1、 XX 学 院城 市 生 态 与 环 境 保 护结 课 论 文班 级：XX 班姓 名：XXX学 号：XXXXXXXX指导教师：XXX日 期：XXXX 年 XX 月浅析绿色生态设计手法在高层建筑中的应用-以法兰克福银行大厦为例XXX关键词：双层幕墙、 “空中花园” 、智能空调系统摘要：进入二十一世纪以来，人们从越来越加剧的各种环境危机中逐步认识到，必须重新理解并调整人与 自然的关系，在建筑方面，生态建筑应运而生，本文通过分析法兰克福银行大厦在设计中采用的一系列生态建筑设计手法，探寻生态高层建筑在今后的发展与创新。正文：在绿色生态建筑设计者看来，建筑是一个有生命的机体，他们通过建筑内外空间的组织设
2、计以及高新技术在建筑中的运用，使建筑作为一个生态系统，其内部各种物质能源能有序的循环使用，因而获得一种高效率、低能耗、少污染的建筑环境，并与 自然生态相平衡，以此达到与自然的和谐共生。目前，各种绿色生态设计手法在建筑设计中不断得到尝试和改进，归纳起来，不外乎如下数种手法。（）改善自然通风。确保室内有充足的新鲜空气且满足下列需求的功能：能带来必需、有质量的空气；能驱除不好的气味，有毒的气体以及各种不同的污染；能保证延长建筑物的寿命，尤其是防止建筑物的发霉；符合建筑节能规范的要求；能保证长时间连续运行，且具有高可靠性、低能耗、低噪音。（）采用低能耗建筑节能体系。包括保温隔热复合墙、节能玻璃、智能化
3、遮阳系统等的应用。（）自然采光利用设计。（）太阳能利用和建筑一体化。（）地下埋管换热器冬夏联供应用技术。（）绿色工程建材的应用。（）环保型化学建材应用。（）环境和节能智能控制技术。包括建立室内环境综合调控系统，同时监测包括温湿度、空气质量、室内噪声、照明等室内环境指标；应用空调系统节能的优化调节控制技术及软件。（）室内环境控制改善技术。主要考虑室内空气质量、建筑声环境和建筑光环境。（）节水技术。建立一套完整的中水和雨水的收集、处理、储存和回用设施，应用人工湿地水净化技术。怎样在满足建筑实际功能需求的同时，进行绿色建筑的生态节能设计是当代建筑设计师们所不断追求的目标。而如何将绿色生态设计手法在高
4、层建筑设计中得到推广和应用更是其中的重点和难点。由建筑大师诺曼福斯特设计的德国法兰克福商业银行大厦，从高技术建筑设计出发，对生态建筑进行了有益的尝试，在设计中溶人了节能、健康、绿化的概念 以及与 自然环境的协调统一，成为体现可持续发展思想的建筑，其中法兰克福商业银图 1：大厦效果图行大厦更是生态高技术建筑的成功范例，它因具有 自然通风外墙和空 中花园被誉为“一座经济塔楼”和“绿色环保摩天楼” 。法兰克福商业银行大厦背景情况世纪年代早期，德国重要城市法兰克福由社会民主党联盟和绿党统治，他们反对在城市历史文化中心进行大规模开发，但屈服于来自银行方面的压力，官方允许在历史文化中心罗曼和火车总站之间开
5、发以高层建筑为特征的金融区，配有方便的公共交通设施。当时，德国主要银行之一的商业银行决定在现有的塔楼相邻处建造一幢新的高层建筑，绿色环境保护团体的政治家们热切希望他们的节能提议能与重要的高层建筑设计结合，于是，他们竭力建议该公司建造一幢“绿色环保”摩天楼， 。于是，由建筑师诺曼福斯及其创办的弗斯特联合事务所设计的方案出现在世人面前。该方案在年设计，结构由英国的阿如普公司配合，最终于年竣工。这座高米的三角形高塔是世界上第一座高层生态建筑，也是目前欧洲最高的办公楼。 法兰克福商业银行大厦结构分析 法兰克福银行的结构设计属于巨型结构，也叫做超级框架结构，有意识的通过处理给人以超常的尺度感，从而营造出
6、宏伟，挺拔的建筑形式。建筑结构使用巨型空间桁架、巨型柱以及它们与子结构之间的有机组合在建筑空间形象上充分表现了“力”在结构中的传递。平面为三角形， 三角形的曲线形边使空间率达到最大值，也就是说三角形略微外鼓获得了更多的室内面积。由于内部空间从水平力的负担中解放出来，只对垂直荷载进行处理就可以了，所以空间使用率提高。通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系。具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨型梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。该大楼具有“生态之塔”的美称，49 层高的塔楼采用弧线围成的三角形平面，三个核构成的三个巨型柱布置在三个角上，巨型柱之间架设空腹拱梁，形成三条无柱办公空间，
7、其间围合出的三角形中庭。而福斯特的过人之处则是在建筑的梯形部分每隔层就安排了个高达层(约米)的空中花园，而且花园是错落上升设置的，这让每层的办公室都可以接触到花园般的景色。同时，中庭和空中花园的设置使得在全年的大多数工作时间里，该大厦仅靠自然通风和采光手段已经满足内部通风和采光的需要。绿色建筑设计手法之建筑外墙“会呼吸的皮肤”法兰克福银行大厦建筑外皮双层设计手法增加了该高层建筑的绿色性，外层是固定的单层玻璃，而内层是可调节的双层中空玻璃，两层之间是 165 毫米厚的中空部分，室外的新鲜空气可进入到此空间，当内图 2：大厦平面图图 4：双层幕墙通风例图图 3：大厦内部透视层可调节玻璃窗打开时，室
8、内不新鲜的空气也进入到这一中空部分，完成空气交换。所有的调查研究都显示该建筑幕墙设计使开窗的时数达到最优化。建立内部开口与外表面最有效联系来提高间接的自然通风的目标，许多的模式化的测试将此解决得像一个好的热阻。采用一个在某种情况下高水平运行的系统是有可能的，但是当情况不一致的时候它可能不太有效。因此，需要在夏季降温和冬季保温之间做出一个平衡的安排。 空气在每层楼通过开囗进入一个毫米的洞内之后，被加热上升经过洞的顶端排出， 相当于设置了一个热烟囱系统。 它由上过釉的外表面组成的，而外表面上有一层特殊涂料可以吸收外部百叶上的雷达信号。建筑外表面的排气口长期开着，同时内部区域允许空气通过自动化的倾斜
9、且翻转的开口布置。 同时，在墙体中空部分还附设了可通过室内调节角度的百页窗帘，炎热季节通过它可以阻挡阳光的直射，寒冷季节又可以反射更多的阳光到室内。 中庭被细分为每十二层一段，每一段包括三个四层楼高的空中花园，它们绕塔楼成度转角。这个空中花园， 好像给塔楼外墙增加了一层“皮肤” ，同时促进了日光和新鲜的空气通过三面的花园到达具有建筑整个高度的中庭以获得自然通风效果。绿色建筑设计手法之高级智能空调系统 银行大厦采用了新型高级智能空调系统，帮助建筑使用者们调控大厦内部环境。建筑使用者们通过调节建筑的开口大小来控制空气在办公室中的流动。但是，如果室内变得太多风、太热或太冷， 建筑管理系统将会关闭空气
10、进入建筑物个别区段的流程。另外，每个花园都有一个将适当的数据传送到控制中心的气象台监视器， 它使得系统能够主动与塔楼高度各处的天气式样的变化相配合。建筑管理中控系统在法兰克福商业银行总部大厦中得到了应用，但这次福斯特并非追求将高新技术设备充分暴露，而是利用它们来创造更节能，更舒适的建筑空间。大厦的室内感光感温系统全部采用自动化，具体到每个办公室均由一个中心调控系统控制，室内的光照，温度，通风等均通过自动感应器得到相应的调整，以确保办公空间适当的光照和空气质量，上述种种自然通风，采光方法，以及智能控制技术等在法兰克福商业银行总部大厦中的综合应用，使得该建筑成为欧洲最节能的高层建筑之一。 绿色建筑
11、设计手法之空中花园设计福斯特设计了一个三角形平面，电梯井、楼梯井直达顶层，三面围绕的通风大厅成为塔楼的中心，三层高的花园盘旋环绕在大厅周围。三角形平面把办公区分成三个部分，各部分既有适宜管理的尺度，又有足够的进深使周围的专用办公室能面对一个随意的内部空间，提供一种没有严格等级划分，能促进相互交流的办公氛围。花园提供了日常交往的场所，在此能看到其它楼层上的人，这种设计方法旨在消除人们之间的心理隔阂。尽管花园和大厅增加了建筑物的空间，但这样的建筑外形可使阳光最大限度地进人建筑内部，使内部的办公室直接得到阳光，获得最好的景观，并结合 自然对流与中央筒体的“烟囱效应” ，使大厦具有良好的自然通风。 图
12、 6：空中花园内部效果图 5：建筑内部通风花园的侧面为开启的双层玻璃窗，而花园面对前厅完全敞开，在任何位置的办公室均能面对一个温室绿色空间。花园根据方位种植各种植物和花草，南面的花园是地中海风情柑桔树、橄榄树、香草、欧薄荷，西面的花园是北美洲风情草坪、枫树、石楠，位于东面的花园则是亚洲风情竹、木兰、绣球图，花园的设计将自然景观引人建筑内部，与内部环境相融合，赋予人造环境以自然的勃勃生机，令人宛如回归自然。总言之，福斯特成功的将绿色生态设计手法应用于高层建筑中，使法兰克福商业银行总部大厦成为绿色建筑设计的典范，其设计理念和绿色设计手法也是当代绿色建筑设计师们所热衷的。在当今时代，绿色、生态、环保的呼声愈来愈高，这也必将是未来建筑发展的一个重要方向，今后，我们将会在这方面有更加卓越的创新和突破。图 7：空中花园立面图 8：大厦远景效果图
