摘要: 在超高层建筑设计中应用绿色设计理念能有效推进人与自然和谐共处，提升建筑使用舒适性，满足人们日益增高的居住要求。本文就超高层与绿色建筑技术展开分析，结合典型案例，对绿色建筑设计在超高层建筑造型设计的具体应用进行探讨，可供参考。
关键词:建筑；绿色建筑设计；外部形态；造型细节；影响
引言
随着城市化进程的加快以及土地资源的匮乏，超高层建筑成为城市建筑的主要发展趋势，在城市规划建设中占有重要地位。但是，超高层建筑建设需要消耗大量的自然资源与建材，在节能环保方面表现不佳。为了促进建筑业的可持续发展，设计者将绿色设计理念引入并应用到超高层建筑设计中，事实证明，绿色建筑设计不仅有效降低了建筑能耗，实现了建筑节能；还大大改善居住环境质量，增长了建筑使用寿命，是建筑设计企业理想的选择。
1 超高层与绿色建筑技术
目前，在绿色建筑实践上，国内主要采用中国《绿色建筑评价标准》和美国的LEED认证两大体系，此外在2012年还颁布了《绿色超高层建筑评价技术细则》。《绿色建筑评价标准》将建筑星级标准分为为一星、二星和三星(最高为三星)。采用分数计数法判定级别，具体包括:“节地与室外环境”、“节能与能源利用”、“节水与水资源利用”、“节材与材料资源利用”、“室内环境质量”、“施工管理”以及“运营管理”七大项内容。
LEED评估体系是国际通行的绿色建筑评价体系，它由美国绿色建筑协会(USGBC)于2003年开始运作，被认为是世界上最完善最具影响力的评估标准。LEED评估体系主要分为LEED-NC(新建建筑)、LEED-EB(既有建筑)、LEED-CI(商业装修)、LEED-CS(建筑结构)、LEED-H(住宅)、LEED-ND(社区开发)。其中LEED-NC评估体系是适用于新建商业建筑及改建项目。LEED-NC评估内容主要分为六大部分，分别是可持续性场址、节水、能源与大气、材料与资源、室内环境质量、创新与设计。上述两大体系虽略有差异，但其主要内容一脉相承。由于超高层建筑使用人数众多，对资源消耗很高，采用绿色建筑技术具有非常重要的意义。
2 绿色建筑因素对超高层造型的影响
在超高层建筑造型设计中，绿色建筑因素对其的影响，从设计实践上看是涵盖多个方面的，所造成的结果也是不尽相同的，但总的来说可以归纳为以下几个方面。
2.1 对空间布局的影响
在可持续建筑设计中，通入引入自然通风、采光、绿色植物等以减低能耗，创造舒适的内部环境，使得建筑生态化，是一种传统而高效的手段，事实上，早在20世纪90年代，在国外已经有不少超高层建筑进行了有益的尝试，比如1997年建成的法兰克福商业银行大楼(Commerzbank Tower)。诺曼•福斯特(Norman Foster)通过创新性地引入中庭以利用自然光和自然通风。大楼主体高298m，共60层，曾经是欧洲最高建筑。建筑平面为等边三角形，边长60m，三角形每边均呈弧形向外突出，电梯、楼梯和服务设施位于三角形角端。其生态策略则主要体现在其中庭的创造性处理上，福斯特打破常规，将60层高的塔楼上下分为5段，三角形平面侧边每八层设置一个四层高的花园，花园在平面上按顺时针方向螺旋式上升轮流设置，使建筑中几乎每一个办公室都有直接采光和良好的自然通风。来自这些花园的新鲜空气通过中部的三角形中庭，输送给周围的办公室。空中花园根据其不同朝向种植不同的植物，绿意盎然，视野良好，为大楼内部提供了宜人的环境。这一巧妙生态构思构成了独特的室内中庭。大楼采用双层玻璃幕墙节能技术，具有良好的保温隔热性能，其幕墙窗户可倾斜打开，窗户外侧另装有玻璃，之间留有空隙以便通风。当外界气候无法保证自然通风时，中央控制系统可关闭所有窗户并启动中央空调系统，中庭成为内部通风井。这一创造性的生态学理念自然而然地奠定了大楼的整体空间布局并形成了大楼独特的造型。
2.2 对外部形态的影响
在炎热地区，如何节省空调等建筑运行能耗、降低炭排放量。以获得较高的LEED认证绿色建筑评分，独具匠心的建筑造型将可以起重要作用。比如2012年建成的位于科威特市的阿尔哈姆拉塔(Al Hamra Firdous tower，美国SOM事务所设计)高达412m，是阿拉伯海湾地区的标志性建筑之一，大楼造型独特，与一般超高层摩天楼不同，其造型犹如身披着巨大的阿拉伯长袍矗立在科威特湾，极具雕塑感。大楼呈不对称造型，北面以玻璃幕墙为主，可饱览阿拉伯海湾优美景色；南面以实体墙面为主，其目的是为了尽可能地引入海湾景色，同时应对沙漠地区的极端气候，尽可能减少南面日照。建筑北、东和西三面均为玻璃幕墙透明结构，与海湾相呼应，而几乎完全不透明的南侧可以最大限度地阻挡沙漠强烈光照。其整体造型极大地迎合当地的气候条件及周边环境，形成舒适的内部空间，大大减低了建筑能耗。
2.3 对造型细节的优化
超高层建筑为减少自重通常采用全玻璃幕墙建筑形式。但玻璃幕墙易给周边建筑带来光污染。为了达到绿色可持续建筑的目标，减少对周边建筑的不良影响，往往需要对其外部幕墙细节进行优化处理，上海中心大厦(美国Gensler建筑事务所、同济大学建筑设计研究院，2008年，高632m)就是实例之一，为了减少光污染，通过计算机分析平滑式和退台式幕墙并加以比较。结果显示采用退台交错方案可有效减少受影响的敏感目标数量、户数和每户影响时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为进一步降低幕墙光污染，精心控制幕墙玻璃的反射比。此外还采用被动式幕墙节能设计以提高其节能效率，内外双层幕墙的外幕墙采用夹胶玻璃。内幕墙采用低辐射中空玻璃，内外层幕墙之间的空间为热缓冲区域，以降低传热系数。幕墙采用玻璃自遮阳和水平固定外遮阳以减少辐射。这些建筑细节是绿色建筑技术手段的体现，也最终对其建筑造型细部起到了决定性的作用。
2.4 一体化设计的影响
近年来，太阳能与建筑的一体化设计发展非常迅速，而风能由于其不稳定性和噪音污染等问题一直很难与建筑进行较好的结合。但巴林世贸中心(Bahrain World Trade Center，2007年，肖恩•奇拉Shaun Killa设计，高240m)的独特设计却成功地将大型风轮机集成到建筑当中，可谓风能建筑一体化的典范之作。
巴林世贸中心由两座外观完全相同的50层双子塔楼组成，塔楼平面为椭圆形，外观呈帆状，线条流畅，造型优美，深绿宝石色玻璃和白色铝板外皮使大厦与周边的沙漠景观和海上风光交相辉映。建筑师在双塔之间的第16层(61m)、25层(97m)和35层(133m)处分别设置了三座重达75t的跨越桥梁，三个直径达29m的水平轴风力发电机被固定在这三座桥梁之上。
建筑师肖恩•奇拉(Shaun Killa)受传统阿拉伯“风塔”的启发，利用文丘里效应将两座塔楼的平面和剖面设计成椭圆形和帆形，两座塔楼主体如同两片巨型机翼将来自波斯湾海面上经年不息的海风聚拢加速并使其在经过时形成漏斗效应，将风速提高30%，大大提高了风力发电机的工作效率。该项目获得了“大型规划中技术使用最佳奖”和“阿拉伯建筑世界”颁发的“可持续设计奖”。
由位于韩国首尔的乐天世界塔(Lotte Super Tower123，美国KPF建筑事务所，高556m)，是目前在建的世界最高建筑之一。该建筑顶部的设计非常独特，呈含苞待放的花瓣状向建筑顶端逐渐收拢，可以分散风压，减少气流对建筑物的干扰。该顶部安装有风力发电涡轮机，其造型的设计也充分考虑了空气动力学的效能，以便提升掠过建筑顶端的风速，从而大大增加了其绿色再生能源装置的工作效率。
2.5 建筑“表皮”的影响
超高层建筑体量巨大，其“表皮”往往是形成视觉效果的重要因素，而作为建筑内部空间与外部空间的衔接界面，建筑“表皮”也是实现可持续建筑设计的关键。
人们日益意识到，超高层建筑的未来可能在于作为一个系统所呈现出来的“智慧”——即对于外部环境的反应。迄今为止，还没有任何建筑“表皮”可以达到生物世界的水平。传统的建筑幕墙是被动而消极的，缺乏对外部环境波动的有效调节能力。未来的建筑“表皮”应当是能够积极有效地帮助建筑本身保持内部小气候的稳定性。LAVA建筑实验室为此提出具有前瞻性的阿布扎比仿生塔(Bionic Tower)方案，其生态表皮综合了遮阳系统、光伏发电、雨水收集等生态技术并能像真实的皮肤一样感知外界环境，根据外部环境的太阳辐射，温度，气压，湿度等情况进行表皮系统的自动调节。项目尚处于可行性研究阶段，但是建造具备生物反馈能力的新型“表皮”这一设计思路产生了极具未来感的超高层造型。
前述的首尔乐天世界塔的建筑外幕墙安装有光伏电池，这为大楼提供了数量惊人的可再生能源。
288m高的英国伦敦尖塔(The Pinnacle，美国KPF事务所)在建筑“表皮”设计中独具匠心。为了让建筑形体看上去没那么巨大，建筑外立面被设计成呈2.5°倾斜逐渐收进的效果。幕墙被分解成为一系列长方形面板，它们逐级后退，该建筑“表皮”由内外两层组成，内外两层的单元面板均具有灵活性并可替换。内部的单元面板用于把建筑空间围合起来，而外部的面板呈现出一种类似于“蛇鳞片”的排布，提供抵御外部气候并实现高效率自然通风。建筑表皮还具备有光伏发电功能。
建筑表皮往往是建筑性能与造型的重要衔接点，正如日本建筑师稹文彦指出:“建筑设计的最主要目标就是达到造型与空间的高度和谐，这种和谐大部分是通过区分内部与外部范围的层——建筑表皮来实现。然而要追求造型跟空间的高度和谐，就必须让建筑表皮扮演一个积极的角色，体现其真实的意义。”事实上，许多前卫性的超高层建筑造型设计往往通过具有新绿色建筑科技含量的“表皮”设计来实现可持续建筑的技术要求，并同时获得了一种全新造型语言。
3 结语
综上所述，对于超高层建筑造型的设计来说，综合运用绿色建筑设计理念是极为必要的，其在节能、环保方面具有突出的应用价值。在超高层建筑造型的具体设计过程中，我们应重点考虑各个方面的影响因素，遵循相应的设计原则，针对具体的每一个建筑设计环节进行充分的思考，不仅仅需要恰当的选择最佳的高层建筑位置，还应针对其空间布局、外部形态、造型细节、一体化设计、建筑“表皮”等进行恰当的设计。当然，最为重要的还是采用各种合理的节能技术来提升超高层建筑的绿色化水平，这不仅是保障其相应价值和作用的实现，也是社会发展的必然趋势。
参考文献
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论文作者:陆成栋
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/30
标签：建筑论文; 三星论文; 表皮论文; 幕墙论文; 造型论文; 高层建筑论文; 建筑设计论文; 《基层建设》2016年18期论文;