建筑生态化设计教学新体系_石孟良

湖南省教育厅资助科研项目（０５Ｃ７８０） 作者单位：湖南城市学院（长沙，４１３０００） 收稿日期：２００６－１２－０７
风塔体也创造了独特的建筑形体特征，可 谓匠心独具（图３）。 开口倾斜的 “架HITECTURAL EDUCATION
隔离的缺陷。 它既可单独出现， 作为建筑外 形上的重要构成要素， 也可以组合出现， 产 生独特的韵律效果（图 ７）。 采用可开启玻璃 顶的现代 “中庭空间” 与其起源——传统庭 院空间相比， 更具气候的调节性。 中庭往往 被设计成一个被动式的太阳能调节空间， 并种植易于室内生长的树木和花草，使其 具有综合组织室内通风、改善室内环境和 节约能源等性能。 一般情况下， “中庭空间” 常用的形式有：核心式、整体式、线型式、 接触式和包围式等多种形态（图８）。 ２．３ 界面复合的生态语言 在生态与可持续思想的引导下， 人们对 建筑界面的研究已经不再局限于将其作为 室内外空间的分隔构件， 也逐渐超越了单纯 形式美的研究范畴， 而是升华为诸如 “可呼 吸表皮”“可调界面”的境界， 、 逐步走向多 功能整合、 高新技术运用以及特种构造措施 等诸多建筑节能内涵的道路。 “界面复合” 的具体生态语言有： “双层表皮、 遮阳构件、 复合立面、可调界面”等。 “双层表皮”建筑的内层是普通意义上 的建筑界面，拥有建筑围护功能以及可正 常开启的窗扇；而外层界面主要起附加作 用， 例如为建筑遮挡不稳定的猛烈气流；双 层界面间安置防止阳光直射的百叶，而内 外两层界面间的空气又充当了建筑内部空 间的气候缓冲调节区域。 “双层表皮”也创 造了一种崭新的建筑形态，增加了使用者 对建筑空间层次的体验。当代可持续建筑 的“遮阳构件”丰富多彩：有横向的或纵向 的遮阳格片，有可以塑造震撼的室内光影 效果的布幔遮阳， 也有角度自动可调、 遮阳 不遮光的百叶窗帘等。良好的遮阳设计不 仅有助于节能，而且遮阳构件本身也可以 成为影响建筑形体和美感的关键要素。此 外， “遮阳构件”的精致、细腻，也使建筑 更加趋于人性化。 “遮阳构件”是建筑师广 泛采用的可持续的建筑形式语言。建筑表 皮不再是一张单一的“膜” ，建筑立面可利 用檐廊、柱廊、构件凹凸、构架、构造墙等 手法， 创造有层次的 “立面空间” 不仅 。 “软 化” 了建筑立面设计、 增加了立面的景观层 次、 加强了建筑与环境的对话， 更重要的是 立面也具有了生态调节、遮阳等多种功能。 依据环境的不同变化，建筑界面可以进行 自我调节是当代建筑在高技术条件下实现 生态化、节能化的新措施。法国建筑师让・ 努维尔设计的阿拉伯世界研究中心，其建
表 １ 生态建筑形态的理性解析
摘要／ 对注重生态与可持续建筑进行系统地分析、 归纳 与整理，从建筑形态与生态理念的内在逻辑和辩证关系 层面，将生态建筑形态解析为“形体特征”等４ 种 “概念 形态” ，并提炼出与其对应的“形体遮阳” 等１６ 种 “生态 语言” 。在建筑生态化设计教学中，运用“生态语言”完 善形态建构，从而建立建筑生态化设计教学新体系。 关键词／ 解析 概念形态 生态语言 形态建构 教学
建筑生态化设计 教学新体系
石孟良 彭建国 陈亮
１ 生态建筑形态的理性解析 生态建筑形态是其外部和内部形体的 共同表达，外部形态主要反映建筑之环境、 外形、体量、外部装饰、窗墙组合、建筑语 言符号及建筑细部的运用与相互关系。生 态建筑外部形态可以理性地解析为建筑的 外部形体、 建筑外表语言等两种概念形态； 内部形态则主要反映建筑内部空间构成、 空间特性以及群空间的相互组织等关系。 此外， 建筑与基地环境的相互关联， 将派生 出特有的建筑形式，这也是生态建筑有别 于一般建筑形态的重要组成部分（表１）。 ２ 生态语言的理性提炼 可以简单地从建筑 “形体特征、 空间调 节、界面复合、环境关联”等视角切入。 ２．１ 形体特征的生态语言 当代生态建筑形体看似 “令人费解” 的 异形建筑形态，其实质隐藏着逻辑性极强
［１］ 泉。 诸如阿伯丁郡史前中心、水御堂、威
语言。在当代，由于生态思想的影响，已经 有越来越多的建筑师能够在设计中将建筑 与环境同等考虑。 “还地”“开放”的理念 、 甚至成为指导建筑设计的一种风尚（图１０）。 “屋顶花园”是利用植物美学、生态学和能 源保护等多方面的优势，将有机物与建筑 屋顶相结合，达到形态与生态共生的目的。 此外， “屋顶花园”还可与广场、绿地等公 共开放空间结合，向城市开放、向公众开 放，这也是当代 “屋顶花园”形式与功能的 又一完美结合。法国梅里纳克航空管制中 心，就是一个庞大的几乎插入地下的斜面
析的建筑形态，其建筑设计是从生态的需 要出发，根据采光、 遮阳、通风的需求来创 作建筑的外部形体，其“形体特征”的具体 生态语言有： “形体遮阳、漂浮屋盖、通风 塔体、架空坡顶”等（图 １－４）。 “形体遮阳”是运用建筑形体的外挑与 变异，利用建筑构件自身产生的阴影来形 成建筑的“自遮阳” ，进而达到减少屋顶和 墙面受热的目的。 建筑大师诺曼・福斯特设 计的英国伦敦市政厅， 建筑朝南倾斜， 各层 逐层外挑， 外挑的距离经过计算， 刚好能自 然地遮挡夏季最强烈的直射阳光，不仅形 成了建筑的“自遮阳” ，同时也创造了优美 和与众不同的建筑形态（图 １）。 “漂浮屋盖” 是当代建筑经常采用的形态构成手法，其 特点是以附加整体性屋盖 “笼罩” 在由功能 自然形成的建筑屋顶之上， “漂浮”的上屋 盖与建筑自然屋顶之间形成部分“灰空 间” ，该空间具有气候缓冲、遮阳等生态功 能。同时，由于“漂浮”屋盖摆脱了与建筑 平面的必然联系以及空间限定的模糊性， 大大增强了建筑对人的行为活动的包容性， 建筑形态更为自由离散（图 ２）。 “通风塔体” 是利用竖向连续空间的“烟囱效应” ，在大 体量的建筑中设置高出屋面的通风塔，实 现室内的自然通风，减少传统空调系统的 使用，具有降低污染的功能。与此同时， 通
“环境关联”生态理念的具体建筑形态语言 有： “建筑隐藏、局部架空、屋顶花园、融 入自然”等（图 ９－１２）。 “建筑隐藏”是指建筑将其大部分的体 量以自然的手段加以隐藏，从而达到对自 身存在的削弱，最大限度地减少建筑和人 的活动对生态秩序的消极影响，保证近地 面层绿化系统和步行系统的延续。隐藏于 自然景观中的建筑，可以获得良好的室内 物理环境，减小对外界场地的干预和破坏，
建筑学报
筑界面的设计依据照相机光圈的原理，按 照阳光的强度调节进光量，充分体现出技 术与艺术的完美结合，同时“可调界面”也 让建筑在不同的季节拥有不同的外观形态。 ２．４ 环境关联的生态语言 建筑参与系统中物质、能量的流动与 交换。 注重生态与可持续的建筑设计， 比普 通意义上的建筑更加关心与保护建筑基地 环境，更多地考虑如何组织建筑形态与建 筑空间，使建筑与环境更为有机地结合。
ABSTRACT/ Based on systematic analysis and induction of ar-
chitecture that pays attention to ecology and sustainability, and in perspective of the internal logic correlation between architectural form and ecological idea, this paper interprets the “form of ecological architecture” into 4 kinds of “conceptual forms” such as “features of figuration” etc., and furthermore into 16 kinds of corresponding “ecological languages” such as “self-sun-shading” etc. It applies “ecological languages” to perfect “form composition”, thus establishing the new teaching system for architectural ecologized design. KEY WORDS/ analysis, conceptual form, ecological language, form composition, teaching
［１］ 的生态理念。 这是一种立足于生态理性分
内能形成热压对流，即使在无自然风的条 件下，也具有良好的隔热和自身散热的调 节性能。 因而， 架空坡顶已成为普遍采用的 生态与可持续的建筑形式语言（图４）。 ２．２ 空间调节的生态语言 建筑设计通过不同性质的空间的多种 组合， 运用各种围护等设计策略， 在建筑与 周围生态环境之间建立一个缓冲区域，具 有一定的微气候调节的生态功能，可在一 定程度上缓解气候条件变化对建筑室内环 境的不利影响。 “空间调节”的具体生态语 言有“合院空间、空间嵌套、空中花园、中 庭空间”等（图 ５－８）。 合院式建筑是存在与发展时间最长久 的建筑形式之一——在建筑内部设置与外 界沟通的院， 把自然引入建筑内部， 减小建 筑的进深，同时也可利用院形成“烟囱效 应” ，为建筑的自然采光与通风带来便利， “合院空间”已成为深受人们喜爱和最具生 态功能特色的建筑形式语言之一（ 图 ５ ） 。 “空间嵌套”是指，在原有的建筑空间外再 包裹一层玻璃围护结构，从而形成建筑内 有建筑的空间效果。 如果建筑内、 外表皮形 状不完全吻合，就会在两层表皮间出现一 些形状特异的“剩余空间”——嵌套空间。 从空间形态塑造的角度而言， “剩余空 这些 间” 单侧接临室外， 其余面接临室内的楼层 空间， 是一种垂直通高的开放空间， 具有类 似“边庭”的空间与调节效果。同时，外表 皮已不受功能限定，为建筑造型提供了更 为广阔的空间。如英国威尔士卡迪夫湾歌 剧院梦幻般的建筑造型便来自于“空间嵌 套” 的设计理念（图 ６）。 “空中花园” 是利用 减法法则， 抽去高层建筑的局部形体， 取而 代之以庭院绿化。 “空中花园”能使原本埋 藏在建筑内部的形体暴露出来，使这部分 房间重新获得采光与通风。同时， “空中花 园” 也丰富了建筑空间的竖向构成， 弥补了 高层建筑由于疏离地面而导致的人与自然
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屋顶， 上面种植了大量的灌木， 建筑宛如一 座坡地花园，这样的设计赋予了建筑独特 的个性——自然、开放、亲和力强（图 １１）。 “融入自然”是指建筑的建构对自然生态系 统不造成威胁，而是作为自然的构成要素 存在，恰当地嵌入城市缝隙或自然肌理当 中， 同时与自然建立和谐关系。 如美国夏特 努加市水之殿，整座建筑沿地面水平展开， 贴合大地， 与现有风景完全整合在一起， 使 建筑形成了与环境穿插的融入关系（图１２）。 ３ 形态建构与理性教学 ３．１ 用生态完善形态的整体式设计模式 一般地说，概念形态建构的外在因素 相对较少，如建筑形体构成与环境关联形 态侧重于考虑基地环境、 构成美学、 建筑类 型等基本条件；而建筑的功能关系、 工程技 术以及建筑风格等，则是建筑空间与建筑 界面重点考虑的问题。当然，不管建筑“形 体特征” “空间调节” “界面复合” 还是 ， “环 境关联” 设计切入， 都是从构成建筑的局部 条件入手。事实上，４ 种概念形态的建构是 互动的。 需要指出的是， 我们在原有的建构 模式中，特别将“形体遮阳、漂浮屋盖”等 １６ 种生态模式语言揉入其中，进而完善了 建筑形态建构的理性设计模式（表２）。 ３．２ 建筑生态化教学的理性步骤 建筑设计有感性的成份，也有理性的操 作，所谓艺术与技术的双重性。建筑设计教 学也在这两个属性之间摇摆。理性的教学 方法则以系统理论为纲， 教学内容理性、 设 计方法直观，并讲求对形态的概念化理解。 为把生态语言有机的融入建筑形态建构中， 我们在教学实践中， 采用了５个理性教学步 骤： （１）功能与空间关系分析：分析建筑的 功能组成及其相互关系。 （２）环境与建筑概念 设计：建筑与基地形状、大小、朝向、交通 创造一种“什么都没有建”的建筑形象，体 现出一种“大自然，小建筑”的设计理念， 这种理念已成为当代不少建筑师创作的源