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高层建筑小气候和风环境对植物影响的分析

发布时间:2018-07-28 11:59所属分类:建筑工程师职称论文浏览:1

摘要:浅要分析高层建筑的风环境及其带来的小气候对高层建筑景观造景过程限制影响,从而对高层、超高层建筑的景观植物以及建筑规划提出改造和优化对策。 关键词:小气候影响,高层,景观植物 1前言 由于地球表面性质的不均一,或人类与动物的活动所造成的小范

  摘要:浅要分析高层建筑的风环境及其带来的小气候对高层建筑景观造景过程限制影响,从而对高层、超高层建筑的景观植物以及建筑规划提出改造和优化对策。

  关键词:小气候影响,高层,景观植物

高层建筑

  1前言

  由于地球表面性质的不均一,或人类与动物的活动所造成的小范围内的特殊气候,称为小气候,也称为微气候。建筑小气候对于人类生活的影响早在几千年前就被重视;中国传统风水文化中强调“外山环抱者,风无所入,而内气聚。外山亏疏者,风有所入而内气散。气聚者暖,气散者冷。”所谓的风水建筑不仅强调建筑的选址和以相形取胜,同时也相当注意建筑的辨别方位和藏风聚气,其实也就是为了创造有利人居的建筑内部小气候。然而,上海世博会提出的“城市让生活更美好”这一口号,同样是强调了建筑与自然交融的关系。

  2高层建筑下小气候的影响和问题以及现状

  2.1高层建筑下小气候的影响和问题

  20世纪以来,以科技为支撑的现代建筑虽然在某种意义上成为人类生活的庇护者。但从调节小气候的角度讲,人工建筑却似乎仍在扮演着相反的角色。高层建筑增加过快,建筑密度也越来越高,占用了可活动的开敞空间和景观绿地,并给日照、通风带来影响。自然的风速会随着建筑的高度增高而相应变大;据研究高层建筑周边的风速可以比平地范围自然风速大三倍。高层建筑环境中的风环境极易产生漏斗效应和缝隙效应;不适宜的风环境严重影响建筑周边环境和人体体感。当风经过成排的高层建筑之间时形成风力加强,即漏斗效应。风遇到建筑内的孔隙也形成强劲的大风,即缝隙效应。

  2.2目前解决高层建筑下小气候以及风环境影响的现状

  目前国内建筑开发商为了提高土地使用效率和城市现代化观感,新建项目布局主要以高层建筑为主;规划设计高层建筑的楼距的加大使得景观规划呈现以错落式布置为主,以大块组团绿地的间隔空间为体现的规划方向。此类处理方式对于环境景观方面仅针对进一步的环境总体布置设计的提升;而具体的景观设计中植物软景部分在功能上的定位还停留在对环境的优化和提供必要的休憩遮蔽等简单的功能上,针对小气候和风影响的问题以及相应的应用还没有被重视。

  2.3植物自生因素对生态景观的影响

  笔者曾经参与了上海北外滩改造第一个高层建筑项目的建设,项目位于杨树浦路、秦皇岛路、黄浦江和周边地块的围合区域,主要景观设计区域位于黄浦江滨江沿线,配合整体规划,进行了两个阶段的设计及施工。第一阶段完成后,由于造价控制等因素,绿化设计主要采用了地被及乔木组合,乔木采用局部组团密植和大量散植相结合的手法,由于黄浦江和道路的气流在建筑的影响下形成了复杂的风环境,气流的聚集,导致大风、低温使得景观区域整体体感不佳的同时也导致很多本土树种叶面水分蒸腾非常快,更有嫩叶刚发芽,就被大风吹落吹蔫,大量乔木生长状态是长势不佳甚至弱化。

  使得此景观区域视觉越来越稀疏,当时设计拔高的地形也未能通过植被的表现达到预期设计效果。植物叶表面的蜡层具有防止水分蒸发、保护叶片免受机械刺激、紫外辐射以及昆虫和病原体侵害的功能,风作用下会造成片叶相互摩擦,损伤蜡层,从而导致植物普遍矮化,影响植物的内部结构,继而影响其水分调节和光合生理,冠幅减小。极大的影响预想的景观效果。

  3综合相关因素解决建筑小气候以及风环境影响的改造和优化对策

  高层建筑使城市布局网格化、产生了空间的独立性,向上发展的城市空间也缩小了平面空间,同时相关的气象因素,在高层建筑群里也会形成特有的小气候,这一点在高层建筑风环境和景观环境的相互影响时应该充分的被考虑。

  3.1建设初期的基地规划

  在基地规划建设初期,即应考虑高层、超高层建筑所处的风环境,从规划总图开始就思考如何改善风环境而进行设计。高层建筑的规模与外观造型在减少风的影响方面具有引导作用:①相较于大开面的立面,当大楼的小面积立面朝向风向时,风力会显著降低。从而得到了一个结果,建筑的长边应与主要风向相同。风仅被高层建筑体的外形影响。建筑体的窄面作为迎风面,气流就很容易被被引导至建筑两侧,气流通行流畅了,风力相应的就被减小。

  而如果气流在高层建筑上方被阻挡,就会沿着建筑表面向下行进,到达建筑下方,与地面的气流混合,造成复杂的风环境;②建筑体较多时,建筑群的布局在建筑外部空间形成峡谷效应,形成了穿堂风,局部风速过强,导致植物生长缓慢或退化。植被群落结构类型、面积、绿量、植被盖度、以及叶面面积、孔隙率、植物种类、植物冠形、树高、净生长量等几个方面均会对小气候造成影响。也就有了White等提出通过在建筑物周围适当位置种植小型绿化林带的方法来消除或减弱建筑群周围强风。

  3.2景观植物的自身作用

  根据相关研究表明:气流更容易通过高大的乔木,而通过高中低层次分明的种植手法的组团种植是能够对风起到很好的阻挡作用。通过高大乔木和组团种植的组合手法,挡风效果是可以成倍增加的。同时,景观植物具有导风、挡风的作用,在建筑物周围合理的种植乔木及绿篱等,可以有效的引导建筑区域内气流流动,从而形成良好的风环境。

  3.3植被设计使用对气候调节的作用

  植被是风景园林中最主要的自然要素,植被其本身具有气候调节的作用。关于植被的小气候效应已有相对系统完善的研究。植物通过自身蒸腾及光合作用降低周围环境的温度、增加湿度、从而改善城市小气候;而不同绿地结构,不同植物种类都对周围环境的影响不同。因此除了考虑景观效果和植物生长因素以外,从江浙地区植物应用来说应多选用防风抗风植物品种,如枫香,乌桕、无患子等。

  在场地开敞空间种植疏密有致的防风组团,在楼群中间处种植疏林防止漏斗效应。利用空间效应减弱高层建筑所受的风环境。植被绿地的覆盖密度与绿地的温度有相关性关系。在城区密度大的绿地降温效果比郊区密度大的好,但是城区密度小的绿地降温效果却小于郊区密度小的绿地。国内学者多注重植被面积和植被指数与降温效果的相关性研究,发现叶面面积对温度的影响最大,风速、叶面尺寸与辐射消散系数对温度的影响依次减小。植被浓度越大叶面指数越高,降温效应越强。

  3.4垂直绿化对小气候环境的影响作用

  在建筑的立面空间,垂直绿化作为竖向景观引入;与平面景观形成多维空间的立体绿化系统。垂直绿化对高层建筑上方水平气流具有相应的缓冲效果,地面上的植物种植的设计也能很大程度减小高层建筑下行风的风速,与垂直绿化的结合使得到达地面的气流对环境影响降到最小。同时,垂直绿化的设计和布置还能形成保温作用,夏季吸收太阳热量。

  冬季则可以阻挡低温对建筑内温度的影响,提高建筑绿色节能标准。因此垂直绿化又或称为绿墙也成为近几年风景园林行业大力提倡使用的景观元素,其一能营造更多的城市绿量,其二能提高生态环境,降低全球气温。更多的开发商要求设计师将绿色搬到屋顶,安置到墙面。Rabah等在2015年的研究中指出绿墙可以很有力的改善小气候遮阳面积、增加湿度、降低城市热岛效应进而改善城市街道的舒适度。

  4结语

  高层建筑下小气候、风环境对景观造景的影响,以及景观植物对整个生活生态环境的改善作用,两者相互关联、相互制约影响。风环境既是对景观植物的生长具有重要的影响因素,也是建筑小气候环境形成的主要因素。同时因地制宜的景观绿化环境又在悄悄改善着我们的生态环境。在建筑总体规划设计时充分考虑建筑布局方式、景观种植等因素与风环境的相互影响,通过前期调研与后期优化等方式,营造一个建筑与自然交融的景观环境。使城市建筑环境的自然、健康得到有效的保障;城市和居民可获得持续的自然服务。改善解决城市生态环境问题的根本之道在于改善和恢复大地生命系统的肌能,增强其生态服务能力。——“天之所临,地之所盛。形止气蓄,万物化生。”

  参考文献

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  [2]武建,马晓燕.高层居住区风环境影响下的植物造景研究[J].北京农学院学报,2012,2(27).

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  [5]张慧文,张德顺.城市滨水带小气候研究现状及前景分析[J].风景园林规划与设计,2014(下册):494~500.

  [6]GerhardtH.J.Effectsofwind[M].EiseleJ.KloftE.(eds)High-riseManu-al.Basel:Birkhauser,2003.

  [7]Rabah,D,Emmanuel,B,Rafik,B,Experimentalstudyoftheurbanmi-croclimatemitigationpotentialofgreenroofsandgreenwallsinstreetcanyons.InternationalJournalofLow-Carbontechnologies,2015,10,34~44.

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