摘要:通过对可持续发展生态建筑的分析,阐述生态建筑的类型以及设计方法与理念,为分析国内外生态建筑的实践应用为生态建筑设计提供参考依据
关键词:生态建筑 环境 设计 可持续发展 土木工程
1.生态建筑的类型
1.1绿色建筑
“绿色建筑”就是资源有效利用的建筑,即减少建筑材料、各种资源和不可再生资源的使用;利用可再生能源和材料;利用回收材料和排水,设置废弃物回收系统;在结构允许的情况下重新使用旧材料。
作为绿色建筑经典的澳大利亚堪培拉国际机场的一座新办公楼比标准建筑节水43%。这座办公楼每年能够节水687000公升。大楼内部安装了数台节水装置和12座无水座便器。办公楼的三层都会安装这样的节水座便器。他们没有蓄水池,不用冲水。专门的下水管将排泄物吸走,防止气味散发。其他节水装置还包括自动出水的龙头、双水流的洗池和受到控制的淋浴喷头等。
1.2环境友好材料的生态建筑
美观、有利环保的绿色建筑要面向未来,必须重视材料和能源的数量和生命周期,使建筑保持旺盛的生命力。环境友好材料的生态建筑在破土之前,需要经过勘查,以确定所在地有没有地下水脉和地球磁场对人体的干扰;它完全以天然材料——木材、黏土、土砖建造而成,并从植物中提取装饰用材和着色颜料,这一潮流在德国以发展为建立“生物住宅区”。其目标是建立居民入住后就不想迁离的社区,以降低对各种能源的消耗。
1.3整合生物气候建筑
生物气候建筑的设计思想最初源于节能的需要,继而上升到保护环境的高度。正如人们所希冀的那样:将来有一天,建筑的结构和维护系统能根据气象和舒适度的变化而自动调节,那时将产生真正的“整合生物气候建筑”。
“整合生物气候建筑”不仅考虑美学的问题,而且还从设备的角度来决定建筑的供热、制冷和照明。例如在上海的Armoury大厦,该大厦的平面为圆形,电梯、楼梯和卫生间组成的服务核置于外围一侧,内部有中庭,中庭被当作空气井,并在大小与形状上随各层的具体情况而变化。
1.4生态屋顶系统
据德国环境与自然保护联盟(BUND)调查的数据显示,绿色屋顶首先能够蓄含雨水,高度保持水分。根据屋顶的绿化设计,直接的水分流失量将减少50%-90%,大大缓解水处理系统的工作压力,因而能够节省大量建筑费用和公共事业开支。德国夏季有植被覆盖的屋顶与裸露屋顶之间的温度差异最高可达40摄氏度。过大的温差会对建筑的防水层材料、连接处和其他材料造成极大的负担,加快老化过程。而绿色植被覆盖的屋顶则能保护防水层不受气候、紫外线以及其他损伤,延长建筑物的使用寿命。再者,屋顶上的绿色植物还能净化大气,帮助过滤灰尘和烟雾颗粒,从大气和雨水中吸收危害性物质,降低灰尘并减少潜在的烟雾威胁。植物蒸腾的水分吸收热量并冷却大气,减轻工业化给城市带来的热岛效应。
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2.生态建筑的设计方法与理念
2.1与环境相协调
在设计生态环境建筑的时候我们应该考虑到太阳的季节性移动获取冬天的太阳能并利用其来供暖能够减少冬天的供暖需要。冬天的太阳能够进入房屋,照射在地板上和墙上并被转化成热能并在室内温度下降时释放出来,通过实施这些低技术性的方法,供暖所需要的能量就少之又少了。另外窗口位置可以考虑进一步利用自然光,不只是在房屋的外部可以获取光能,也可以通过在屋顶设置天窗和采光窗而从内部采集阳光。
2.2材料内部的附加能源
对于生态建筑房屋的设计,在选材方面就应该考虑使用本地的,而不要选择从很远的地方云传送过来的材料。材料中蕴涵的附加能源是指其生长或生产、成型、加工和装运所耗去的能源。我们在房屋设计的过程中要追溯到材料来源的提供和提炼、制造、增加物处理、运输、使用、最后的再回首或者处理过程。这一使用周期的衡量,可以确保所用材料对环境产生最小程度的影响。
2.3屋顶的设计
屋顶是冬天热量流失最多而夏天热量吸收最多的地方。除了考虑在混凝土屋顶上的使用的土壤层的厚度以及聚苯乙烯隔离层,需要注意的是,一个纺织有3M后的土壤层的屋顶,其能源效率与带有0.46M的土壤同时带有0.1M厚的聚苯乙烯隔离层的房屋顶相比只高出2.4%。隔离屋顶最好的手段就是将隔离层和土壤层一起使用。为了建设一个有能源效率的屋顶最好的手段就是增加隔离层的厚度。
3.生态建筑的前景
生态建筑的发展还处于起步阶段。各国建筑师都在潜心研究生态建筑的技术和设计手法。总的来说有两种设计的趋势,一种是将建筑融入自然。就是把建筑纳入与环境相通的循环体系,从而更有效地使用资源,使建筑成为生态系统的一部分,尽量减少对自然景观、山石水体的破坏,是自然成为建筑的一部分。如日本建设的“Acros福冈”,是一个集文化、商业、办公一体设施,该建筑向公园层层退台,在退出平台上做屋顶绿化,实现能量循环利用。另一种是将自然引入建筑,促进生态建筑化、人工环境化。
3.1推进我国土木工程可持续发展的对策思考
3.1.1在基础教育中，应进一步提高公众的绿色环保意识；在继续教育中使工程建设各方正确全面理解绿色施工，充分认识绿色施工的重要性；强化建筑工人教育，提高建筑企业职工素质，承包商进行有利于可持续的行为方面的教育，并使其从中受益。
3.1.2合理利用自然资源，注重既有土木工程设施的再利用，实现可持续发展合理利用自然资源，则要在土木工程的建设、使用和维护过程中，做到节能节地，并最大限度地发挥既有土木工程设施的作用。
3.1.3开发利用再生资源和绿色资源，实现可持续发展。我国每年的施工建设产生的建筑垃圾达4 000万吨，产生的废混凝土就有1 360万吨（社会科学版?人文纵横）环境污染严重。此外，我国是20年来世界水泥生产的第一大国，而这本身是一项高耗资源、高耗能、污染环境的行业。与其他材料相比，钢材和再生混凝土较为符合绿色建材的标准，应当大力发展这样的绿色建材。
3.1.4 发展高新技术，应用结构健康监测，实现可持续发展。土木工程在实际使用过程中，会出现不同程度的损伤或性能退化，这将影响起承载能力和耐久性，甚至引发严重的工程事故，带来重大的人员伤亡和经济损失，产生严重的社会影。随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构动力分析理论的迅速发展，人们提出了结构健康监测的概念，给土木工程的发展带来革命性的变化。结构健康监测系统通过在结构上安装各种传感器，自动、实时地测量结构的环境、荷载、响应等，对结构的健康状况进行评估，科学有效地提供结构养护管理的决策依据，确保结构安全运营，延长结构使用寿命。
3.1.5建立系统、科学的绿色施工法规和制度体系科学系统的法规、制度体系是推动绿色施工及其技术应用的关键。
应建立和完善利于推进绿色施工的制度，如:针对政府投资的建设项目，可在招标文件中明确要求承包商应在投标书中说明的有关可持续发展的方案，并在工程承包合同中予以约束；可提出承包商应通过ISO14001环保认证的要求；对于其他社会投资项目则可通过税收、奖励等制度促进绿色施工的应用；鼓励业主将绿色施工准则纳入施工图纸和技术要求中，将环境等责任加入建造合同，并监督承包商加以遵守。
参考文献:
[1]曹伟.城市?建筑的生态图景[M].北京:中国电力出版社,2006.
[2](Melby.P),(美)开尔卡特(Cathcart,T).可持续性景观设计技术:景观设计实际运用[M].北京:机械工业出版社,2005.2.
[3]谢浩,刘晓帆.体现可持续发展原则,创造高技术生态建筑[J].房材与应用,2002(10):6-8.
论文作者:林雨峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/28
标签：建筑论文; 屋顶论文; 生态论文; 材料论文; 土木工程论文; 可持续发展论文; 结构论文; 《防护工程》2017年第22期论文;