摘要：通过对生态建筑、生态理念、生态战略的研究，以及从两个建筑工程生态设计理念运用案例的探讨，建筑师应应地制宜地用生态建筑设计方法，以节约建设投资、减少运营成本或增加经济效益方式来制定建筑设计的生态目标，并加以实现。
关键词：生态建筑；应地制宜；生态目标
前言：生态建筑学是一门综合性的学科，它牵涉到行为心理、社会文化、伦理道德、建筑材料、结构技术、水文地质、地形地貌、动植物等各个方面学科。生态建筑是多学科共同合作参与的综合性极强的系统工程。在单一的建筑工程，我们由于受各种因素作用，不可能做到全方位的生态化。而是根据生态建筑设计的基本理念和规范要求，因地制宜实现建筑工程的生态目标。
一、生态建筑与绿色建材
（一）生态建筑的理念
生态建筑是指在建筑生命周期的各个阶段，以高效利用能源、资源，最低限度地排放废弃物的方式来营健康、舒适、高效、环保以及低环境负荷的居住、工作和活动空间，同时达到人、建筑与环境的健康协调发展。生态建筑应从三个方面加以认识：
1.建筑生命周期的三个阶段
设计建设阶段应能最低的能源、资源消耗；在建筑运行时应能对最少建筑的能耗，包括建筑使用太阳能、风能的等；而且建筑对外界环境排放污染最少；在建筑生命终结后其建筑材料可以回收利用最多，对环境破坏少。
2.绿色环保的建筑材料
绿色建筑对建筑材料要求可归纳如下：
① 尽可能少用建筑材料。
②使用耐久性好的建筑材料。
③ 尽量使用可再生资源生产的建筑材料。
④ 使用可再生利用、可降解的建筑材料。
⑤ 使用由各种废弃物生产的建筑材料。
①有益人体健康。
3.建筑与环境的融合
生态建筑应对原来生态环境是加以修复的，或以最少的自然环境资源的破坏。生态建筑设计注重建筑与自然环境相互融合，人对自然环境的感应，并指导人如何按这些感应来解决建筑选址、方位、布局与天道自然、人类生存的协调关系，达到人与自然环境，人与建筑相互融合，形成“天地人合一”的境界。这也是中国风水学的核心内容。
（二）绿色建材的概念与内函
“绿色建材”这一概念是1988年在“第一届国际材料研究会”上首次提出的。绿色建材是指采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑材料，它是对人体、周边环境无害的健康、环保、安全（消防）型建筑材料，属于“绿色产品”大概念中的个分支，国际上也称之为生态建材（ecological building materials）、健康建材（healthy building materials）或环保建材（recyclic building materials）。1992国际学术界明确提出绿色材料的定义：“绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料，也称之为环境调和材料”。
绿色建材的内涵应当体现在原料和燃料的选用、生产加工过程、使用过程以及使用后废弃物的处理过程这四个方面，即应在这四个方面都对人类的生态平衡有益而无害。以达到最大限度地进行环境保护，从而改善人类的生存环境以利于人体健康
二、生态建筑设计中的应用策略
（一）生态建筑设计的形成和目标
长期以来，人类已经习惯了对自然的索取，而未曾想到对自然的回报，尤其是工业革命以来，人们更是受工业革命所取得的成果所鼓舞，不惜以牺牲有限的地球资源，破坏地球生态环境为代价，疯狂地行人类各种活动，对森林无节制的砍筏，对石油和矿产的开釆，大规模的建设等，从而导致了人类自身生存环境的破坏，土地沙漠化加巨，气候变暖等，直到这种破坏开始直接威胁到人类的生存，人们才意识到问题的严重性。人们不得不重新审视自己过去的行为，重新评价传统的价值观念。建立新的生存之道---生态系统。
生态系统是具有自动调节恢复稳定状态的能力，达到能量流动和物质流动的动态平衡，既生态平衡。每一个生态系统都是一个物质循环、能量流动的系统，地球表面无数的生态系统的物质循环和能量流动，汇合成地表大自然的总的物质循环和能量流动系统，整个自然界就是在物质循环和能量流动中，不断变化和发展，生生不息。
建筑作为人类生存的庇护所，也是其中一种最为重要的不断变化和发展，生生不息的物质循环和能量流动系统；把握建筑物质循环和能量流动是生态建筑的出发点。因此把具有节约资源、降低能耗、减少污染、提高室内环境质量的生态建筑作为建筑师在建筑设计活动中的建筑设计的方向。为此我国与地方政府为生态建筑设计制定了一系列规范、措施和政策指引：如节能规范、太阳能利用规范、室内环境控制规范、绿色建筑评价标准，上海制定了绿色建筑设计标准等等。都是为了保证生态战略和绿色建筑设计的有效实施。
现代人的一生中有2/3的时间是在建筑內度过的，因此以“人”为本，改善人的生存环境，提高人的生活质量，创造健康舒适的生活环境是生态建筑设计目标。这个目标是大目标，是以节约资源、降低能耗、减少污染、提高室内环境质量的建筑系统为前题，是以可持续发展为根本目标。也是生态建筑设计的方向。
（二）影响生态建筑设计的相关因素
1.建筑功能可变性与科技进步性
随着科学技术不断发展，人类对自己生存环境的要求是在不断变化，我们现在建筑功能设计的目标，也许不是我们将来建筑最终的使用目标，也就是说在建筑寿命周期中建筑使用功能会发生多次变化（即功能变轨），或者在这周期内生态建筑的标准也是在不断变化，我们生态设计的技术手段在不断变化，我们怎样做到我们的建筑设计是与可持续发展相适宜呢？是可持续达到人、建筑与环境的健康协调发展？这已是摆在我们人类面前很大课题。
2.建筑师对生态材料生态技术认知的局限性
生态建筑设计中，建筑师首先研究生态建筑的前期投入与短期及中长期的效益回报之间的关系是十分重要的，这是生态建筑从理论走向实践时所遇到的难题之一，建筑师很难解决；其次建筑师并不能确定自己设计中所用的材料已最大限度的减少建筑材料、建设过程对能源的消耗，有时也许建筑师对经济性都不能正确判断；其三建筑师并不完全知道在自己设计中所选用的规范和标准中的节能方式，是否能节能？而不是浪费资源和增加环境负担。
3.生态建筑发展性和多样性
随着科学技术不断发展，人类对生态观念、生态建筑的要求也是在不断发展，不断演变。不同的民族，不同的地域，不同的文化，受不同的教育的人对生态观念、生态建筑的要求多样的，人、建筑与环境的健康舒适的认知也是多样的，建筑生态技术也是在不断发展，这要求建筑师不断地学习，不断地修正设计理念。
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（三）生态建筑的设计应用策略
1.国家和地方政府的生态战略与生态建筑设计
生态建筑是国家和地方政府生态战略的一个重要组成部分，也是国家可持续发展战略的一个重要组成部分，为此国家和地方政府制定一系列生态建筑设计的法规和标准让建筑师在设计、建设加以执行，并由社会团体和政府机构监督检查，最终验收。现在建筑运行能耗方面，建筑师根据法规和标准可以在设计中运用节能软件，进行能耗模拟计算，得出可以量化的节能结果。然而这仅是建筑运行能耗方面的目标，在建设过程中建筑材料生产和建造能耗问题还没有确切地给出定量数值，数值分析方式。建筑师在设计很难把控建筑材料的选用是否是减少能耗，是否是减少对自然环境的破坏，是否是在建筑寿命周期结束时建筑材料还可利用，而只是简单的物理判断，现时造价判断。如使用粘土砖是对自然环境的破坏，用钢结构是可回收的，木材是可再生的等等。目前一般情况下建筑师对生态建筑的前期投入与短期及中长期的效益回报（节能回报）之间的关系也是没有量化的。由此建筑师在生态建筑设计和绿色建筑设计经常会产生误判，增加环境负担和能源浪费。
建筑工程的建设过程是对社会环境资源和能源消耗最大领域，直接影响到人类现在和未来的生存环境。建筑从其结构使用年限来讨论（一般按50年），寿命周期很长，而当今科学技术发展迅猛，互联网技术、人工智能发展，使人的生产环境、商业环境、办公环境和居住环境的需求正发生迅速的变化。建筑技术的不断改进，建筑寿命的漫长，使某种材料的使用过去认为是对自然资源消耗，对环境的破坏事，而现在认识是可再生的资源，是可持续的。现在认为不可回收的材料将来是可回收的，可以重复利用的。
因此国家和地方政府还应对建筑材料的生产和建造过程能耗进行广泛深入的研究，结合地域特点，因地制宜地制定生态建筑、绿色建筑建设实施战略，特别是对建筑工程所使用的建筑材料，应给出动态的建筑材料可量化的建材耗能指标、环境消耗指标以及综合指标和评估标准，并配可模拟计算软件，帮助建筑师从优选择建筑材料、建造方式，已是刻不容缓。
2.生态建筑的设计应地制移
建筑顼目他是个案工程，每个建筑项目都是根据其所处地点，环境和功能定位来建立项目的建设目标。而且同样的地点，环境和功能定位的建筑其开发商（业主）的不同，其建设目标也会有所同的。建筑师在建筑设计必然也必须是因地制移，因人制移，因功能制移。然而建筑师在建筑设计时除了确立项目建设目标时，还应充分考虑生态建设的设计目标。这要求建筑师要花时间去了解和建设项目的环境和自然条件，合理的利用自然资源，当地资源，最大限度的减少建筑材料、建设过程对能源的消耗；合理的利用建筑节能技术控制建设成本（成本也体现能源的消耗）的前题下，最大限度的减少建设项目运行对能源的消耗，对环境污染的排放，达到人、建筑与环境的健康协调发展。
目前正在推行装配整体式混凝土建筑，我认为应进行单个项目建筑营造评估，要因地制宜，以生态的可量化的方式对结构建筑材料的资源消耗、营造商的营造能力、预制构件的供应能力、施工阶段的材料资源消耗、施工安全、质量保证以及经济性与现浇混凝土建筑进行综合比较评估。来保证绿色建筑结构的实施是绿色的。
三、建筑生态设计的应用案例
（一）上海油罐艺术中心
上海油罐艺术中心占地超过60000平方米，是集各式各样的展览空间、广场、花园、绿地、书店、教育中心和餐厅等于一体的文化场所。其旧址是拥有百年历史的上海龙华机场，龙华机场在改建前已经关闭了多年。建筑师李虎及其团队“OPEN”建筑事务所，将原机场七个废弃的储油罐中的五个通过连接体组合起来加以利用，改造为美术馆及多功能的展览，并在连接体周边堆土、其顶上覆盖绿化，形成4万多平方米的绿地表面，设计称其为“超级表面（super-surface）”，也是一个开放的公共艺术公园，这样展馆之间互相连通，上下之间互相连动，将看视封闭的展示空间，配以灵活开敞的室内展览与开放的公共艺术空间相融合，形成具有建筑艺术、环境艺术、生态文明的徐汇滨江的一个亮点。
另一方面建筑师利用废弃的储油罐作为艺术中心展馆的围护结构，大幅度减少建筑材料对资源消耗，运用自然起伏的“超级表面（super-surface）” 形成对储油罐这龙华机场历史特征的保护，用生态建筑设计理念，丰富了上海油罐艺术中心的历史文化内涵。
（二）上海城市国际建材大厦
上海城市国际建材大厦位于徐汇区宜山路407号，建设用地面积21103.1平方米，建筑面积约100800平方米，地下三层，其中地下一层为建材商业和中庭绿化，地上由两幢十六层商业办公楼和三层建材商业群房组成。项目概念方案由Gensler建筑设计咨询（上海）有限公司设计，主设计由同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司。设计除了按规范、标准所要求绿建措施外，另外增加了三项绿建设计内容：①商业地下一层中庭绿化700多平方米，②在群房屋面设置5000多平方米屋顶绿化，③ 屋面雨水收集系统。现针对增加的三项绿建内容的实施案例进行逐一简要分析：
1.商业中庭绿化
在1100多平方米的中庭中原设计设置700多平方米绿化，若采用乔木会对商业视线产生影响，从而影响商业运营，而且不宜成活，因此在深化设计时主要采用草地灌木与水景相结合。然草坪与灌木在商业促销活动中很容易受到踩踏，在局部区域己改为模拟坪和盆栽植物。就这样没有达到预设想的绿化目标，但对高档建材商业提供优雅健康商业环境，传达给顾客生态的生活理念。
2.群房屋顶绿化
群房屋面设置5000多平方米屋顶绿化，设计以灌木、乔木为主，结合水景、少量草坪和本质铺装为群房屋面打造非常好的生态环境。高而密的灌木较好地遮挡了群房屋面设备，降低了设备噪声。优美的水面鸟语花香，为办公楼提供了生态、健康、优美的活动空间，提升了办公楼的商业价值。
3.屋面雨水收集系统
雨水收集系统设计蓄水量100吨，地埋式，建造成本约40至50万元。在上海每年可提供1000至2000吨的绿化用水，每年节水1000至2000元。由此物业管理公司每年为雨水收集系统的设备维护运行费用（仅包括清诜、用电、消毒及人力成本还不包括设备折旧费用）也远不止2000元。该系统表面上看是对水资源回收利用，减少对自然资源的消耗。但从雨水收集系统建设、运行维护到拆除全寿命周期去认识，该系统浪费资源和增加环境负担。
四、结束语
生态设计观是直接影响建筑师所从事建筑设计活动，建筑师应以可持发展的眼光，审视所设计建筑所处的环境，从生态建筑设计理念出发，研究建筑结构、材料、布局、色彩、能源、资源消耗及环境排放与建设投资的关系，与业主或开发商共同探讨建筑设计的生态目标，通过节省投资或提高经济效益方式来引导业主或开发商实现建筑的生态开发。
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论文作者:张嵘
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/2
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