倫敦高層建筑的生態(tài)設(shè)計策略分析分析

1、倫敦高層建筑的生態(tài)設(shè)計策略分析以瑞士保險大廈和碎片大廈為例摘要：近年來,建筑師福斯特、皮亞諾將生態(tài)概念引入高層建筑設(shè)計中,創(chuàng)作了許多成功作品。憑借技術(shù)優(yōu)勢,探索了高層建筑設(shè)計的新的可能。本文通過生態(tài)策略的深入分析,結(jié)合倫敦的兩個建筑實例,探討了高層建筑建筑創(chuàng)作的新趨勢。關(guān)鍵詞：高層建筑生態(tài)策略；瑞士保險大廈；碎片大廈目前許多城市的高層建筑似乎都出現(xiàn)了類似的發(fā)展過程，一方面充斥著高層建筑的城市形象不僅千篇一律，這與一些形象生硬、刻板、平庸、粗制濫造的高層建筑關(guān)系密切。以往高層建筑設(shè)計，重點是使用與造型方面的考慮，突出其使用功能與標(biāo)志性作用。其問題在于：內(nèi)部往往是封閉式全空調(diào)空間，外立面設(shè)計則追求

2、標(biāo)新立異，內(nèi)外互不相干。而現(xiàn)在新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的應(yīng)用在建筑設(shè)計中出現(xiàn)，這使得高層建筑設(shè)計有了新的發(fā)展方向。高層建筑的選址一般集中在市中心一帶，交通密集。加上大樓內(nèi)容納人員眾多，車輛進(jìn)出頻繁，使得城市局部交通壓力非常大。同時，高層建筑之間常發(fā)生互相遮擋陽光及視線，并對周邊地塊產(chǎn)生不利影響的案例時有發(fā)生。高密度城市使我們城市出現(xiàn)交通擁堵、霧霾等惡劣環(huán)境，所以高層建筑的生態(tài)性日益為人們關(guān)注。倫敦最為最有活力的國際大城市，近些年建設(shè)了一些優(yōu)秀的高層建筑，通過分析倫敦的成功案例有利于我國的城市建設(shè)發(fā)展。1福斯特瑞士再保險公司大廈生態(tài)策略諾曼·福斯特(Norman Foster),一位執(zhí)著

3、地發(fā)掘科學(xué)技術(shù)與各種材料潛力的英國建筑大師，自1967年成立事務(wù)所至今，以表現(xiàn)新結(jié)構(gòu)、新工藝的技術(shù)美學(xué)而享譽世界其精湛作品遍及全球。福斯特始終將技術(shù)美作為設(shè)計手法的核心，從香港匯豐銀行總部、BBC廣播電臺總部到世紀(jì)塔等作品，使他毋庸置疑地被公眾推崇為“高技派”的巔峰人物而福斯特本人卻強調(diào)所重視的是“適宜技術(shù)”。近年來,針對全球生態(tài)惡化、資源浪費的現(xiàn)狀，福斯特更將目光轉(zhuǎn)向人類社會面臨的危機(jī)憑借多年來的技術(shù)優(yōu)勢，他開始關(guān)注如何將保護(hù)環(huán)境、維持可持續(xù)發(fā)展的理念引入建筑設(shè)計中，如何利用技術(shù)手段解決建筑生態(tài)問題。1.1生態(tài)螺旋體量設(shè)計這主要出于兩方面的考慮：一曲線形在建筑周圍對氣流產(chǎn)生引導(dǎo)，使其和緩地通

4、過。這樣的氣流被建筑邊緣鋸齒形布局的內(nèi)庭幕墻上的可開啟窗扇所“捕獲”。幫助實現(xiàn)自然通風(fēng)；二、避免由于氣流在高大建筑前受阻，在建筑周邊產(chǎn)生的強烈下旋氣流和強風(fēng)這正是很多高層建筑周邊環(huán)境惡劣的重要原因。福斯特具體入微地實踐了對周邊環(huán)境的關(guān)照，盡力減小巨大建筑物給人帶來的不適。出于這樣的原因，其形態(tài)經(jīng)過電腦模擬和風(fēng)洞試驗，由空氣動力學(xué)決定。 圖1 氣流計算機(jī)分析圖圖2 體量分析草圖1.2生態(tài)中庭空間設(shè)計在瑞士再保險公司的表面分布著螺旋形結(jié)構(gòu)的暗色條帶。如上所述，建筑周邊氣流被內(nèi)庭幕墻的開啟扇所捕獲之后，在空氣動力學(xué)曲線所帶來的上下樓層間的風(fēng)壓差的驅(qū)動下沿螺旋形排布的被分隔為2層或6層的內(nèi)庭中盤旋而上

5、。這樣的自然通風(fēng)手段可以使該建筑每年減少40%的空調(diào)使用量。所以，立面上的6條深色的螺旋線所標(biāo)示的是6條引導(dǎo)氣流的通風(fēng)內(nèi)庭。明確地體現(xiàn)了建筑內(nèi)部的邏輯，這些內(nèi)庭的作用遠(yuǎn)不止一個大號通風(fēng)井，它們同時也是該建筑得以使用自然光照明的采光井和使室內(nèi)保持視覺上感官上聯(lián)系。打破層與層界限的共享空間，所以無論是在表皮，還是在建筑內(nèi)每層平面的布局中這樣的螺旋狀排布都扮演著極其重要的角色，為了更好地說明問題，有必要探究一下樓層平面布局。在一個標(biāo)準(zhǔn)的樓層平面中，中心部分是樓梯、電梯、消防電梯、衛(wèi)生間和其他輔助用房組成的核心筒，其中也包括為整個樓層所公用的會議室核心筒外是作為交通空間的環(huán)形區(qū)域，這一區(qū)域?qū)⑷肆魇枭⒌?/p>

6、6個向外的分支中去，每個分支就是一個相對獨立的辦公區(qū)。在辦公區(qū)之間，形成三角形的內(nèi)庭。6個這樣的內(nèi)庭在水平上呈鋸齒形均勻排布，貫穿2層或6層，各層之間螺旋形錯動，形成扭轉(zhuǎn)的通高空間，為辦公室提供交流、休憩的場所，同時更是辦公空間的采光井和通風(fēng)口。內(nèi)庭的布置使建筑與自然元素有了更大的接觸面，是自然對人工的穿透。這樣的內(nèi)庭為建筑提供了最大化的陽光透入，減小了人工照明的需求。配合光照度和運動感應(yīng)器，防止一切不必要的照明，減少能源消耗和制冷負(fù)荷。由于自然通風(fēng)和照明的引入，瑞士再保險公司達(dá)到了令人膛目的節(jié)能指標(biāo)建筑研究組織對于低能耗混合模式辦公建筑的指導(dǎo)耗能指標(biāo)為175kwh/，而瑞士再保險公司被預(yù)測將

7、打破25kwh/。圖3 平面圖圖4 工作模型圖5 剖面圖1.3生態(tài)表皮該建筑與外界相交的邊界實際上由兩種不同性質(zhì)的空間組成，同質(zhì)空間盤旋向上，而這就是幕墻上色澤深暗的螺旋線的由來在對曲線形的外立面作了可能的簡化處理之后，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)被分解成5500塊平板三角形和鉆石形玻璃。數(shù)千版塊構(gòu)成了一套十分復(fù)雜的幕墻體系，這套體系按照不同功能區(qū)對照明、通風(fēng)的需要為建筑提供了一套可呼吸的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時在外觀上標(biāo)明了不同的功能安排，使建筑自身的邏輯貫穿于建筑的內(nèi)外和設(shè)計的始終。簡而言之，除頂部餐廳特制的水泡形玻璃外，這套系統(tǒng)包括兩個部分：辦公區(qū)域幕墻和內(nèi)庭區(qū)域幕墻。辦公區(qū)域幕墻由雙層玻璃的外層幕墻和單層玻璃的

8、內(nèi)層幕墻所構(gòu)成，在內(nèi)外層之間是通風(fēng)空道，并加有遮陽片。通風(fēng)空道起到氣候緩沖區(qū)的作用，減少額外的制冷和制熱。螺旋形上升的內(nèi)庭區(qū)域幕墻則由可開啟的雙層玻璃板塊組成，采用灰色著色玻璃和高性能鍍層來有效地減少陽光照射。從結(jié)構(gòu)方面來說，瑞士再保險公司的幕墻還有一個不同尋常之處，其幕墻直接支承在作為承重結(jié)構(gòu)的建筑外圍的斜向鋼架之上，所以，從某種程度上這是一種自承重的幕墻體系，并且幕墻支撐結(jié)構(gòu)與核心筒一起參與建筑受力。圖6 幕墻表皮1.4生態(tài)策略除了平面布局和幕墻設(shè)計等建筑化的手段，福斯特試圖在更加策略化的方面推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境建筑設(shè)計理念。例如使用天然氣這種清潔能源作為建筑燃料，在所有可能的地方使用低能

9、耗照具，非中心化分樓層地根據(jù)需要提供和控制的機(jī)械通風(fēng)，比供給整座建筑的中央式系統(tǒng)減小了能耗，進(jìn)而在城市尺度的考慮中，對交通系統(tǒng)做出了一些比較激進(jìn)的改革。如盡量依靠周圍成熟的公共交通體系，減少對私車的依賴，底層提供比最低標(biāo)準(zhǔn)大三倍的自行車準(zhǔn)備區(qū)域，其中包括淋浴和更衣設(shè)施，鼓勵使用替代性的交通方式，建筑中除殘疾人車位外不提供私家車泊位。2 皮亞諾（Renzo Piano）的碎片大廈(The Shard )設(shè)計和生態(tài)策略倫敦橋大廈，也稱碎片大廈,位于泰晤士河南岸倫敦橋車站附近。根據(jù)倫敦橋周圍的四分之一倫敦橋計劃（London Bridge Quarter），由意大利建筑師皮亞諾設(shè)計的倫敦新地標(biāo)建筑。

10、也是新的生態(tài)理念設(shè)計的高層建筑。碎片大廈72層的空間里含括多種功能。集火車、公交、地鐵為一體的倫敦橋車站是倫敦最繁忙的交通樞紐之一，每天客流量達(dá)20萬人次。倫敦橋大廈項目正是對倫敦市市長倡導(dǎo)在主要交通節(jié)點大力發(fā)展高密度建筑的政策的積極回應(yīng)。碎片大廈火車站公共空間公交站The Place 商場圖7 London Bridge Quarter規(guī)劃大廈的形態(tài)由其在倫敦城市天際線的突出位置所決定。與紐約、香港等城市的情況不同，碎片大廈所在的區(qū)域并沒有林立的高樓。設(shè)計參考了停泊在泰晤士河岸船只的桅桿和莫奈的國會大廈（House of Parliament）系列畫作。形成泰晤士河倫敦橋的新的城市天際線，新

11、的城市標(biāo)志。 圖8 天際線設(shè)計1.1生態(tài)空間設(shè)計建筑纖細(xì)的錐體形式適合不同的使用功能，底部較大樓面為辦公，中部為公共區(qū)域和酒店，上部為公寓，6872層是最頂端的公共樓層，在距離地面240 m處設(shè)置有公共的觀景廊，再向上建筑延伸到306 m的高度。多元的使用功能為大廈增添了活力，對于倫敦如此標(biāo)志性的建筑，其公共可達(dá)性尤為重要。8個玻璃“碎片”決定了大廈的外形和視覺效果。玻璃“碎片”之間的“縫隙”作為開放通風(fēng)口為室內(nèi)提供了自然通風(fēng)，“縫隙”處的空間在辦公層作為會議室或休息室，在公寓層可作為冬季花園，為密封的建筑提供了與外部環(huán)境的重要聯(lián)系。圖9 碎片大廈剖面圖1.2生態(tài)表皮整個被動式雙層立面采用了超白玻