小议生态建筑合作设计教学

一、背景情况

国际学生“生态建筑”合作设计小组的前身是意大利米兰理工大学建筑学院(莱柯)的学生课程设计。1999年，该学校开设了生态建筑课程设计，并设立了一个奖项。2000年，意大利那不勒斯大学建筑学院和法国拉维莱特建筑学院加人了该课程设计。2002年，应米兰理工大学建筑学院和拉维莱特建筑学院的邀请，清华大学建筑学院和韩国汉阳大学建筑学院也加人了这个项目，使之成为一个真正意义上的国际建筑合作设计小组。

国际学生“生态建筑”合作设计小组的对象是4国5校的四五年级的学生，每年在亚洲或者欧洲选定一个地段和设计题目，以生态建筑为主题进行1个学期的课程设计，课程设计结束时举办评奖和展览。在为期6个月的设计过程中，4国5校的师生有2次面对面交流的机会，每年的3月份一起参观考察地段，举行学术交流研讨;9月份一起评奖和举办展览。评委会由各个学校的教师组成。通过这样的活动，各国各校之间可以互相交流在生态建筑教学过程中的经验，探讨对于生态建筑的不同理解以及各自在生态建筑方面所作的实验和努力。这个活动同时也为学生提供了一个极好的参观国外建筑，了解外国文化的机会。变不利条件为有利条件，并由此引发出建筑设计构思的源泉。敏感的环境条件为建筑设计提供了多种可能性:快速涨落的潮汐要求场地布置要非常合理，同时要考虑建筑基础结构的保护措施;强烈的海风使得风力发电成为可能;变幻的阳光和风景要求建筑的朝向和开窗应该具有创造性;海边珍贵的植被成为保护生态和创造绿化景观的重要因素。学生们从这些因素中选择自己感兴趣的方面，通过学习和研究，了解技术解决的可能性，并选择适宜各自方案特点的技术，构思出各自的建筑方案。

二、2002年方案

2002年竞赛的题目是“天海之间的住宅”，地段位于法国西北部索姆省乌尔代勒的海边。地段的条件非常复杂，潮汐、季风、海边生态环境要求苛刻的植被、变幻的阳光以及奇异的风景构成了这个地段的强烈的性格特征。设计要求也很独特:为一群希望逃离城市喧嚣的艺术家设计10户住宅，在考虑建筑生态特征的同时也要顾及使用者特殊的性格和要求。在参观地段的时候大家都被该地段的独特性所吸引，同时也感到了这项挑战的艰巨性。经过6个月的设计，2002年9月在意大利的莱柯，5个学校的学生交出了各自的答卷。

2002年评委会特别邀请了英国著名建筑评论家尼古拉·格拉姆肖爵士作为评委会主席。获奖方案参加了当年在威尼斯举行的国际艺术双年展中名为“NEXT”的建筑展。清华大学建筑学院学生陈帆等的方案被评为优秀奖。2002年的设计要求重点在于如何将复杂的自然环境条件融合到建筑设计中去，

三、2003年方案

2003年竞赛的题目是“高层生态综合建筑”，地段选址在中国北京，用地位于中关村东区的核心位置，北临北四环路，与中科院图书馆遥遥相对。该地区用地性质为高科技信息产业办公区，设计要求的建筑功能+分复杂，综合了商业、娱乐、餐饮、服务、展示、办公、旅馆和公寓等，总建筑面积为5.0万平方米，建筑限高为IOOm。此项设计存在2大难点:

其一，北京地区冬冷夏热、干燥少雨，气候条件苛刻，对建筑设计有较大的局限性;

其二，高层建筑的主题原本就与强调节能环保的生态建筑之基本理念存在一定的矛盾，但是在许多类似北京这样的大城市中，因为土地价格的问题，修建高层建筑又是不可避免的。因此，如何在北京特殊的气候条件之下将生态建筑的基本理念与复杂的建筑功能和形式结合起来，就成为此次设计的重点。本届竞赛的设计方案分别以不同的生态理念为突破口，尝试解决高层建筑在通风、节能、遮阳和绿化方面的困难。其中不乏各具特色的大胆构思。例如:从通风设计的角度出发，针对目前高层建筑普遍存在“板塔之争”，即板式利于水平通风，而塔式利于垂直通风之问题，学生们提出的板塔结合的体形有利于发挥二者的优势，扬长避短;从遮阳设计的角度出发，学生们在分析北京的日照条件的基础上，通过建筑上的大挑檐结合在建筑中栽种北方落叶型树木，分别解决夏季遮阳和冬季采光的问题;从节能设计的角度出发，建筑主体采用不断扭转上升的双塔形式，利于组织风的流向，结合建筑表面的发电系统，达到利用风能，节约不可再生能源的目的;针对高层建筑绿化方面的问题，学生们还提出了空中花园的设想。

四、”生态建筑”教育国际合作中获得的启示

1.跨学科的合作教学体系

生态建筑是当今建筑界普遍关注的话题，在建筑教育中将有关生态建筑复杂的技术融人传统的建筑课程设计中，是国际学生“生态建筑”合作设计小组的宗旨。较之传统的建筑设计教学，生态建筑设计涉及的技术领域更为广泛，是一项跨学科的综合性设计主题，与之相关的学科主要有:建筑、结构、材料、生物、环境、热能、经济等。多学科的技术特点增加了设计的复杂性，同时也为建筑设计拓展了新的发展空间。针对这一特点，国际“生态建筑”合作设计小组的成员们均在教学体系中增强了技术方面的培养，跨学科的合作教学成为趋势。目前教学的主要框架为:(1)以钢结构为主的高技派结构和构造;(2)生物技术的运用;(3)绿色技术的运用;(4)可持续发展的能源和环境策略。

2.生态理念和建筑设计的统一生态建筑的设计应避免单纯突出技术的因素，在建筑设计中强调人文精神，体现美观、实用和经济的基本原则仍然是方案成功的前提。当学生们还在为建筑形式而苦思冥想的时候，要求他们拿出完善的生态建筑技术的解决方案显然不现实，过早地让学生介人技术细节的评估和计算也会使他们失去对建筑设计的兴趣。在课程设计中，需要选择适当的设计题目，将环境限制条件和生态技术运用的可能性作为建筑设计构思的切人点，启发学生利用环境和技术因素作为建筑形式产生的灵感，在整个设计过程中关注建筑生态特征的表现，使技术的运用变成建筑设计的一种手段。在生态建筑教学过程中，需要从几个方面向学生灌输生态技术在建筑上的运用:

(l)环境的生态表现，包括环境对建筑的影响和建筑对环境造成的影响。环境对建筑的影响可以在一定程度上转变为建筑存在的理由，而建筑对环境应该是最低限度的负面影响。在这方面，结构形式的选定，建筑体型系数的比较，地方气候的考虑，环境条件的利用以及建筑材料和建造过程的节能都是建筑师应该关注的因素。

(2)建筑自身的生态表现。建筑自身的生态表现体现在使用能耗，通过各种构造和建筑设施最大限度地减少建筑的使用能耗，如墙体外保温技术、构造遮阳措施、自然通风组织、雨水收集利用、太阳能技术运用以及绿化的运用等。

(3)建筑使用方式的生态表现。建筑在使用过程中的能耗和使用方式密切相关，建筑师如何将有效的节能技术和措施与使用者的行为习惯结合在一起，对于建筑的使用能耗至关重要。举一个简单的例子，如果在设计中将散热器的节能温控阀放在使用者不方便触及的位置或者对建筑室内装修造成影响，人们就不愿意使用它，其节能效果就会大受影响。这些内容对于一个课程设计来说是非常多的。在教学过程中，我们只是通过向学生讲述生态技术概念和原理，使学生了解生态建筑的设计原则。最重要的是让学生理解生态技术的运用不应该成为建筑创造的束缚，相反应该成为设计灵感来源的一个重要途径。

3.适当加强技术节点的深人设计研究

在国际学生“生态建筑”合作设计小组的设计要求中十分重视对技术节点的细部设计，要求学生对钢结构和生态技术设计放大比尺进行推敲。尽管这一阶段的技术设计尚为初步的概念方案，未经技术试验和论证，但对于培养学生细部设计的意识和能力均会有所帮助，毕竟一项好的生态建筑应当是整体合理和细部完善的统一。以下通过对2002,2003年国际学生生态建筑合作设计小组优胜方案的介绍，使读者对国际合作设计教学成果有一些了解。

1.特殊环境下的适应性生态建筑设计-2002年国际学生生态建筑合作设计小组优胜奖方案(图7一10)时间:2002年3月一9月主题:海天之间的10户艺术家住宅地段:法国索姆省乌尔带勒海边人造防波堤构思:力求通过布局、形态、结构和构造等建筑手段，使建筑具备较强的生态适应性。建筑布局:这座半岛是一类典型的自然生态形式，它位于江河入海处，南侧临淡水生长有“沙丘草”，起着稳固岛屿形态的作用。湿地中有两团集中的低矮植物，每日涨潮时半岛大部分被海水淹没。

北侧临海，海浪将砂石冲上岛屿，并堆积下来，使岛屿逐步向北生长，并在中部高起。为利用和保护沙丘草生态环境，10座住宅被分为2组，紧邻沙丘草组团并将其围合。建筑在沙丘草团间不连续，使植被能够在这里继续生长并联结成整体。建筑形态:底部架空和线性连续。为减小海浪和海风的冲击力，缓解涨潮时海水的侵蚀，建筑形态特征为底部架空的连续弧形墙体。造型上，弧形墙体配合有韵律的洞口和悬挑体块，形成乐章式的整体效果。各户均略呈U形平面，围合成类似我国南方天井的小空间，提供了私密的室外场所;户间有小院相隔，有的供交流休息，有的设有通往沙滩的台阶，涨潮时贝i1可直达水面;一条连续避风的通路将外部公共空间连成一体，满通和艺术品展览的需求。结构和构造:“柴笼”式柔性基础和“半透过式”玻璃墙体。建筑基础借鉴荷兰填海工程中常用的柔性基础“柴笼”(将木柴放人笼中)，就地取石块放人钢笼中，作为基础，以减轻海浪的冲击，并与沙丘草一同起到稳固岛屿的作用。墙体结构为规则的钢结构，建筑外表面挂金属波形板，院落维护部分将类似百叶的玻璃条相间固定于金属龙骨内外两侧，成为“半透过式”玻璃墙体。后者可使海风遇到墙体后，改变方向沿玻璃条间缝隙向上通过，既避免了海风对墙内院落的干扰，又相对减小了建筑承受的风力(陈帆、权虹执笔。方案小组成员:陈帆、高岩、权虹、张颖、陈珊)

2.时代生态办公空间—2003年国际学生生态建筑合作设计竞赛优胜奖方案(图11一14)时间:2003年3月一9月主题:中关村生态综合办公楼设计地段:中关村东区核心地段构思:1.结合/一体结合自然:总图保留规划大桥，建筑北人口裙房做斜坡处理，通过天桥将北侧生态公园绿化和人流引人建筑。结合建筑:作为设计构思的关键点之一，提出“板.一塔结合”的概念，分析了作为北京高层建筑的2种基本形式—板式和塔式高层建筑的优缺点(均好性、私密}h}、结构稳定性、通风采光朝向、交通使用效率等)，结合功能和生态要求，将办公部分做塔楼式处理，住宅和旅馆做板楼式处理，建筑整体是2种形式的融合。

2.变化/多样性

剖面变化:以办公部分的通风作为切人点，借鉴文丘里管热压通风原理，将办公部分的中庭做退进设计，形成渐变截面拔风装置。住宅和旅馆居住部分板楼进深小，可利用风压直接通风。2种方式相互配合，经济高效。针对不同的外界环境，被动式调节方式和空调系统相互补充，成为混合式空气调节系统。

塔楼部分:在夏季，双层皮内窗开启，进行通风，空调提供新风补充。塔楼部分利用中庭烟囱效应辅助热压通风，办公空间由空调系统供冷，热气通过中庭排出。春秋季利用热压和风压2种方式进行自然通过换气;冬季采用空调系统供暖。

板楼部分:夏季可利用风压进行自然通风，必要时也可采用空调系统制冷。春秋直接利用风压自然通风即可达到舒适的室内环境。冬季外维护结构关闭采取热辐射地板供热。立面处理:借鉴中国传统折拉窗形式设计双层皮中的竖向遮阳百叶窗。百叶通过滑轨和控制杆件可以达到最大程度的开启和关闭，每片百叶可以通过控制杆转动形成不同的透光方式，每扇百叶窗又可以通过滑轨采用折拉窗式的开闭，从而形成多种方式的遮阳和立面效果。

3.共享/交流

平面变化:与生态通风上的渐变退进相结合，居住、办公、商业、绿化4种功能水平分区配置，随层高的改变各功能比例发生规律性变化，空间关系随之改变，交流方式随公共性的变化改变，各层建筑平面呈现从围合型的方形向延伸型的线型过渡的特征。

空间组织:根据行为特征，板楼安排对私密性要求较高的公寓和旅馆，塔楼利用向心性中庭安排办公强化公共性，并通过设置空中夭桥进一步强调其高效交流的特质。在功能交叉处自然形成空中庭院或公共空间。南部绿化空中庭院既联系又分隔办公与居住，成为共享空间，同时结合小型商业娱乐布置;北部共享空间必要时成为中庭新风补充源或补充通风方式。

如何在高层建筑中采用经济型生态策略是个难题，这里我们把创造良好的办公居住环境放在首位，通过对主要2种不同的使用功能赋予其适合的建筑形式和生态策略提高环境效率，降低能源和经济消耗，而2者的统一与融合是最终建筑整体所呈现的特征和整个设计的灵魂所在。