【学术】建筑可持续设计的五大特征

供稿：刘军、李宝鑫

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19世纪后期以工业革命为推动力的建筑理念影响深远，造就了“铁建筑师”(ArchitecrinIron)和芝加哥学派，其中的代表人物勒·柯布西耶在代表作《走向新建筑》中将房屋诠释为可工业化“制造”的居住机器。20世纪六七十年代以来，工业化带来的负面作用引起人类的忧思，美国建筑师保罗·索勒瑞（Paolo Soleri）首次提出生态建筑学的概念，并在《生态建筑学：人类想象中的城市》 （Arcology: the city in the image of man）一书中对此进行了详细阐述。美国建筑师麦克哈格（LanL. Mcharg）著作的《设计结合自然》（Design with Nature）指出生态建筑学是以生态学理论为基础的建筑规划设计理论与方法，引导建筑设计原则从美学、功能或技术的片面主观需要转变为基于全新的自然观对建筑最本质意义的追思，同时建筑领域对建筑的理解从“建筑—人”的关系范畴扩展为对“自然—建筑—人”宏观系统的全面思考。查尔斯·凯博特博士1993年提出可持续建筑概念，泛指以可持续发展观设计的建筑，内容包括建筑材料、建筑物、城区区域规模、建筑功能性、经济性、社会文化和生态因素等。建筑可持续性的涵义远远超越建筑的节能和造价层面，建筑是社区活动场所，故其建造者、使用者以及周围人们的生活都将成为建筑设计构思的出发点，把人当作建筑的核心，把建筑与人群的融合作为未来可持续发展的根本[1]。

中国悠久传统文化中“天人合一”、“师法自然”的理念一直提倡人与自然和谐共生。国内建筑学家探索将东方传统理念融合西方现代技术，寻求自然环境与建筑环境之间的平衡，提出可持续建筑是以声、光、热、气、水和生态系统的运作机制的基本常识为基础，维持和加强生物多样性，将人为构造物融入大自然机制[2]。

面对全球性的反思，建筑领域应以全新的眼光、科学的角度重新认识自然、建筑、人的关系，本文对天津市建筑设计院设计团队在建筑可持续设计方面的尝试和思考进行总结，以期抛砖引玉，引起建筑领域对可持续设计的关注，对自然、建筑、人、文化关系的全面思考。

1. 可持续设计定义

可持续设计，也叫永续设计，是在“自然—建筑—人”的宏观视野下，尊重场地环境与气候特征，追求风、光、热、声、水等建筑物理环境与微气候的适宜与健康，寻求人、建筑与自然的互动共生，注重建筑功能多样性与个性的融合，延续当地风土人情与历史文化，减少建筑与环境之间资源与物质交换需求，通过建筑促进自然与人和谐永续发展的建筑设计。建筑可持续设计以自然环境和风土人文为设计灵感来源，以建筑为载体，兼顾环境、人与风土文化的共生发展。可持续设计完成的建筑具有因地制宜性、环境敏感性、科学理性、文化感性、内在美等综合特性。气候与场地分析、模拟与建筑设计互动、方案未来情景预测等成为建筑可持续设计过程中的必要步骤。可持续设计基本内涵是设计的切实性、包容性、共生性、多样性与内在美。

1. 可持续设计的五大特征

2.1 切实性

设计的切实性是基于气候与场地应对的思考，在方案设计之初对气候与场地环境进行科学分析，优先应用被动式的气候与场地应对策略来实现切合当地语境的建筑设计。建筑作为环境的构成体，切实融入当地语境并积极回应当地环境，才能保护和完善场地生态功能。每个项目所处的气候背景、场地环境不同，构成其特定的设计语境，与周边环境契合的方案也必然具有独特性。切实性设计要求优化建筑布局、朝向、体型、细节构造来回应当地的气候，优化自然通风、自然采光，将风水、阴阳、季节变化巧妙引入建筑；建筑设计与地形地貌顺应融合，建筑如自然生成般与周边环境互惠共生、动静互补；优先选用当地材料和可循环再生材料，减少建材带来的生态足迹。设计所追求的不只是建筑造型的美感，更重要的是使建筑回应场地独特的地形地貌，同时使建筑与独特的生态体系共存[3]。建筑布局与规划通过建筑体型、层次高度、局部挑空、楼栋间距、庭院等，为过渡季与夏季主导风设计场地风道，实现场地内自然通风，提高舒适性，并与场地内外的林地景观、河流水体等构成对话，使建筑与气候、场地巧妙融合（图1）；建筑可通过庭院、水景、绿地景观等设计来调节阴阳、中和暑寒，为人与自然的交流互动提供充满生机与活力的媒介空间，并使人在建筑内感知春夏秋冬季节变化（图2）。

图1. 广州市建筑工程职业学校切实性设计——建筑首层架空、原始景观保留、水景设计与雨洪管理的结合（来源：天津市建筑设计院）

图2. 云南电网公司生产调度指挥中心切实性设计——庭院、场地风道入口、局部挑空（来源：天津市建筑设计院）

2.2 包容性

郝琳等学者提出建筑的包容性设计涵盖自然、风土、生活、艺术等内容，提倡通过规划开放性的公众空间，包容社会生活、公共艺术、社区营造、环境再生、风土人情，关联人与自然关系，包容所生成的自然之美以及积聚起来的社区公众意识[4]。设计的包容性应首先体现在对场地内的地形、地貌、自然景观、水面等珍贵自然环境的保护，降低建筑对场地环境的生态冲击，保留和增加人与自然的亲近机会；同时体现在对场地内有价值的文化景观、风土遗迹的保护与利用，这些风土资源是地方文脉的载体，建筑的设计与建设不应斩断文脉的传递；设计的包容性还体现在建筑与环境资源交换的合理最小化，在建筑设计、建造和建筑材料的选择中，减少资源需求，最优化使用资源，合理利用可循环再生资源（图3）。

图3. 天津市解放南路地区热电厂冷却塔的保留与利用与解放南路文体中心零能耗项目——合理的围护结构设计、本地材料利用、场地内地热能开发、太阳能发电（来源：天津市城市规划设计研究院、天津市建筑设计院）

2.3 共生性

日本著名建筑师黑川纪章将日本传统文化与西方文化进行结合，在建筑设计领域提出共生思想，提倡将文化、历史、技术、自然、社会等元素融入建筑，交融共生。建筑的共生设计包含三个层面：自然、地方文脉、社会经济。共生设计是在当地语境下通过建筑媒介连接人与自然、表达风土、传承文脉；建筑取材、形态、风格、意境与周边环境顺应协调，通过建筑与自然的共生实现人尊重自然、融入自然、与自然和谐互惠；共生设计将建筑作为表达人文情怀、展现地方风土的符号，连接历史与未来，通过选用传统构件将历史与新建筑结合、建筑与风土文脉融合，最终实现人对乡土文化的认同感与归属感。吴良镛在《北京宪章》中提出，建筑是地区的产物，建筑形式的意义来源于地方文脉，也解释着地方文脉[5]。建筑承载着传承地方文脉、牵系故土乡情的功能，同时建筑的共生设计所反映的就地取材与本土技艺采用，必然带动当地材料的生产与使用、传统工艺的传承与延续。

2.4 多样性

设计的多样性是将不同建筑功能空间有机弹性组合，将公共行为与社会功能融入建筑空间，展现空间功能的混合性、可变性与多样性。多样性设计在建筑内部创造公共空间，促进人的交流互动，提升建筑开放性，模糊建筑与周边环境的功能与空间界限。

多样性设计通过设置中庭、露台、太阳房等半户外空间实现内外边界的过渡，加强建筑与外部空间的连续性，促进私人性与公共性的相互渗透。这些空间可随季节变化转化为内部或外部空间，为民众提供交流互动空间并为建筑本身引入自然光与风，增加建筑整体活力（图4）。

图4. 天津市滨海文化中心文化长廊——可变化半室外空间设计：冬季全封闭、夏季敞开式、玻璃材料创造随季节变化的内部空间或外部空间（来源：天津市建筑设计院、天津市城市规划设计研究院）

2.5 内在美

设计的内在美是将场所文化与设计方案相结合，通过内敛而富有内涵的细节设计来表达内心的良善情感，内在美设计追求建筑享用的公平性，使公众能平等使用建筑空间与功能，恰如设计中常采用的无障碍设计为老年人、残疾人提供接触自然的、享受自然的平等权利。内在美设计是将内心情感通过建筑语言表达出来，通过朴素的细节设计来体现建筑对人的关爱，创造的建筑空间为公众尤其是儿童、老年人、残疾人营造心理上的舒适感与幸福感（图5）。

图5. 天津市滨海老年公寓——户外凉亭、庭院、公共廊道、共享性景观、无障碍室内休憩室等细节设计（来源：天津市建筑设计院）

3 建筑可持续设计的实践方法

规划、景观、历史、现代分析技术与建筑的多学科共融是建筑学的发展趋势，计算机辅助建筑设计（CAAD）将现代计算机技术服务于建筑创作。建筑若要趋近真实，除了一颗感性的心和热情，分析和计算的步骤是必不可少的[2]。地方文脉结合现代分析技术，为建筑创作提供了一条全新的思路。应用现代的模拟分析技术对不同方案的物理环境进行分析比选，再对胜出方案的各深化阶段进行物理分析，通过模拟分析与方案设计的互动来优化自然风、光、热、水、景等建筑物理环境，实现设计的科学理性和技术的功能内涵（图6～7）。

可持续设计团队由建筑师与可持续设计工程师构成，建筑师主要负责建筑语言的表达，可持续设计工程师主要负责环境建筑物理分析与应用，两者互相沟通、彼此理解，在方案设计过程中对风、光、热、水、声、能耗、舒适性等诸因素进行权衡，取整体最优而融入方案，从而确保可持续理念在建筑方案中的完美表达。

图6. 云南电网公司生产调度指挥中心项目现代分析技术应用——局部挑空与

图6. 云南电网公司生产调度指挥中心项目现代分析技术应用——局部挑空与体型细节调整加强自然通风（来源：天津市建筑设计院）