改善室外风环境的高层建筑形态优化设计策略分析

杨微

在经济水平提高，建筑工程技术不断发展的社会背景下，高层建筑被越来越多的应用在城市建筑设计中，以占地面积小、利用率高的特点成为了当前建筑领域中重要的设计方向。然而由于楼体的高度特点，会更容易受到来自环境中自然风的影响，这就需要在具体的设计工作中采取必要的策略方法，尽可能降低负面作用的同时，利用风力优势，实现建筑设计方案的升级。

1降低边角强风的设计方案

在常规的建筑设计中，外形大都呈长方体结构，高层建筑也沿用了这一特点。也正是由于这一设计，自然风会在建筑体的边角处产生漩涡分流的现象，产生较大的风速。在设计中可以通过改变原有的外形结构，对其阻力水平进行调节，从而达到降低气流影响的效果。

为了对气流起到高效的弱化作用，并将外界气流对高层建筑的边角效应降到最低，可以在设计中将其边界进行圆滑处理，使具体的被风向风压控制在稳定的范围，使边角风的影响水平降低[1]。进一步深化这一设计理念，可以将建筑整体设计为符合空气力学的圆弧状轮廓，并使其与季风的主要风向保持一致，或是呈一定角度排列。

同时，采取扭转形体的设计理念，也可以有效的改变建筑周围的气流走向，并通过盘旋作用将其引导到建筑的上层空间，以此达到降低气流形象的效果。在进行模拟实验的过程中，建筑形体表面的光滑度水平越高，所带来的扭转效果就越为突出，呈现出明显的正比例关系。

另外，在进行建筑形体设计时，还可以采取切割形体的方式，改变结构受风力影响的水平。在这一设计理念下，以具体的风环境条件为依托，采用折线切割的方式对风力进行弱化，由此将风力化解到不同的方向，通过导向的作用将强边角风进行弱化处理。

除了对形体设计进行改造外，还可以利用在建筑转角处的阳台处添加遮风板来降低风力影响水平。以此为基础，在细节设计上对墙面、线脚等位置进行设计处理，也能有效的降低风力干扰水平。

2针对楼体迎风面的优化设计

针对于迎面风的设计思路，主要是通过错落的建筑外形，对室外气流起到缓冲的作用，以防高层建筑直接受到来自自然风的冲击，对结构的稳定性构成威胁。

首先，在针对平面风的建筑设计上，可以将迎风面进行异面化处理，采用外凸或是内凹的设计理念，引导正向来风的气流走向[2]。

其次，可以采用阶梯状的外部形体设计，弱化高层建筑上部的风力影响，并将其合理的弱化并引导，产生下行空气的同时，改变地面与街道的风环境水平。在这种阶梯式的方法中，以建筑的实际高度为基础，在形体设计上采用退台处理方法，由此减少对于街道产生的压迫感，也在不断的退台中，使风力的强度逐渐的衰竭。

再次，将半开放式的竖向庭院理念引入到高层建筑的设计方法中，可以此形成多层次、多角度的整体绿化系统，并利用绿植增加风力摩擦，使风力分散，并起到缓冲迎面风的作用。在竖向庭院的设计的应用中，不仅展现出对风环境的干扰性，同时也可以有效的对建筑外形特征进行优化处理，利用大量平台设计的使用，能制造出强烈的虚实对比效果，使得高层建筑在功能性与艺术性上得到高效统一。

3风影区范围控制的设计思路

由于风影区的范围区间受到建筑宽高比、气流流向、平面特征等多种因素的影响控制，所以为了通过设计方案实现对其有效管理，可以通过以下几点进行优化。

第一点，采用倾斜面形体。这种方法是建筑设计中较为常见的设计思路，通过斜面的外观，可以将建筑的艺术表现力有效的凸显出来，展现出静态的动感和韵律性较强的外形特质，并形成流畅舒展而极富个性的建筑情绪表达。在斜面的处理过程中，为了保证消防安全对于面积的要求，必须按照固定的标准层面的尺寸进行设计，以此也顺势为建筑降低了体量感。斜面体型的设计，大都采取“上小下大”的设计思路，使建筑表现出内收的外形特点，从而有效的降低了风影区的覆盖范围。

第二点，贯通洞口设计。高层建筑会随着高度与宽度水平的增加，承受来自更多的风振与背部漩涡效果的影响。为了减少建筑的封闭性，使强风气流的混合效果得到控制，可以在设计中预留出“掏空”的洞口，并将来自各方向的自然风力进行化解，降低风力对于高层建筑破坏力水平。同时，在对空气流动性进行强化的过程中，开敞式的建筑空间也提升了建筑的整体动态感，并为改善区域内的微气候环境贡献力量。

第三点，优化平面布局。首先，针对矩形的平面形式，可以将建筑体的外形进行曲线型优化。在此方法下，通过曲线形展开的建筑主体，使风力沿建筑的外形产生平滑的移动，并在设计好的流动方向上减少建筑的风力负压区的风速水平，使风影区分面积得到控制。其次，锐角作为迎风面的三角形建筑楼体，在其垂直面处，会产生大面积的风影区。在进行设计优化的过程中，可将其平面朝向迎风面，使建筑外的气流沿建筑表面进行顺延，将产生的风影区面积有效的缩小[3]。第三，在正方形的高层建筑中，如迎风面为平面，也会产生较大的风影区，可以尝试将其位置进行转角设计，使直角直指迎风向，从而产生气流引导、降低风影区的效果。

4形态与风能利用的一体化设计

为了在高层建筑的形态设计中，增加对于风能的利用率水平，落实生态环保型的建筑设计理念，可以通过添加风能转化构件与风能引导构件来实现这一设计思路。

在转化构件的使用中，务必要认清自然风资源的丰富性水平。在资源上，全球可利用风能资源大约是水力资源的10倍，约有106-107MW，而这一资源的优势性效果仍未得到合理且有效的开发与利用。在当前的建筑设计中，对于风能的开发利用也促成了新型设计思路的出现，并对外形结构产生的具体且深远的影响。其中最为典型的例子就是巴林的世贸双子塔，在设计上采用双塔间的“狭管效应”，使得风速水平大大增加，并由此以风轮机作为采集工具，对建筑设计影响下产生的风能进行利用。

导风板是最为常见的风能引导构件，建筑设计中的屋顶、阳台、遮阳板这一类的水平构件，都可以视作建筑中的水平导风板，在使用的过程中，有着优秀的导风与冷却效果。而在实际的应用过程中，在应用形式以及位置的差异上，又为建筑带来丰富多样的立面表现效果。

总结：在建筑设计中，兼顾形态与功能，使高层建筑对室外风环境进行有效的利用，不仅实现了设计方案的升级，也将生态化设计理念融入到具体的设计工作中，是实现设计策略先进性的重要方法。同时，在边角、迎风面、风影区的设计上，对风环境的负面影响进行合理的规避，不仅提高了具体设计理念实用性，体现了严谨的设计科学，也是开拓高层建筑设计思路的核心内容。

参考文献

[1]周华军.生态建筑学在高层建筑设计中的应用[J].智能城市,2017,3(10):86.

[2]谷燕成,陈思诺,李建平.风环境影响下的寒地建筑设计研究[J].建筑节能,2017,45(08):58-61.

[3]姚雪松,冷红,庞瑞秋.基于改善风环境的高层住区户外空间优化策略[J].中华建设,2012(10):108-110.

作者简介：杨微（1989-）男，辽宁锦州人，研究方向：建筑学