大型公共建筑形态的生态化设计

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1、大型公共建筑形态的生态化设计1.中国建筑设计院有限公司北京100044;2北京建筑大学北京100044摘要：大空间建筑集中而超尺度的体量对能耗的影响很大，因此建筑形态设计遵循生态是非常必要的一条途径。木文从体型系数、造型、材料，三个方面，对大型公共建筑形态的生态化设计方法进行研究，以生态完善形态、优化形态、促进形态。关键词：大型公共建筑；生态设计；优化；仿生化；象征化形态是建筑作为实物存在必不可少的直接形象和形状，所容的空间是功能的载体，是反映建筑类型、特征、性质、风格、科技水平和社会背景等的标志。它是根据内部功能、用地条件、环境关系等来决定的。大空间建筑形态与常规建筑形态相比，

2、有其特殊性：结构形态决定空间形态、空间表现以单一形态或相同单元形态的组合为主、科技含量高，具有鲜明的技术美学的特征等。大空间建筑集中而超尺度的体量对能耗的影响很大，因此建筑形态设计遵循生态是非常必要的一条途径。1、基于物理学原理的体型系数优化从建筑节能角度出发，单位面积对应的外表面积越小，外围护结构的热损失越小。因此，如何通过科学的分析，将大空间建筑的体型系数控制在一个较低的水平是其生态优化原则的重中之重。根据动力学原理可知，建筑迎风面受压力作用，为正值；由于建筑物大多为非流线型，背风面、侧面和屋面角部会产生一定的漩涡，从而引起吸力，为负值。同时大空间建筑对风流场也产生巨大的反作

3、用，突儿不利的体形将恶化风环境。因此设计时应遵循这种客观规律以减少与生态环境之间相互的负面干扰,增进环境的有序化。有机流畅的形体是对生态环境与功能、技术要求统筹应对后真实的表达。大空间公共建筑生态化设计的新内容是利用大自然的法则，决定其形状和运营，并更为确切的将苏流程具体化，如能量的流程、空气的流程、光线的流程、水的流程等。札幌穹顶体育场位于日本北海道札幌市，是一个棒球与足球两用的冇盖体育场。札幌穹顶体育场在2001年3月落成启用，可容纳42,122名观众。苏建筑面积有53,800平方米，总楼面面积为97,503平方米。上盖直径为245米，看台倾斜度为30度。体育场在2002年韩

4、日世界杯期间举行过多场赛事，德国在此大胜沙特阿拉怕，而英格兰亦在此战胜其宿敌阿根廷。它为棒球及足球设置两组不同的竞赛场地。棒球赛使用人造草地，而足球赛则使用在比赛吋才移进室内的天然草地。札幌穹顶的巨型银灰色穹窿形屋顶特征明显，就像一个漂浮在空气中的巨型“气泡”，或一颗静卧在大地上的巨型水滴，简洁流畅的体型与北海道广袤的地域景观十分相宜。利用空气动力学原理，艽流质塑性的穹顶形状通过计算机及实物模型风洞试验而确定，屋面设计成可防屋面积雪、减少风力影响并适应棒球飞行轨迹的抛物曲面造型，冬季的主导风被流线形穹顶引走，从而减少了寒$对室内环境不利影响和供暖能耗（图1），从而达到减小能耗的效

5、果。建筑体型是空气动力学与现场环境的理性演绎的结果，其能量随着建筑形式而流动，建筑形式随能量流动的需要而改变。通过这个设计可以看出结构体型设计的源动力来自空气流程的路径。图1札幌穹顶根据空间几何学可知，同样体积的不同形体，以球体的表面积最小，而立方体、长方体的体型系数渐次增人。而人跨平面结构的强度、刚度方面的劣势也使六面体在大空间中作为不大，因此大空间公共建筑大多采用空间曲面屋顶，特别是屋顶与墙体一气呵成的一体化形式备受青睐，并且在平面布局上外形不宜凹凸太多，尽可能力求完整，以减少因凹凸形成外墙面积大而提高体形系数。因此设计中应权衡利弊，兼顾形式与功能。2、基于主题景观的造型仿生

6、化自然界是人类最好的老师，人们无吋无刻不在从自然界中获得启发而进行有益的创造。仿生并不是单纯地模仿照抄，它是吸收动物、植物的生长肌理以及一切自然生态的规律，结合建筑的自身特点而适成新环境的一种创作方法，它无疑是最具有生命力的，也是可持续发展的保证。人类出于提高生产效率的0的而对建筑形式进行归纳和简化，由朴拙自由的手工业形式定向精致规则的机器工业形式，逐渐远离自然。自现代主义建筑以来，所谓建筑形式的“理性”往往与其视觉可认知的规律性紧密相联系然而人类对自然界内在规律认知的范围是非常有限的，而且内容的规律性并不一定折射形式的规律性。很多高效生态的方式在人们看来并不符合视觉的审美4惯，

7、因为生态和效率是事物和环境之间深层的和谐关系，而不是表面的现象。这就给建筑师的主题发挥留冇余地，反过来主体的创作也给中规中矩的大空间公共建筑景观平添了几分韵味。北九州岛梅地亚穹顶（图2），外观采用流体力学的形式象征性地表示自行车比赛所具有的速度感和空气的流动感，展现了面向地球环境吋代发展的“自行车城市”的姿态。其独特的形状，简直就像是自行车选手的头盔，自行车选手在冲击吋，头盔保护选手的头部，整流风力减少阻力。图2北九州梅地亚穹顶埃罗?萨里宁于1958年所作的美国耶鲁大学冰球馆形如