售“包装”，标准装置，在工厂按照客户批准的设计进行组装，所有组合建造前的具体任务都可以在厂房内完成。而在国内，远大筑工的装配式技术早已在国内许多城市中运用，并取得了显著社会、经济和环保效益[6~7]。

4节能建筑设计

在国外一些受温带气候影响的国家，由于气候条件的特殊性，往往将消耗1/3的能源用于建筑物的能源供应方面，所以这些地区建造生态凡物的节能潜力巨大。可持续发展建筑设计方法和相关施工技术被重点用于该地区温带气候地区房屋建造过程中，并在后续运营期间有效减小了不可再生能源的消耗。典型的生态、节能建筑物类型包括：①“被动房屋-节能房屋，由于采用最佳的空间规划的建筑和建设性的解决方案，使得热损失最小化；②“被动式太阳能房屋”，采用提高太阳能吸收率的节能房屋而不使用工程设备进行散热；③“能源活跃的太阳能房屋”，作为能源损失最小的建筑，它具有一个特殊的工程设备来吸收，分配和积聚热量[4]。“被动”房屋的建筑和设计解决方案：①要求房屋在考虑景观的特点同时，要结合当地气候因素，使得建筑物免受到风的影响。②要减少建筑物外墙的周长过度的空间不规则性布置，减小房间热量损失。同时，要考虑房屋冬季暖气的合理供应以及夏季隔热施设的设计（阳台，棚屋，附属建筑物等），同时，应重点考虑建筑物能源的合理分配。③要考虑建筑物外墙封闭材料的选用，由于建筑物几乎总是以热量的形式丧失能量，增强建筑物外壳的密封性，对于冬季严寒地区的供暖设施的高效利用非常重要[8]。

5结论

本文结合国内外低层生态建筑的设计特点，主要探讨可持续性生态建筑设计方法在低层住宅结构中的应用研究，归来主要结论如下：（1）一些创新绝热材料和技术方法越来越多的应用到低层生态住宅建设中，通过这些材料和技术的巧妙结合，给予设计师更多空间来确保建筑物节能和环保的设计理念的展开。（2）国外低层生态住宅从规划转型、地区文化理念、结构空间布局、预制式构建设计、环保节能材料选用、隔热方案设计等方面进行综合设计，强调建筑物与自自然环境的协调，值得借鉴学习。（3）可持续发展战略已列入我国今后核心发展战略之一，关系到我国经济的转型，科学合理的开展可持续生态建筑的设计和建造，有助于坚决资源与经济发展间日益突出的矛盾对改善生态环境、减少环境污染意义重大，为未来建筑指明方向。

参考文献

[1]周浩明，张晓东.生态建筑：面向未来的建筑[M].东南大学出版社，2002.

[2]吴柏清，何政伟，李喆，等.生态建筑在我国西部小城镇规划中的应用研究———以安仁镇为例[J].四川环境，2009，28（5）：79~84.

[3]李君.论建筑住宅设计中生态建筑理论的运用[J].住宅与房地产，2017（18）.

[4]E.A.Sukhinina，UrbanConstructionandArchitecture，2013，2（10）.

[5]Z.K.Petrova，Science，educationandexperimentaldesign.ProceedingsofMoscowInstituteofArchitecture：materialsofinternationalscientific-prac－ticalconference，2012：265~271.

[6]李孟.建筑产业新生态下的“宠儿”远大住工———“孤独者的探索”[J].中华建设，2017（4）：7~9.

[7]林凤鸣.远大联合打造建筑产业现代化新生态[J].中国房地产业，2017（1）.

[8]洪滨.生态建筑设计的初步探讨[J].四川水泥，2015（9）.

作者:徐鑫 单位:岳阳建筑设计院平江分院