如何在建筑设计中引入自然

Question

如题所述

Answer 1

1 前言
在当今时代,经济高速发展,建筑随着需求不断地增加,由于在经济发展的初级阶段,建筑师们往往忽略拉建筑物使用过程中大量的能源消耗和由此产生的对生态环境的不良影响，以及众多建筑空间所表现出的自我封闭和与自然环境缺乏沟通的缺陷却成了建筑设计中亟待解决的问题。如何在建筑设计中引入自然，使人重新回归大自然，是城市建筑、自然、人融合在一起，是我们设计师们发展的一个方向。
2 借用自然的方法
如何借用自然的景观来改善内部小气候，营造舒适的生活环境。在西方，考古发现，在罗马的庞贝古城中，就出现了由立柱支撑，四周回廊环绕，中央设有承接雨水用的水池的天井形式了。而在我国，建筑布局中经常出现的庭院则是引入自然空间的主要方式。庭院不但为建筑提供了采光通风的良好条件，而且使建筑空间充满了诗情画意。今天，先进的技术为把自然环境引入建筑内部提供了有力的支持，使其呈现出多种多样的方式。
2.1 采光天井(庭院)
采光天井在现代建筑中依然被大量地运用，它在建筑空间中不但起着通风采光的作用，而且成为建筑空间的重要组成部分，增强着建筑空间的表现力。以程泰宁设计的联合国国际小水电中心为例，该建筑位于杭州西湖风景区玉皇山麓，为体现风景园林建筑特点，体现地方特色，建筑中几乎所有的房间都围绕一个半圆型的庭院布置，庭院内是大片的水面，其间点缀以山石树木，池中红鳞戏水，池畔回廊环绕。使活动在建筑中的人能时时感到自然的存在。在这一建筑中，庭院成了空间的主角，建筑仿佛成了背景，整个建筑因庭院的存在而体现出江南的意韵。
2.2 生态中庭
生态中庭这一形式目前正被越来越多地运用于各种类型的建筑之中。建筑的中庭这一概念其实也起源于庭院，据称，希腊人最早在建筑中利用露天庭院这一概念。后来，罗马人在这一基础上加以改进，在天井上加盖屋顶，形成了有顶盖的室内空间的雏形——中庭。如今，中庭这一形式有了很大的发展，其跨度之大，高度之高，内部空间之丰富均非昔日可比。阳光，植物，流水等自然要素被引入中庭，引入了建筑内部，内部空间被赋予了外部空间的特征，成为人们喜欢逗留和举行各种活动的场所。美国建筑师波特曼将中庭这一手法在在其设计的旅馆建筑中出色地加以运用，使中庭成为其设计作品的重要特色。在其设计的美国亚特兰大20层高的桃树中心广场旅馆，中庭布置在建筑的底部6层，通过天窗进行采光，大厅内有长30m的瀑布，宽阔的水面，仿佛浮在水中的卵形休息平台，这些景物赋予了建筑空间丰富的活力和极强的表现力。
2.3 立体绿化(空中花园\架空层花园)
随着高层建筑越来越多地进入人们的生活，人们开始尝试在高层建筑中建造空中花园，使生活和工作在高层建筑中的人也能够接触到自然，因而出现了现代意义上的“空中花园 ”。据史料称，古巴比伦人曾经建造过空中花园，并被誉为世界七大奇迹之一。现代建筑的开山鼻祖勒-柯布西埃在其1925年提出的“新建筑五点”中，明确地提出了在建筑中引入“屋顶花园”和将建筑“底层架空”的设计手法，并在《走向新建筑》一书中结合方案予以阐述。其目的是为了改善建筑和城市环境。
如今， SOM事务所设计的沙特阿拉伯国家商业银行大楼，为了改善沙漠地区干燥炎热的气候条件，缓和外部气候对室内环境的影响，在建筑三面的中部挖了三个高8层的大洞，作为空中花园。而福斯特事务所设计的法兰克福商业银行总部大楼(图3)，则在营造空中花园的手法上更显得技高一筹，该建筑高约300mm，53层，其平面为三角形，中央为上下贯通的中空大厅。三角形的每边每隔8层就布置一个高4层的空中花园，花园与中庭相连通，花园在建筑的外观上沿三角形的三边呈螺旋形上升的方式布置。从建筑中的每个办公空间都可以欣赏到花园里的景色。该建筑通过中庭和空中花园调节内部小气候，节约了建筑的能耗，被称为世界上第一座超高层的生态建筑。然而，空中毕竟不同于地面，“空中花园”的建设不仅需要有资金和技术的保障，还必须为绿色植物在高空中的生长存活提供合适的条件。
如今，许多地方的住宅设计中都运用了底层架空的手法，这一方面改善了底层住户的居住条件，另一方面也改善了整个住宅区的室外空间环境，取得了良好的效果。我国南方地区，气候潮湿炎热。为改善通风条件和避免建筑物底部受到潮气的侵袭，常常采用将建筑物底层架空的方式。为了利用架空后的空间，美化环境，常常将绿化引入建筑底层。如20世纪70年代由佘南设计的广州东方宾馆新楼，就是一个很好的例子。新馆位于老楼的西侧，平面呈“工”字型，与老楼围合成一个内庭院，连接南北两翼的中间部分长约百米。为使庭院空间与新馆西部的西湖风景区形成空间上的贯通，扩大庭院的空间感，并有效地组织当地的主导风向——东南风。建筑师将连接南北两翼的中间部分，除承重的剪力墙、框架柱外全部架空。在架空层中，结合建筑的门厅、楼梯等空间和构件，布置了水池、山石、休息廊并引入了绿化。整个架空层与庭院空间穿插融合，成了庭院空间的扩大和延伸。
3.1 调节室内小气候，降低建筑能耗
在建筑中引入自然空间，对改善建筑的物理环境有很大的作用。它不但能显著改善建筑物的通风采光条件，调节建筑物内部的小气候，而且还能通过对自然资源的利用，降低建筑物的能耗，从而达到保护生态环境的目的。
建筑中的庭院(天井)因其所具有的由于空气上下温度差异而造成由低处向高处运动的“烟囱效应”而被人们用来改善建筑内部的通风条件，组织自然通风。布正伟设计的重庆白市驿市航站楼一期工程就是一个利用天井来组织自然通风，改善室内环境的例子。该航站楼位于夏季气候以“火炉”著称的重庆市，东西朝向，因建设资金拮据不设集中空调。建筑以一二层相结合的低矮体量呈“一”字型布置，候机厅则被分解成一个个相对独立的单元而组合在一起。为避免东西向阳光的直射，候机厅被旋转了45°。利用候机厅旋转45°后出现的三角形平面，建筑师在每个候机厅的一侧设计了两个平面为三角形的小天井，并在其中布置了由当地材料制做的石凳和盆栽。在阳光的照射下，湿热的空气通过天井向空中逸出，而经过屋檐遮阳降温冷却的空气则由窗口进入候机厅，通过候机厅流向天井。通过空气的流动，带走了候机厅里湿热的空气，在室内形成了徐徐的微风，给旅客带来了舒适。该建筑在建成使用后受到各方面的好评，尤其是对其在结合当地的气候条件，利用自然来改善建筑内部环境方面所作出的努力。
相比之下，中庭调节建筑内部小气候的作用更为显著，它不但具有通风采光的作用，而且还有采暖降温的功能。中庭含有两种自然现象：“烟囱效应”和“温室效应”，在设置了机械供热、降温和通风等手段的前提下，利用这两种自然现象，就能在一定程度上降低建筑能耗。现代的中庭在顶部大多安装有可调节的顶棚，可根据需要来控制进入室内的光线强度和调节室内的换气量。由于所处的地区和气候的差异，中庭的主要功能也不相同：在寒冷的地区，中庭起着暖房的作用；在炎热的地区，则用来通风降温；在温暖的地区，则二者兼顾。丹麦建筑师结合丹麦位于北欧高纬度地区的气候特点，为了使建筑具有抵御寒冷气候能力，将一座4000m23层办公楼设计为四合院中庭形式，尽可能地减少建筑的体形系数，减小外墙开窗面积，利用中庭天窗进行采光。由于地处高纬度地区，太阳高度角小，阳光难以直射室内，利用天窗格板的反射作用，将阳光引入室内。为降低建筑总能耗，冬季关闭天窗，中庭形成被动式太阳能装置，提高了室内空气温度。同时，室内排出的空气经高效热交换器，对采暖用室外新风进行预热，经进一步加热后进入办公室，由于加入了室外新风，从而保证了室内空气质量。夏季，则打开天窗通风，利用天窗格板来调节进入室内阳光，减少向室内辐射热量。通过计算机进行模拟，计算出天窗面积为屋顶面积的40%时，供热和供冷消耗能量最小，可节约能耗50%。从而也保证了中庭种植植物所需要的气候条件， 即使在严寒笼罩的北欧漫长冬季，办公楼内气候温和犹如春季。
3.2 融合人与自然
如今，繁忙的都市生活，紧张的工作节奏，使人们与自然的关系日渐疏远。据统计，人的一生中有4/5的时间是在室内度过的，现代的建筑材料如钢铁、混凝土、玻璃则更多的体现了现代工业文明的精确和冷静，缺乏与人进行感情交流的契机。因此，恢复人与自然的联系，对于保持人类身心的健康，滋养精神，培育美感有着不可替代的作用。而自然环境的引入正是解决上述问题的有效手段，人与自然在感情上有着千丝万缕的联系，风花雪月，万物枯荣，这些自然现象都会在人的内心引起联想和共鸣。把自然界的山水 、植物、动物、阳光等自然要素引入建筑的人工环境之中，使自然环境与人工环境互相交融 ，相得益彰。
4 结语
在经济高速发展的今天,建筑技术得到不断发展，随着人们的生活水平越来越高,人们对建筑的要求不在是简单的居住,而且是用来改善和提高着人们的环境质量和生活质量。我们在设计工作中应根据实际情况，如何采用个种各样将自然环境引入到城市和建筑空间之中，使建筑物不但功能完善，而且融合人和自然的关系，是我们广大建筑师以后发展的一个方向。