可持續建筑的設計程序研究

高云庭

(廣東白云學院藝術設計學院，廣東廣州 510450))

1 信息加工輸入

設計師在接到一個可持續建筑項目任務時，首先要做的就是對項目的要求、資源、環境、條件等處于混雜狀態的大量信息做收集、整理和理解的工作，其目的是充分了解服務的一般對象及大致性質、設計的大體內容與規模、實施的有利因與制約因。設計師要扮演的是一位出色的偵探，應盡量摸清包括文字信息、圖像信息、數據信息等在內的所有內部與外部信息。任務書只是信息來源的一部分，必須通過現場踏勘、用戶調研、查閱資料、調查訪問、實例分析五種方法收集建筑項目的更多信息。到現場是為了獲得場地的環境信息以及感性認識，現場狀況決定了建筑項目啟動的基礎。用戶最清楚建筑的核心功能樣貌應該是什么樣子，業主和用戶的意見至關重要，此為設計最根本的出發點。查閱資料對任何可持續建筑項目來說都是不可忽視的，這一環節能為設計提供理論、規范、知識、數據等相關支持和依據。調查訪問是補充現有信息不足的鮮活手段，可以使設計師對項目的背景、條件和問題有零距離的真切認知，獲得更為全面深入的信息[1]。實例分析為設計提供捷徑和參考，剖析設計案例或是將案例與本項目進行對比，可以從中獲取靈感和有益的經驗[2]。

現場信息、用戶信息、項目建設信息、項目環境信息是需要收集、整理的主要信息內容。

1.1 現場信息

經緯度(時區)、四季日照(輻射)、主導風向(風速)、降水(雪)、空氣溫(濕)度、地形(地貌)、地質(結構)、地震烈度、地表(下)水文、植被、生物多樣性、周邊建筑物(構筑物)布局、建筑紅線、(水電氣熱等)市政管網、交通、市政規劃、區域環境等。

1.2 用戶信息

使用習慣、生理(心理)狀態、價值觀念、審美意趣、職業性質、對可持續性的認知程度等。

1.3 項目建設信息

建筑用途、建筑規模、服務對象、總投資、人員投入、技術條件、能源品類、(本地)材料(設備)供應、項目進程要求、相關法規等。

1.4 項目環境信息

當地傳統、風土人情、建筑風格、城市面貌、文化符號、政治形態、社會風尚等。

信息的輸入和消化階段直接影響到以后設計分析的質量水平。在這個具有最明顯開放性特征的設計流程中，設計師需要通過觀察、實測、體驗、記錄、速寫、拍照、錄音、錄像、訪談等方法收集信息，繪制出帶有基礎信息的場地圖紙，并對收集的大量繁雜信息進行歸類、排序、分組、編碼，將一般信息與特殊信息、專項信息與常規信息集中處理為規范統一的信息源，然后在分析評價的基礎上挖掘知識規則，并據此搭建信息組合模型。再細小或看似不重要的資源、條件或問題，都可能對方案造成重大的影響或改變設計的方向，必須盡一切可能窮盡所有信息，并通過指標分析和綜合判斷，盡量避免不利條件和問題因素，放大有利條件和資源因素，為后續的分析與設計工作做一個充分的準備，減少信息不完備性決策的可能性。

2 需求雙向評估

從信息加工漸入設計前期的分析研究進程，標志著整個設計流程中的第一次目的對象、思維內容、行為方式的轉向，開啟的是對可持續建筑項目的系統性“目的——要求”分析。設計首先要考慮的就是用戶和業主的利益，但這種考慮一定是以避免對自然環境的傷害為前提的。一面是建筑的使用者和擁有者一方，一面是建筑的自然生態環境一方。業主作為“最后的決斷者”，擁有最高的話語權，決定著建成一個什么樣綜合性能的可持續建筑。用戶作為“最終的權威”，是決定建筑功能與品質的最關鍵一方，項目的主要目的還是為了他們。但建筑的存在和運行應盡量不形成對所處的周邊區域環境造成不良影響，建筑在整個生命周期過程中應盡量減少對整個自然環境的不良影響，將環境擾動控制在自然生態的承載范圍以內，是實現建筑可持續目標的基礎。以人為本與環境保護是項目方案重點要設計的核心的可持續功能，對兩者的雙重需求評估是一個從整體至細節、宏觀至微觀、復雜至簡單的可接受度平衡的求解過程，它呈現出的是項目方案所必須構建起的功能價值屬性的粗壯兩翼，是可持續建筑完整的最本質需求內容。

就業主需求的評估，設計師要準確理解業主對建筑項目價值期望，其重點一般是側重在經濟利益上，就用戶需求的評估，設計師要真正體認使用者對人居環境的具體要求，這包括實用、舒適、美觀等許多復雜因素，需要深度思考居住、工作、交往、娛樂等全部涉及內容及其關系。在對此兩者需求做確認之前，設計師往往需要與業主和用戶進行深入溝通，讓他們認識到可持續與主體需求的內在一致性，以及在經濟上的可行性和環保上的必要性，幫助其調整思維，理清正確的建筑概念和環境觀念。以保護生態環境的方式實現建筑的最主要功能，便是從根本上給予了建筑項目一份在生態環保設計方面的重要品質保障。在設計定向階段，對建筑的整個使用情景過程及其環境影響要有一個預判，在信息組合模型范圍內做盡可能多的場景假設，連接“空間—適用”和“環境—生態”這兩個目標，以核心節點銜接多方面的子項目任務，統攝各個要素之間的緊密關聯和相互制約來考慮問題，通過悉心反復的雙向分析，從各種信息解構重組和需求發掘中導出設計需要解決的最主要問題，以及建筑項目大致方案的意向與頭緒，為全面可持續價值分析與組織搭壘好基礎和主要框架。

3 三重系統協調

對可持續建筑項目在人、社會、自然三個方面所應具備的功能價值的全面分析，是設計前期分析中的又一個主要內容——在使用需求和環境需求確定的基礎上，疊合更寬廣維度的價值需求內容?？沙掷m建筑不僅是存在于給定環境，還更是存在于一個“社會—經濟—環境”的復雜環境系統中。設計師要扮演一個極具洞察力的問題分析者，真正去理解可持續視野下相互依存、相互影響、既有矛盾又要共處的多重需求及其價值關系。首先，滿足人的需求是可持續設計的最終目的，但其范圍不僅僅只限于建筑的使用者和擁有者，與建筑項目有關的所有人的需求，以及項目對人們可能形成的影響，也應該是設計人員要考慮的內容。其次，可持續性的需求分析必須充分顧及到社會的構成和運轉的復雜性和流動性，探索建筑項目涉及的諸多因素或事物在經濟、文化、倫理等社會層面可能產生的正效應和負影響，以及目前所亟待解決的重要問題。再次，環境保護是可持續建筑的基本底線，所有維度的需求或價值評估，都必須將環境影響控制在可以接受的范圍內，并盡可能做到利于環境保護和促進生態平衡。

三重系統的價值需求擬合應本著“環境—建筑—人”三位一體概念下的人本意識、環境意識、社會意識、經濟意識、文化意識、可持續發展意識，借助生態學、社會學、心理學、經濟學、管理學、倫理學、藝術學、民俗學、政治學等等學科和專業的原理、規律、方法，依據項目資源和實際條件，通過邏輯思維和感性認知的分析、比較、判斷、推理、取舍、綜合來就兩個內容形成認知。一是理清建筑項目的管理者、生產者、擁有者、使用者、關注者等一切利益相關者對項目的價值期望，以及各種利益訴求的詳盡要求，并分析它們之間重合、互補或沖突的交互關系，二是做建筑項目的目標內容的綜合平衡分析，全方位考察在適用功能、美學表現、環境生態、社會效應、文化意義、經濟價值等方面所應創造的大體價值內容。依此兩項分析結果深入探索并揭示多需求因素結構，初步判斷建筑項目中需求與價值之間的對應關系。

全面要求整體性統一協調的設計目標定位階段，可以形象地比喻為在一個圍繞兩根主軸張開的復雜網絡上不斷加載集成更多元的價值需求，對它們的擬合效果取決于需求加載容量和分析處理后獲得的多需求一致性程度和整體價值增量程度。此過程中需要設計師首先對建筑全生命周期內將會面臨和要解決的多種復雜需求問題做出預判，并在信息結構框架下通過要素變量的不同組合方式進行盡可能多的動態假設，針對每一項“需求—價值”要素的分析，都必須考慮到它與其他要素之間的關系是否協調，以及它與所有利益相關者之間的利益關聯度。這往往需要經歷一個全盤考慮、冥思苦索的艱辛探析過程，也需要做大量的需求溝通、經驗交流、意見商議、解釋勸導的組織協調工作，其中說服業主是重要一環①。一套業主和用戶沒有異議并且項目所有利益關聯者都能夠接受的價值組合結構的形成，才真正挖掘清楚了建筑項目應盡量去創造的可持續屬性的完整意義，這是從項目的復雜信息世界走向方案起步的轉折突破口和設計發生的支點。

4 方案模型建構

由設計前期分析進入到設計進行時，標志著整個設計流程中的第二次目的對象、思維內容、行為方式的轉向，開啟的是對可持續建筑項目的方案探索。將信息、需求、價值進行邏輯化的感性處理，轉化為流程要求、性能指標以及設計過程中的評價標準，輸出滿足所有要求的綜合解決方案，形成可視化、數據化、具體化的顯像表達，此為該階段設計任務的內容和目標。這是一項平衡多維功能需求和擬合豐富價值屬性的創造性工作。設計師要扮演一位主導方案設計的協調者，組建一個或多個設計專業團隊，并調動各方專業人士的參與積極性和工作能動性，在功能性、生態性、藝術性、情感性、文化性、倫理性、經濟性、社會性等意義維度展開方案設計進程。共同探索如何用最小量的資源、資金、人力與時間成本消耗，最有效的技術與設計策略，最低程度的自然環境干擾，最簡單的管理運作方式，創造出一個功能和服務最大化、最優質、最多種的可持續建筑。

設計有兩個起點：現實的起點是場地，方案的起點在平面。從場地開始，由外向內、由大到小、由表及里——場地規劃、建筑布局、單體建筑、空間功能、環境細部的方案漸進式進程，在保持平面、立面、剖面、總平面的全局眼光的同時，應始終將平面作為方案的主導。各種手工的和計算機的圖、模型、模擬、文本是推進設計的工具載體，在腦、眼、手、圖(模型、模擬、文本)的交互反饋過程中，首先進行的是對建筑功能的要求分析，包括空間體量、功能定義、組織形式等實用性分析，空氣品質、光熱環境、風環境、聲環境等舒適性分析，運行、維護、管理等運營性分析，形態、空間、環境等形象性分析等等內容。在此詳細分析的基礎上，依據場地環境、自然題材、城市文脈、傳統元素、材料屬性、技術結構、新潮概念、時代主題、情感特質、興趣品味等等方面的形象、數據、資料及其特征，進行建筑方案的立意、構思、創作。整合人員、資金、工具、平臺、環境等設計資源，組織綠色材料、適宜技術、節能設備、建筑構件等建筑構成要素，進行平面設計、豎向設計、結構設計、環境設計、形式設計，并同步探索整個方案在人、社會、自然三個方面可能產生的其他可持續價值。以建筑可持續屬性的最大化為導向，將功能概念與空間精神演繹成建筑語言和工程技術形象，生成內容與形式完整，尺寸、細部、技術問題等均較為詳細的設計方案。

在功能價值創造的方案設計階段，設計伊始就要考慮到設計內容和發展維度的多樣性，以及設計要素的獨特性和耦合性特點，應運用建筑哲學與理性思維、靈感與想象力、知識域經驗，吸收、分析與整合各個相關專業領域的信息、知識、技能，對問題加以全面而適當的表達。就建筑在整個生命周期中的品質、性能表現問題，以及外部需求、環境、條件的變化問題，要盡量做到周全考慮，包括項目末期的申報綠色建筑標識問題。每一步設計都要有預設前提和條件框架分析。眾多投入要素所轉變而成的建筑功能系統必須是一種物質能量信息的格式塔，應能產生比輸入之和更大的效用輸出。此階段是一個緊張激烈、深思熟慮的辛勤創作過程，也是主要設計人員最為專注、創造性勞動最多的一個階段，所有設計參與者都必須緊密合作、反復溝通、分享有益建議，協助設計人員實現方案的可持續目標。這樣的建筑項目方案往往沒有唯一解，設計的方案和模型可能是多種多樣的②，應依據項目的規定性和客觀條件，優選出一個或若干“價值—成本”、“利益—代價”綜合權衡相對較好的設計方案。

5 交互反饋優化

在確定可持續建筑項目方案之前，必須要有一個對方案設計的再調整、再完善、再優化過程③，因為設計常常需要在信息不充分和條件不確定的情況下做出決策④，沒有不經過嚴密試驗、反饋和迭代而成功的方法。根據多方綜合設計評價可以判斷方案的設計效果，若與設計目標相符，則參評方案即為最終的優化方案，否則，必須根據評價意見調整方案和模型中問題變量，重新建立項目內在結果和外在規定性之間的關系，對方案的某些內容或要素進行細化完善或修正優化。若經過多種多次迭代后的設計方案仍然無法滿足評價要求，則需要返回到信息收集、前期分析、方案設計流程中的幾個或全部環節，做信息增補、或信息關聯協調、或價值需求分析，再次進行部分方案或整個方案的設計，對多個迭代后的方案進行鑒別比較，反復嘗試、總結、優化方案，直到獲得所有參評者都感到滿意的最佳方案解。

設計方案的適用功能、物理環境、資源消耗、環境影響、空間意義、項目成本、技術策略是考察、評價、優化的對象，就它們的具體展開是對以下建筑項目內容的設計效果追問和不斷完善，適應當前多種功能的建筑是否同樣能滿足未來發生變化的功能；熱、光、風、聲、電、水、網絡等是否都能隨外部環境變化而做出相應的調整，始終使內空間和外環境處于舒適感受水平；建筑建造、運營、處廢三個階段的能源、材料、水、設備、構件的組合選擇是否能最大化的節約所有資源；建筑全生命周期里是否產生最少量的廢水、廢氣、固體廢棄物排放量，是否不會產生光污染、聲污染、電磁污染等；建筑造型、空間、環境是否能準確地表達出設計要求所預期的藝術效果、情感內蘊和文化涵義等精神內容；人力、物力、財力、時間等的組合是否能將項目總成本降到最低；技術手段及設計策略是否最為適用于本項目，是否最大限度地挖掘了建筑項目在社會、經濟、倫理等維度的可持續價值。

設計方案的深化迭代階段是一個信息反饋、調試優化、循環設計的過程，具有最為明顯的非線性和動態平衡性特征。方案有效調整的每一次決策和推移都是一股向上的抬升力，每一步驟都近似于一個自我完善的圓。對設計方案的迭代優化需要專家、項目受眾、設計人員的參與，計算機軟件是輔助方案優化的重要工具。各領域專家能給予具有專業深度的技術性意見，一般受眾能從主觀感受的角度提出有價值的問題看法，計算機軟件能就建筑全生命周期中的絕大多數內容、要素、過程給出客觀量化的模擬與評價。優化設計應盡可能讓每次子循環都形成與新概念相聯結的多向交流，并保證在從剖析一般內在機制到完成外在表現性的迭代過程中“真實信息”的最大化，同時也應注意方案“更上一層樓”與投入成本的平衡。這一階段應確定出設計的最終方案，至此時相應的建筑項目方案圖紙、計算機模型、設計說明文本等內容都應當制作出來。

6 擬對象化輸出

當可持續建筑項目方案確定后進入到設計末期的施工預備期，標志著整個設計流程中的第三次目的對象、思維內容、行為方式的轉向，開啟的是對設計方案實施的規范呈現。通過施工圖和文本說明的形式，依據當地的法律規范和科技環境條件，在建筑項目方案的基礎上對方案進行的二次設計——以確切的深度展開之方式表達出設計師的設計意圖，并用工程語言和管理語言清楚地傳達給建造者和管理者。設計人員首先要做的是對建筑項目方案進行補充和完善，使功能的結構對位更加明確、各種細部更加符合實際建造標準和工藝要求。然后依據對項目方案與施工作業規范的要求，繪制尺寸、比例、材料、節點等內容明確詳細的施工圖紙。再編寫圖紙中未表明的部分和說明施工方法、質量要求等內容的施工說明書，主要包括工程概況、設計依據和施工圖設計說明三部分內容。再依據施工圖設計及其要求，編制包括名稱、規格、特性、價格等信息的材料清單，制定包括人工費、材料費、機械費等費用明細的工程預算表。最后擬定可持續建筑標識申報計劃、使用后評估方案、試運營方案、管理與維護計劃等建筑項目的質量保障措施內容。

設計師在將建筑項目推進至實施設計之時，應向建筑工程的所有負責方和相關支持方等完整地說明項目的設計目標和原則，與他們共同分析施工的重難點和過程中發生隱患的可能性，降低施工期間溝通成本，也避免耽誤工期的現象發生，確保設計方案按照原設計意圖實施。最終的所有施工、質量保障資料和產品規格必須包括所有規范、詳細的測量和檢驗要求。施工圖紙的詳盡程度應能達到可據此編制施工圖預算和施工招標文件的要求，并能在工程驗收時作為竣工圖的基礎性文件。施工說明書需要由一位有經驗的可持續建筑專業人員完成，以建筑的可持續設計為重點，以可持續建筑標準的質量認證水平為要求，盡可能提供關于建造過程要求的詳細附加說明，且必須有量化的、清晰的、可檢查的指標和要求。招標文件也必須明確可持續建筑性能目標，尤其是要有對能源與環境性能的必要闡述和解釋。方案落地之前的準備階段在一定程度上弱化了建筑項目進程中的思維和非理性要素，表現出推進設計實施的理性和實用性，這一“承啟性”完結程序是將項目方案付諸實踐的重要步驟，應完成工程施工所需要的全部設計資料和輔助資料，保證建筑方案以及對項目的設想能夠順利轉化為具體的建筑形式和功能，并以社會理解和認同的方式呈現出來。

7 結束語

可持續建筑設計應是理性規則下的創造性智力勞動，其設計程序即是將可持續與人文之復雜性進行分解并加以系統分析的“無序—探序—理序—試序—定序—顯序”過程。每一個環節的決策節點對下一個環節而言都具有指令傳遞和決策基礎的性質，在“問題—求解—決策”到“新問題—求解—決策”這樣的階梯式往復上升模型中，每一個階段都有相對獨立的重要意義⑤，整個方案生成是由模糊到清晰、從抽象到形象、從總體到具體、從表面到深入的推演過程(圖1)，但設計程序并不是完全線性進展的，它是任何兩環節間都存在隨機雙向聯系的一個非線性復雜系統⑥。建筑“可持續—人文”品質的高低與設計中的每一階段、每一節點都是直接關聯的，對其流程及模式的合理規范與優化，在很大程度上決定了可持續建筑的綜合性能和價值意義。

圖1 可持續建筑設計流程

注釋：

①業主的價值認同是起決定性作用的，每一個價值完整的可持續建筑項目背后都有一個與眾不同的客戶。參見：Bryan Lawson.How designers think：The Design Process Demystified(Fourth Edition)[M].New York：Architectural Press，2005：84.

②可持續建筑設計不是純理工科，它有科學的成分，也有人文的成分，其設計評價既有客觀指標(如物理環境)，也有主觀指標(如形式的豐富價值)，影響方案生成的某些條件因素是非常復雜的，并且常常會因為環境的不同而具有不同的表現性。

③英國報紙《半圓飾》早在1987年3月22日就曾報道過大倫敦區地方議會建筑師分部辦公室墻上的一副告示：“一個設計需要經過如下6個階段：狂熱、醒悟、惶恐、內疚、由于無知而受到懲罰、由于不作為而受到表揚?！碑敃r西方建筑界才剛剛興起可持續設計，該項設計流程中就已經明確設定了3個階段是在做設計方案的調試與完善，這樣的例子在后來還有很多，可以見得，迭代優化是可持續建筑設計中非常重要的步驟。參見：Bryan Lawson. How designers think: The Design Process Demystified (Fourth Edition) [M]. New York: Architectural Press, 2005: 31.

④在有些項目中，設計師與用戶之間的距離比與客戶的更為疏遠，設計師可能與一位意氣相投并具有推動力的客戶合作，但卻沒有機會與真正的用戶有正式的交流。

⑤傳統的建筑設計會突出方案設計過程，一般認為此階段是從無到有的關鍵環節，有著舉足輕重的作用。

⑥在任何階段，你都很有可能會發現有些問題被遺漏了，可持續建筑設計中的過程反復是常常會發生的事情，很難在設計流程中先行決定了某一環節后，再開始就另一環節或要素進行思考，有時一個信息輸入往往受到其他部分要素的限制，并可能會無法預計地進入任何一個部分形成影響，還有時會因為某一或某些局部要素分析障礙，使設計流程長時間地停滯于要素間相互協調的狀態中。