與環境共生的建筑設計思考與實踐

文/中國建筑設計研究院有限公司 楊金鵬 李妍潼 李天豪

1 與環境共生的建筑設計思考

1.1 與環境共生的建筑

建筑是有生命的，且其與環境共生。建筑的生命既存在于其物理周期內，又存在于與之共生的環境中。安藤忠雄曾提出：“當建筑邂逅大千世界物象，喚起彼此間的對話交流，這才是它訴諸人類靈魂的力量，如何使這段對話轉化為更本源、更富有成果的內容呢？每個項目都有其特有的文脈，所以答案并不唯一，我想創造出永存于人類記憶深處的建筑，而非僅僅是物質或形式的存在。”從物理空間意義來看，建筑僅為大地上的一個點，與棋子相似，待建建筑的場地猶如一盤正在進行的圍棋，已有建筑的位置、走向和形體如同落下的棋子。構建既有環境，對新建筑的布局和形體產生巨大影響，同時，新建筑一旦建成必將改變已有場地并形成更新環境，對未來建筑產生持續影響。圍棋落子后是固定的，如房屋一般輕易動不得，且形成的“大場”依賴于棋子落點相互牽制，在時間上有延續性，其場所感和時空感恰與“與環境共生的建筑設計”理念相通（見圖1）。

圖1 棋子與場的關系

調研同里水鄉村落民居發現：在一處幾戶合居的院落中，首先有一戶（A）進行加建，考慮到不要過多侵入公共使用庭院，而將加建房間置于一角，窗戶開向院落而門則開在背對庭院的對側，既有較好的景觀又照顧到其自身的私密性；隨后又有一戶（B）進行加建，若按前一戶（A）的開門方式則不方便，故將門開在外側但仍處于側面，居室則處于較私密的位置。同里水鄉村落民居院落自發加建的過程反映出人們樸素的與環境共生的建筑觀（見圖2）。

圖2 同里水鄉村落民居院落自發加建的過程

建筑與環境共生存在于3個時期：前建筑時期、建筑時期、后建筑時期。

1）前建筑時期 即建筑的孕育時期，在建筑設計前期，其所處環境中存在大量信息，影響建筑設計和生成。未來產生的建筑雖在形式上可能會有多樣解答，但大體呈趨同脈絡，如北方地區建筑多為面南背北格局，南方多雨地區建筑多采用底層架空形式，陵寢建筑多取背山面水之勢等。

2）建筑時期 即建筑的存在時期，雖已經歷前建筑時期的準備和發酵，但當建筑作為外來人工建構的物質空間體介入場地環境時，還會經歷從侵入場地到逐漸融合再到共同形成新場地環境的過程，從而與環境建立對話、平衡、相互依存的共生關系，如同耀目的油菜花田中掩映的白色村落，早以一種桃花源般的圖景融入婺源山水（見圖3）。

圖3 婺源——桃花源般的村莊與環境共生的圖景

3）后建筑時期 即建筑的轉化時期，建筑的物質性雖會被毀壞，但其與環境曾建立的共生關系將會轉化為可識別的環境觀、可延續的生命力、可認同的文化以及可利用的資源，它們會持續影響環境、場地及后續新建筑的生成。在建筑的存在時期，建筑與環境之間建立的共生關系越緊密，此種生命力會保持得更長久，新建筑在此周期中不斷產生，新陳代謝般迭代發展，匯入建筑與環境發展演化的歷史長河。

1.2 創造與環境共生的建筑

創造與環境共生的建筑是一種有意識的設計行為。設計源于對環境的研究和分析，將環境中已有事物變換形式以某種新面貌出現，但其內在邏輯還存在著與已有事物的聯系，類似設計中的拓撲關系，形態不同但關系不變，建立起與環境之間的血脈聯系。崔愷院士曾提出“我一直把本土設計的概念想象成一棵大樹，它深深地扎根在飽含人文歷史和自然生態要素的沃土中，通過立足本土地理性主義創作軀干，能夠生發出不同的建筑流派的枝條”，本土設計理論為與環境共生的建筑設計指引了方向。與環境共生的建筑設計具有以下特質：共時性與延展性、在地性與廣域性、參與性和獨立性，體現出建筑設計與時間、空間以及人之間與生俱來的緊密聯系。

1.2.1 共時性與延展性

1）共時性 設計需首先處理當下建筑和環境之間的關系，解決此時此地發生在人們周圍的生活問題和環境問題。

2）延展性 建筑設計需考慮到時間推移，對過去經驗的研究是設計的起點，“以史為鑒”融入設計，需要充當歷史學家和預言家的雙重角色，故設計是在時間維度上以當時的時間節點為基準向前后縱深方向進行的延展。

1.2.2 在地性與廣域性

1）在地性 設計需首先解決建筑與場地之間的和諧共生關系，是針對每個項目、每棟建筑、每塊土地的“私人訂制”。

2）廣域性 設計需將視野擴大，研究這一地區、省份甚至國家的普遍性環境因素，是在空間維度上立足自身場地向廣度和深度方面進行的拓展。

1.2.3 參與性和獨立性

1）參與性 設計需建立建筑與環境的互動，此種互動建立在人對生活環境的使用與感受的基礎上，即人是建筑與環境之間的橋梁。設計需設身處地研究、關懷、假設、模擬人在建筑與環境中的場景，以判斷設計的合理性。

2）獨立性 設計是具有個人意志的思維與行為，同樣的信息經由不同建筑師分析、判斷、轉譯、輸出后的設計成果均可能不一樣，具有一定的個性化表達。建筑、環境與人的互動形成一種微妙關系，建筑設計既有參與生活環境的普世性，又體現出建筑師的獨立性。

1.3 與環境共生的建筑設計路徑

與環境共生的建筑設計路徑可從要素提煉、空間整合、綠色設計等方面開展，不依照某種順序依次發生，而是同時作用且彼此之間融合交錯。

1.3.1 要素提煉

選擇與環境共生的元素，如自然環境、地域環境、歷史環境、既有建筑環境、限制條件、業主的投資環境及企業訴求等。將上述環境要素轉化為建筑設計需要“翻譯”的步驟，要素提煉是基本的設計路徑，即從環境中提取“形態”，以“語言”建立形式創造新建筑。抽象和升華是要素提煉的主要方法：①抽象 為提示和表達環境的印記，建筑師經常會結合游離在建筑之外的元素進行設計，創造出上述元素的結合體或極致概括的形式，成為環境的切片；②升華 建筑是對生活環境的規劃與限定，對環境的建筑化表達必會有“戲劇性”夸張與升華，一旦理解其呈現的狀態，就會體驗到此種被設計了的共生關系。

1.3.2 空間整合

空間整合指通過對場地環境要素進行梳理建立空間秩序，形成新的公共活動環境，為人們的生活行為提供可使用、理解與感知的場所。空間整合主要包括以下方面：①空間結構，即空間的組織，包括軸線關系的建立、串聯、并聯、環繞等空間組合方式的架構以及空間序列的安排；②空間邊界，即空間完形，空間需要限定也需要流動，圍合和開敞之間的把握與拿捏，是看似矛盾的對立統一，格式塔心理學是空間完形的理論支撐，“九宮格”則提供了最基本的空間完形模式；③空間氛圍，即空間感受，空間界面材質的選擇，光線、通風、聲環境等的組織均可營造不同的空間感受。

1.3.3 綠色設計

綠色是一種與環境共生的生態觀和價值觀，是一種對可持續發展的深層理解與思維方式。綠色設計是踐行綠色生態、回歸自然且與環境共生的必然要求和途徑，是對資源最大化的合理利用與價值創造。綠色設計從整體區域生態的策劃到城市系統設計的完善，到單體建筑設計的深入，從材料選擇、構造營建、環境整合、生態修復直至后期的使用管理、運營維護，從各方面做到環境的整體均衡和生態循環，實現建筑與環境的共生。

2 與環境共生的建筑設計實踐

2.1 與自然環境的對話

自然環境從大區域、大尺度、大視野來影響建筑設計。氣候的溫暖與寒冷，生態的綠色與荒蕪，山河湖海、高原丘陵抑或一馬平川，地區的共性因素早已融入具有一方水土風情的建筑中。城市與建筑的存在，不僅由人為規劃產生，更多依賴自然形成的肌理與人文在大地上耕耘，其背后是長久以來累積的文化底蘊與人類在自然中生存的痕跡。自然環境的影響并非一成不變，每個時代都會拋棄部分與時代特質不符的做法，整合為新的時代特質進而表達，歷久彌新。

什邡市八角鎮中心小學是2008年汶川地震的災后援建工程。場地處于兩山之間，山石滑落、殘垣斷壁，雄渾的山體被地震生生削低3m，在自然力量面前一切都顯得渺小?；诖?，大山成為設計主題，建筑與自然和諧的關系成為設計追求的方向。采取體量分解和適度扭轉的方式形成錯落有致的“山下聚落”，標高不同的4組院子與山腳下的高差坡地建立妥帖的關系，層層疊疊的坡屋頂與連綿起伏的山體進行相互掩映的對話，讓人感到這座學校建筑“生于大山”（見圖4）。

圖4 什邡市八角鎮中心小學

2.1.2 雄安高鐵站

雄安高鐵站的建筑設計根植于雄安地區的自然環境，廣袤農田的一馬平川、白洋淀的綠水蕩漾凝結成最初“綠色大地上的露珠”設計理念，轉化為“青蓮滴露”建筑形象。橢圓形屋頂上柔和濾光的陽光板保證站臺的通透明亮，4.2萬m2的光伏板年均發電量可達580萬kw·h，既滿足照明用電需求，又像素化排列，宛如水波泛起的漣漪波光體現出雄安“水文化”，揭示了雄安高鐵站作為綠色車站的特質（見圖5）。

圖5 雄安高鐵站

2.2 對場地環境的尊重

場地環境主要體現在基地地形、建筑環境兩個方面。坡度、形狀、自然要素等構成基地地形；建筑環境構成了城市肌理、街道、廣場的基本格局，反映了當地的人文歷史。設計需表達對場地環境的態度，即是利用、改造還是將其作為背景。在存在歷史遺跡的地塊插入新建筑會相當敏感，關鍵在于從環境中挖掘可延續的線索并獲得關聯，故對場地環境的理解需由單純的物質層面引申到精神層面，即體現場所精神。

2.2.1 北大附中實驗學校

設計亟需解決以下問題：①在極其局促的場地內滿足必需的教學功能；②在北大深厚的歷史文化底蘊下創造富有活力的中學教學場所。

將圖書館、教學組團、階梯教室以及學生活動室等多種功能體組成“凹”形半圍合的教學綜合體，盡量留出更大空間給校園內部以容納200m標準操場；設置一系列下沉庭院、室內共享中庭為學生提供更多的活動空間；以“灰磚”作為歷史環境要素進行建構創新，以獲得精細的砌筑感，讓校園體現北大的歷史文脈；以“色彩”作為校園活力要素，加以點綴，貼合青少年心理特點；保留施工時從場地內挖掘出的條石，并將其作為校園綠坡上的“條石座凳”，體現場地環境的歷史記憶（見圖6）。

根據玉米的生長特性，更適合在我國東北種植。玉米本身是一種不需要很高種植條件的作物，但是為了保證玉米的高產和更好地利用滴灌技術，我們還需要選擇種植的土壤，并仔細選擇。一般來說，我們應該選擇更平坦、更肥沃的土地，并在保證土壤厚度的基礎上，保證土壤的通風，因為這種土壤更容易保持水肥，便于后期田間管理。

圖6 北大附中實驗學校

2.2.2 揚中奧體中心

揚中奧體中心場地并非如國內大多數體育中心一樣有相對方正規矩的用地，局促的“刀把”形場地迫使其中的體育場、訓練館、游泳館、體育館以線形形式排列。獨特的場地環境激發了設計靈感，打破了以往體育建筑的形象，連續的帶形屋頂構成體育場的造型語言，并一直延續到若干場館之間，成為整合空間形態的元素，若干場館以單純的豎向白色格柵形成邊界圓潤的“島”。飄動的屋頂之下，建筑與廣場、建筑與城市的空間邊界在此被打開，一系列市民公共活動空間流動起來，而揚中這座因長江而來的島城的城市環境特質也體現出來（見圖7）。

圖7 揚中奧體中心

2.3 對社會文化的表達

建筑與環境共生，自然、建筑、空間、人經過有機整合沉淀為龐雜深厚的文化系統，是人與環境之間達到的一種精神認同的平衡狀態?！敖ㄖ鞘^的史書”，任何時代的歷史文化和生活環境均會或多或少反映于該時代的建筑之上。文化傳承和文化創新是實現上述良性平衡狀態的途徑，形成相互交織、相互促進的狀態，推動社會良性有序地運轉、發展。文化系統具有廣泛規律性與內在邏輯性，其反映在建筑設計的研究和思考中時，在文化傳統、文化審美、文化語境3個方面相互作用、相互轉換。文化傳統是貫穿于民族和國家各歷史階段的各類文化的核心精神，各民族、國家的文化既因時因地而異，又有一定的穩定性和延續性；文化審美與建筑設計的受眾群體息息相關，不同時代的審美各異，同一時代的不同階級、不同個人的審美也各異，而同一個人在不同時代或不同環境的審美也可能會有所變化，故建筑設計如何平衡文化審美的差異是長久課題；文化語境是建筑設計需創造大眾可對話認同的環境、媒介，有利于建立彼此之間的認同與信任，如契合鄉村居民的生活語境，享受山水環境的自然語境，利用當地材料的營造語境，節約經濟的維護語境，以更好地進行社會文化的表達。

2.3.1 大同機場新航站樓

大同機場新航站樓是“一層半式”前列式小型航站樓，設計以長短坡形成從落客車道邊到迎送大廳再到2層候機大廳在空間上的梯度變化，集約緊湊、渾然一體。建筑造型是對山西傳統民居和古代廟宇建筑文化的提煉，以渾厚有力的“人”字形桁架撐起長短坡頂，南北分立于大地之上，屋脊處的連接桁架棱角分明、空透有力，將陽光從中脊引入室內。這座“大同屋脊”如一件從歷史穿越的時光里掘出的器物，映著現代機場的簡約，透著古老城市的古拙，體現出厚重的山西地域特點，使人們對大同歷史文化產生認同感（見圖8）。

圖8 大同機場新航站樓

2.3.2 廈門新機場

廈門是“海上絲綢之路”戰略支點城市，廈門新機場既是機場、城市門戶，更要擔負起體現海上絲綢之路文化特色的重擔。通過對海絲城市文化研究，找尋靈感源泉、提取元素，并將其轉化成設計語言，以建筑、室內、景觀一體化的整體設計，多層次、多視點地綜合呈現廈門的歷史文脈。航站樓造型提取“閩南大厝”屋頂和嘉庚風格建筑要素，出挑飄逸的三重檐既如大厝民居飛揚的燕尾脊，又像亮翅的白鷺；形如龍舟的屋頂天窗自然地體現出航海文化與端午民俗；船形天窗正下方起伏流動的木格柵既如張開的棕櫚葉，又如翻卷的波浪；航站樓前的景觀花園如清涼綠谷，充分體現出廈門花園城市的城市特色（見圖9）。

圖9 廈門新機場航站樓

2.3.3 陜西奧體中心體育館

西安既是古代絲綢之路起點，又是一座歷經千年興衰的古城，設計構思取自絲綢的飄逸靈動和長安的厚重積淀，“一薄一厚”“一輕一重”體現出體育運動的速度感、流動感和力量感。屋頂道道天窗如同回旋飄舞的絲帶；片片黃色石板形成如層層黃土高坡的基座，蜿蜒界面似流淌的黃河水；集散大廳的土黃色微孔吸聲墻微微上傾，具有古城城墻的意蘊；赭黃、土黃、白三色交錯的看臺座椅將人們圍坐于黃土高坡的生活圖景移植到觀賽場景之中（見圖10）。

圖10 陜西奧體中心體育館

2.4 對科學技術的轉化

“將房子蓋起來”既是對建筑設計的最基本要求又是最高要求。建造是實現空間的唯一途徑，科學技術無疑是其支撐，千百年來持續推動建筑行業與學科的發展。建筑設計所關心的并非完全是單純的技術問題，而是以巧妙的技術轉化追求建造的表達潛能，達到建筑與環境共生的至高境界，營建技術和設計手段是其主要途徑。營建技術主要涉及施工技術和材料工藝，為材質表達提供更大的發揮余地，使形式表現的廣度和深度獲得釋放和挖掘。隨著數字時代來臨，互聯網、云計算、大數據、人工智能等數字信息技術成為建筑設計的有力支撐，輔助人們搭建智能化設計模型和環境分析模型，進行精量化計算和數字模擬分析，開展全面的精細化設計和智能化設計，為設計拓展新思路、呈現新可能、打開新局面。

2.4.1 綠色建筑材料國家重點實驗室

混凝土條形掛板是由該實驗室自行研發的一種特色混凝土制品，具有板材寬度小、長度可控、自重小等優點，板材兩側均設企口使掛板上下相扣，防止雨水滲漏，但該制品并未獲得較好的市場推廣與應用。設計中通過引入L型鋼作為承托構件，解決了混凝土掛柱和結構主體連接、預留建筑外保溫板安裝空間以及易產生冷橋等問題（見圖11）。簡潔的體量、沉穩的色調凸顯清水混凝土質樸自然的材料質感，均勻且橫向連貫的線條劃分使其具有現代建筑的生動肌理。該建筑已成為中國建筑材料科學研究總院對外宣傳混凝土條形掛板的活廣告（見圖12）。

圖11 混凝土條形掛板

圖12 綠色建筑材料國家重點實驗室

2.4.2 北京城市副中心站交通樞紐

北京城市副中心站位于通州北運河河畔，以“運河橋”為主要建筑設計理念。鋼屋蓋結構采用單層殼體系，通過薄殼屋頂單元的巧妙組合形成連續起伏的屋頂群組。根據北京太陽高度角與周邊環境對建筑遮擋情況，對車站室內光環境進行采光模擬計算與發光效率模擬分析，從而科學地確定光伏板的鋪設范圍、位置及數量，使候車大廳室內光線質量及視覺感受達到相對舒適的標準。在此基礎上開展光伏建筑一體化設計，對采光天窗、光伏板和金屬屋面的組合構造和排布方式進行研究，錯落有致、靈動跳躍的光伏板布置體現了數字設計的科技感，如奔騰運河水的閃動波光，結合鋼拱結構形成屋面上人拱橋，實現車站與兩側城市街道空間的友好互動，較好地詮釋“運河橋”建筑設計理念（見圖13，14）。

圖13 北京城市副中心站交通樞紐

圖14 光伏金屬屋面

2.5 對資源價值的再生

建筑的使用價值是為人類提供庇護場所與生活環境，并為其帶來精神層面和文化層面的滿足。建筑的建設與維護必然會帶來物質轉化和能源消耗，處理不當之時還會帶來對環境的不良影響及對生態系統的破壞。我國城市已經進入存量發展時代，人們已意識到大拆大建的粗放式建設發展帶來的惡果，既有建筑的利用改造、城市空間的織補和生態環境的修復現已成為當今我國城市更新的重要策略，也是實現生態保護、資源可持續利用，引領城市發展的重要舉措。新建筑與老建筑、建筑與環境不斷融合共生，可再生為城市發展資源，創造出更持久的社會價值、精神價值、文化價值、經濟價值。

2.5.1 南京理工大學圖書館

圖書館位于校園中軸線上，場地南側是逸夫館，即半圓形2層建筑，建筑設置屋頂平臺，學生們可在平臺上看書、交流。設計充分尊重這一動人的校園場景，不拆除老建筑，而是對其合理利用：圖書館順應逸夫館輪廓，以弧形形體將其環抱，新老結合一體；引入連接新舊兩樓的2層室外平臺，使校園室外公共空間在此緊密結合，并將其拓展為進入圖書館的空中步道；書卷般展開的形象既體現圖書館的建筑性質，又具有較強的儀式感，以半圍合姿態迎向校園主入口廣場，塑造強有力的校園軸線（見圖15）。

圖15 南京理工大學圖書館

2.5.2 江門人才島規劃展示中心

既有建筑是普通的單層門式剛架廠房，設計結合規劃展示中心的功能定位，對廠房的高大空間進行一系列改造：植入一系列“房中房”功能體；體塊之間形成可供人們參觀游走的“街巷”；提取江門民居的代表性片段，通過灰磚材質、砌筑方式、窗洞口的錯落關系進行轉譯。通過介入式的改建方式、室內空間室外化的做法，實現廠房使用功能的再生與蛻變，使江門的傳統建筑和街道環境得以再現，本土記憶與文化得以傳承，老舊建筑及其環境的資源價值得以再生（見圖16）。

圖16 江門人才島規劃展示中心改造前后對比

3 結語

從業至今，執筆的項目琳瑯滿目，其中也有部分方案因種種原因未能實現，因此得以落地的設計彌足珍貴。珍視這種機緣，將建筑小心處理，與環境融合協調，使其如同從環境中生長出來一般。上述設計實踐必有缺憾與不成熟之處，但或多或少均體現出與環境共生的建筑觀，一直敦促建筑師不斷思考完善設計策略，探求設計路徑，不斷堅定設計立場與價值觀。簡而言之，建筑與環境共生，實踐與思考同行。