親自然設計在筒倉更新中的應用策略研究

摘要：當前城市正經歷由增量擴張到存量更新的轉型期，筒倉類工業遺產作為承載工業文化的重要物質載體，同時也承擔著探索工業遺存再生利用路徑的使命。工業筒倉結構穩定、空間獨特、標志性強，其再生利用實踐較多。本文基于親自然理念導向，通過案例研究、使用者調研，分析利用的需求來源與作用機制，以直接自然要素引入、間接自然形態模擬和場所自然模式營造三個階段提出具體再生利用策略。并通過深圳大成面粉廠筒倉類建筑親自然設計案例，探索更加人文、生態的筒倉再生利用模式。

關鍵詞：工業遺產；筒倉；再生利用；親自然設計；城市更新；大成面粉廠

我國“十四五”規劃中明確提出實施城市更新行動。當前城市正經歷由增量擴張到存量更新的轉型，筒倉類工業構筑物作為一種特殊類型的工業遺存，是承載工業文化的重要物質載體，近年來再生利用的實踐案例呈上升趨勢[1]。相關實踐和研究表明，筒倉類工業構筑物因其工業文化價值，以及結構可行性、實用性、空間特性，具有很大的再生潛力[2]；可從功能演替、空間更新和表皮再生等方面進行再生利用設計研究[3]；或以結構檢測、結構加建進行結構層面的研究[4]。在更新利用中，筒倉內部及周邊生態環境較差、甚至存在污染，急需改善；同時，隨著更新的深入，筒倉使用主體人群發生轉變且增多，使用者對空間設計提出了更高的要求，因此筒倉類構筑物更新設計中應更加關注到使用者需求及生態環境改善兩方面的內容。

親自然設計為自然環境與人工環境架起了互通的橋梁，即指從自然中汲取經驗，通過對自然的重現、利用、模擬和提取等手段創造能夠支持和復興人類親自然天性的人工環境[5]。1964年，德國社會心理學家埃里希·弗洛姆（Erich Fromm）首次提出親自然性（biophilia）這一概念，指人類會被有生命的事物吸引，產生一種不自覺的心理癡迷[6]。“親自然性”這一生物學概念的提出強調了人類作為生物，能夠指引人工環境實現對親自然天性的滿足，繼而創造社會心理、經濟發展、環境保護等多方面價值。研究也陸續得出了自然對于工作效率、準確度、環境感知能力、反應速度、瞬時記憶能力和創造力的提升作用[7]。當前，親自然設計逐漸成為建筑領域的主流設計方法，被廣泛接受和運用，通過真實自然要素的運用、自然要素或特性的抽象和提取、人與自然關系的演繹和轉化來進行[8][9]。國內關于親自然設計的研究處于起步階段，在理論方面進行了整理和研究，并針對具體辦公類、公共類建筑的親自然設計進行了策略研究[10][11]。

然而，現有研究主要集中于對理念本身的研究與證明，缺少結合具體建筑實體的研究，特別是對于城市更新、建筑更新利用這類對生態性、人文性特征需求較強的實踐缺少研究。本文將親自然理念置入筒倉類舊工業構筑物的再生利用中，整理及驗證所采用的案例以圓形工業筒倉為主，突出分析其自身特點和改造需求，以期探索生態性更足、宜人性更強、體驗性更豐富的再生利用設計策略。

一、筒倉更新現狀特征分析

（一）更新優勢

1.再生利用潛力大

筒倉類工業構筑物再生利用潛力大，是由于筒倉的結構穩定、構造簡單、現存體量大等自身優勢所決定的。20世紀以來，隨著生產過程中對散顆粒物料儲藏需求增多，筒倉以其自身容量大、占地面積小、生產效率高的優勢被選擇，其類型多樣且被應用于農業和工業的多個行業領域。現存筒倉類型多樣（圖1）。筒倉工業構筑物包含磚混結構、鋼筋混凝土結構和鋼結構等幾種結構類型。以圓形筒倉為例，在結構構造上多采取弧形筒壁結構，具有更強的結構穩定性；同時，筒倉建筑平面較為完整單一，在豎向高度上，沒有結構構件的阻隔，這為結構的加固、修繕以及改建提供了較多可能性。除此之外，筒倉多以群組的形式建造，空間存量較大；在改造后，建筑高度上也屬于高層建筑，可通過豎向空間的分隔，產生較多空間。

2.文化特征屬性強

筒倉類工業構筑物文化屬性特征強，具體體現在其整體造型、表皮風貌、內部空間等給人帶來的文化體驗與感官沖擊，以及其在區域內的地標特征。筒倉類工業構筑物的各部分都具有一定的功能屬性，整體的形式與功能定位相契合。在整體造型上，筒倉需要有較大的荷載和壓力承受力，基于其形態塑造的工業景觀給人以較強的視覺沖擊，但也在一定程度上具有壓迫感；筒倉的表面材質在長期使用過程中受到外部和內部的作用，留下歷史的痕跡，形成獨特的肌理；在內部空間中，可以營造出靜謐和深邃的空間感受。筒倉空間的標志性效果給區域更新和場所營造帶來了吸引力，為地區和城市增加了空間辨識度，是不可多得的工業遺產再生資源（圖2）。

（二）挑戰與問題

筒倉類工業構筑物不同于普通的舊工業建筑，它們是由機械化的功能轉變為人性化的功能，其內部空間在功能轉變的同時對其空間結構的安全性和穩定性提出了新的要求，如何進行結構的介入是更新設計的重點內容。筒倉自身與周邊場地都存在較多的工業廢渣及污染，這些污染物是更新中必須處理的，并需要逐步恢復宜人的生態景觀。當前，越來越多的筒倉進行改造，也要求更新的功能和形式有所創新，對使用人群更加具有吸引力、舒適度和體驗感。由于政策的約束、場地的閑置、經驗的缺乏和資金不足等問題，在很大程度上也限制著筒倉的更新改造。

二、筒倉親自然設計模式置入

（一）基礎模式

2014年，威廉姆·布朗寧（Wiliam Browning）等提出了14種親自然模式。依據現有研究，親自然設計應用于建筑內部和外部環境，為構筑物重構利用提供了改造方法，這是一種可持續性的設計方法。親自然設計可以分為三大類：空間中的自然、自然類比和自然性的空間，能夠將豐富多樣的設計要素融合到建筑環境中[12]。

（二）目標分析

1.設計模式與更新功能的契合

功能再生是工業遺產在更新過程中的重要設計內容，體現了使用者認知層面的轉變。根據現有資料的整理和實地調研，當前筒倉主要更新功能包括博物館、展覽館、美術館等文化展示功能，辦公功能，居住功能，商業服務，體育和景觀功能等。現有研究證明親自然設計在不同功能的空間內可以產生積極的效益，具有多形式的結合方式，可以契合多數功能的需求。同時，筒倉功能再生呈現出從單一向多元、固定向變化的趨勢，空間的親自然設計可使得空間的適應性和韌性有所提升。

2.設計模式引導空間品質提升

親自然設計在空間品質提升層面主要是通過改善使用者生理及心理的體驗感來實現的（圖3）。一方面，通過直接自然要素的引入改善空間環境質量，增加使用者多維的感官體驗，緩解人的壓力感、恢復注意力[13]；另一方面，通過親自然的設計手法，構建更加多樣的體驗空間，在差異化的使用者需求中，尋找可以滿足多數人的空間體驗，營造具有多重文化融合的場所空間。

3.設計模式的文化價值導向

筒倉的親自然化理念是對傳統工業文化的生態化表達和對轉型發展目標的生動體現，在功能認知的基礎上，引導使用者的價值認同。當前，環境與健康也是關乎個人、家庭、國家命運的問題，在改造中應積極貫徹綠色節能理念，使建筑兼具經濟、高效、實用等優點。建筑更新層面的親自然設計，從使用者需求出發的同時，也可以兼顧生態環保以及綜合效益，反映了人地關系理念的變化，是一種人與自然和諧共生的設計方法。

（三）案例匯總

當前，在國內外開展了較多的筒倉等工業構筑物的改造，改造功能也涉及展覽、辦公、商業、居住等多種功能，改造中多以直接自然要素的引入作為設計手法，以此來提升空間品質，也成為構筑物改造中的亮點和特色（見表1）。除此之外，在當前建筑設計中，親自然設計被逐步應用，這些設計手法和取得的成效，同樣也反映親自然設計的可行性，為筒倉親自然設計策略研究提供了經驗基礎。

（四）體系構建

親自然設計方法是一項內涵廣泛、包羅要素龐雜的體系，不同類型的空間環境由于自身屬性和使用者實際需求差異在親生物設計上應有不同方面的側重，本文基于已有研究中的親自然設計步驟[14]，從筒倉更新的使用者需求、空間屬性對親自然設計方法進行篩選梳理并具體闡釋，進而從設計目標、設計策略和設計方法層面建構筒倉親自然設計體系（圖4）。

三、筒倉更新親自然設計具體策略

（一）直接自然要素引入

1.引入自然光照通風

筒倉自然光線與通風的引入，給內部空間營造了一個怡人的自然生態環境。在筒倉改造中，可通過頂部引入或承重筒壁開洞引入自然光。通過頂部引入的光線沿著筒倉內壁傾瀉而下，形成具有獨特意趣的立體光影空間，光線均勻，不易產生炫光；通過筒壁開洞引入光線，使光均勻地散落在筒倉內部空間，光線具有明確的方向性，有利于形成獨特光影，并可成為內外互動的重要窗口（圖5）。原有筒倉構筑物風向單一，且同向風量較大，在筒體上開窗有利于改善通風環境，風量均勻、舒適（圖6）。自然光照和通風的合理引入同樣也保障了空間功能的轉變，降低了建筑能耗。

2.布置室內生態景觀

良好的室內景觀布置可以提高環境吸引力，增加人的愉悅感，真實或仿造的綠色景觀、水體生物等是重點發揮作用的親自然元素。在感官上給予人們身臨其境的體驗，培育更貼近自然的植物，打造貼近自然的生態系統[15]；親生物空間營造出“自然”氛圍，將設計理念與建筑功能、人體心理需求融合到極致，是一種新型的減壓空間[16]。內部生態景觀可根據空間功能的不同進行場景化的設計，依據現有研究結果，室內綠色生態要素需要控制在合理范圍內才能發揮最佳效益，如在辦公類功能空間內，12%～20%的綠化覆蓋率對生產力的提升最為有效[17]。

3.增添立面綠化設施

筒狀構筑物的筒壁高大，很適合作為綠化設施的支撐結構，增加與自然親近的機會。首先綠墻的應用可以在很大程度上吸收二氧化碳凈化空氣，同時還能吸收過量的光照調節建筑的整體溫度，并且同樣也能起到一定的降噪作用；其次，垂直綠化的應用可以很大程度上緩解人們的情緒，以此來達到提高工作效率的目的[18]；混凝土材料往往給人一種粗獷厚重的印象，其結合垂直綠化打造出輕盈的建筑形象，能夠使建筑消解自身形象，隱身于自然中。立面綠化設施不僅能消除筒倉的厚重感，同時還能凈化空氣，美化環境、形成微型碳循環系統（圖7）。

（二）間接自然形態模擬

1.生態意向優化結構設計

在自然界中存在的輪廓、圖案、肌理等形態和模式，可應用于筒倉結構的重塑中，這種仿生結構是實現構筑物可持續發展的重要途徑，同樣也是親自然設計的策略之一。首先，對筒倉類工業構筑物本身結構的保留便是一種模擬自然的手法，筒倉可以利用其結構受力均勻、承載力強的特點，在改造時節省材料，進行空間設計時也較為靈活（圖8a）；同時，根據功能轉變，對筒倉結構進行加固補強、依附拓展、獨立置入、切分開洞等更新手法時[19]，結合原有的筒倉特點，提倡以模擬自然意向的仿生結構，逐步探索可以解決筒倉結構改造這一難題，達到既保障結構使用安全與韌性，又營造出符合空間功能的結構體系的目的（圖8b）。

2.自然材料柔化結構壓力

在筒倉更新過程中，親自然的設計可以在材料的選擇和應用上體現。自然材料具有天然的親自然屬性，既表現在視覺感官上，還有其物理屬性的功能表達，比如木材自身有很好的呼吸作用，可有效地調節空間內的溫度。在內部空間設計時，采用木材、竹子、石材、夯土等自然的生態材料或者模擬自然的新型環保材料，可柔化內部結構給使用者帶來的壓迫感，增加空間活力和宜居性；自然材料也往往運用在其筒壁上作為飾面層或者作為景觀式裝飾品，通過對材料的顏色、紋理以及圖案對自然的模仿，喚起人們對自然的想象，符合了人類對自然形態的審美偏好，提升感官上的舒適度。

3.自然模擬融入空間重塑

筒倉多數以高大內部空間和連續圓弧的結構形態給人以空靈的空間感受，這種感受一般在山谷、陡崖等自然環境中可以體驗，是其不同于其他建筑的特征。結合該特征可對中庭空間、交通空間、公共空間進行重點設計，使其成為構筑物中體驗豐富、展示性強的活力空間。除此之外，還可以從光線、溫度、氣味、聲音等各個方面來模仿自然中的環境，結合虛擬現實等新興技術，營造出模擬自然的特色仿生空間，促進人與人、人與自然的交流，以此豐富建筑空間類型，提高空間質量，同時也可以創造出具有特色的展覽、辦公、休閑、商業空間（圖9）。例如非洲當代藝術博物館的中庭空間，巨大的空腔模擬自然洞穴感，頂部引入自然光線更是使室內充滿生機，成為整個建筑中最具藝術特征的空間。

（三）場所自然模式營造

1.內外環境互動

筒倉更新利用后，內外要素更加多元和交流趨于頻繁，突破內部與外部的界限，將內外環境相互滲透，引入自然要素，可以使筒倉的尺度感更加宜人，實現構筑物與環境的溝通。建筑內外環境互動形式可分為內空間外化和外空間內化兩種方式，其中內空間外化是指把室內空間環境延伸到外空間中，庭院空間、廣場空間、架空空間等均是空間外化的處理方法，這些空間可以成為人們交往、聊天、聚集的場地，模糊室內外的界限，形成流暢的整體空間環境。外空間內化是指把外空間效果引入內空間，營造自然生態景觀，如內空間的中庭景觀可以營造很好的室外環境氛圍。例如南京園博園筒倉改造更新項目中，入口空間附近利用庭院空間、灰空間等一系列設計手法模糊建筑邊界，使室內外融為一體（圖10）。

2.文化生態共生

親自然設計中也包含著對于文化要素的保護與利用之意。文化生態是人類賴以生存的整個自然和社會環境中各種因素相互作用形成的功能整體，是文化與環境的耦合，意為在保護發展的同時，注重其文化的協調發展。利用其場地文化因素和地理環境因素，來喚醒人對空間和場所的歸屬感，建立“場所精神”。在舊工業單體建筑親自然設計過程中，可提煉工業文化元素和場地自然因素，利用自然因子和文化因子，呈現生活生產相互融合的場景，體現自然生態環境與人文生態環境和諧統一，有機地融合到場所重塑中，創造地域性生態與文化空間場所體驗。例如在武漢禾流啤酒博物館的筒倉改造設計中，將原有的筒倉置于整個博物館的視覺中心，展現出其獨有的釀酒文化，喚醒人們心中共同的記憶。

3.綜合整體性能

在筒倉構筑物的再生利用中，親自然的設計理念從空間層面也拓展到使用的策劃層面，以功能活力的激發、活動事件為觸媒、多元空間的共生等逐步提升筒倉的社會、經濟、文化性能。自然環境是包羅萬象的生態系統，傳遞著共享共生的智慧，越來越多的建筑在主體功能的基礎上，注重空間對于社會的功能共享，共享化的空間可以讓更多的人體會到工業遺存的文化價值，也可為功能再生提供人氣和活力，是一種互惠互利的促進關系；構筑物功能的定位也應更加多元，尋找共生功能、融合發展的契機，以一種發展的、變化的形態適應大環境的需求和改變，保持效益的可續性。

四、深圳大成面粉廠親自然設計方案

（一）項目概況

成立于1980年的蛇口大成面粉廠承載著深圳人的集體記憶（圖11），其前身為遠東中國面粉廠，廠址所在的太子灣片區是蛇口自貿區未來發展的中心，有很大的發展前景。隨著城市發展與新建筑的建設潮，此類工業遺存漸漸被人們遺忘。

在新一輪的城市更新浪潮中，存量工業用地更新改造為城市高質量發展提供了足夠的空間。因此，對大成面粉廠筒倉及場地的再次升級改造是空間有效利用的必要手段。本設計方案即是基于親自然設計理念的研究，提出的設計構想。

（二）現狀研究

1.自然地理位置優越

大成面粉廠行政歸屬是深圳市南山區，其所在的太子灣片區位于一個四維交通樞紐區域，包括海、陸、空和軌道交通，區域條件優越；在自然環境方面，大成面粉廠北側為大南山，東側為微波山，南為深圳灣，周圍自然生態環境元素豐富，有較大的開發利用潛力。

2.廠區環境品質低下

隨著蛇口的產業升級轉型，2010年大成面粉廠結束運營，計劃進行激活重生。然而經過一段時間又重回閑置狀態（圖12）。實地調研中發現，由于廠區長期無人使用，導致其環境雜亂無章，建筑缺乏活力，與外界空間互動完全隔離，周邊的快速建設使廢棄的面粉廠與整體環境形成明顯的反差。

3.筒倉內部缺乏生機

大成面粉廠筒倉內部空間定格于當年生產時的狀態：室內均為混凝土材質，一層空間昏暗、狹窄，大漏斗占據著一層大部分空間，漏斗四周空余部分僅供2人正常通行，給人的感覺較壓抑；倉筒空間高大，為全封閉空間，僅有倉頂開窗，空間幽郁、昏暗（圖13）。筒倉內整體空間尺度、環境、材質與外界隔離，均不利于城市與場地的可持續發展。

（三）方案定位

大成面粉廠改造概念設計方案主要包括對原廠區的整體風貌提升、功能植入、交通梳理、景觀環境設計及建筑單體修繕改造等，從整體到局部打造集文化、娛樂、休閑于一體的特色城市會客廳。在筒倉改造過程中，從內部空間營造到外部空間整合，從物理環境到心理感知，將親自然環境契合地融到空間設計中。在場地更新上，以樹葉經絡為意向，增強各功能之間的有機聯系，同時增進與周邊山水生態空間的氣候循環，融入沿岸體系（圖14）。

（四）親自然設計方案

1.多樣功能解構與組合

筒倉作為場地內最具標識性的建筑，其厚重的混凝土質感傳達了工業區的歷史感和力量感。為保存大成的工業文化，功能層面，對空間進行解構，融入文化展示、辦公、餐飲、商業多元功能，并有豎向交通空間連通（圖15）；各功能之間相互聯系、又具有不同的空間特點，在保障其自身功能性的同時，形成功能之間的相互補充和相互促進的共生關系，使空間功能實現有機發展（圖16）。

2.結構自然形態模擬與展示

通過分析場地周邊環境中的山水和建筑肌理，采取底層滲透的手法將場地內外的人流相互連通。考慮筒壁的獨特肌理，設計將10個筒倉的半圓形筒壁上延，并且進行體量虛化，通過屋頂、筒壁開洞等方式增加筒倉采光及通風，將自然要素引入倉中（圖17）；嵌套式的玻璃空間和半穹頂大空間，模擬自然山洞結構，加上筒倉特有的混凝土肌理，營造出空曠、幽靜的空間特征，空間內加入綠植、水池等自然元素，營造出直接的自然體驗（圖18）。

3.細部場景親自然設計

將頂層矩形空間的頂部拆除，增設內部庭院，引入光線，消除使用空間沉悶感；在頂部設計屋頂花園，增加公共活動空間、形成微型碳循環系統（圖19）。將低層筒體一部分換成玻璃幕墻，消除內外空間的屏障，形成互動，同時給人一種輕透的感覺；此項目用地西北側緊鄰城市道路，特將底層兩排筒倉打通，讓城市道路與場地產生互動；低層外部空間中加入親人的木元素，與植物相結合，營造出樹林的空間氛圍，并從心理上減弱大體量筒倉壁的壓迫感（圖20）。

五、結語

親自然理念討論了如何利用自然之力創造更好、更宜居、更可持續與更具韌性的設計方式，可與中國綠色人文體系建設有機結合，是綠色人文主義理念的補充與升華[19]。本文通過對筒倉親自然設計手法的研究，探究工業遺產更新中人文與生態的協調發展。

現有研究和案例調研顯示，筒倉是一種再生潛力大、文化特征突出的工業遺產，自身具有結構穩定、空間獨特、標志性強等優勢，并具有對區域影響較大的地標性特征，傳遞著建筑、廠區更新的價值方向，可對多人群產生影響。本研究將親自然設計理念置入，對理念基礎進行解析，結合筒倉特點和更新目標，對相關案例中的設計手法進行匯總和分析，構建筒倉親自然設計體系。

筒倉親自然設計具體策略包括直接自然要素引入、間接自然形態模擬和場所自然模式營造三個方面。直接自然要素包括引入自然光照通風、布置室內生態景觀、增添立面綠化設施，這將有效解決筒倉內自然要素欠缺的問題；間接自然形態模擬主要從結構設計、材料應用和空間重塑三個方面進行，筒倉自身構筑也具有模擬自然的空間條件，通過模擬自然空間，使人在生理和心理上產生舒適感；場所自然模式營造包括了內外環境互動、文化生態共生以及綜合整體性能，擴展了設計的空間、以策略層面對自然原理的借鑒，可以保障效益更好實現。

[基金項目：北京市高等教育學會課題“促進首都功能核心區高質量發展的城市更新課程教、研協同發展優化研究”（編號：MS2022276）；北京市教育科學“十三五”規劃2019年度課題“共生理念在歷史街區保護規劃設計課程中的實踐研究”（編號：CDDB19167）；中國建設教育協會課題“文脈傳承在老城街區保護規劃課程中的實踐研究”（編號：2019061）；北京市屬高校基本科研業務費項目“基于城市觸媒理論的舊工業區綠色再生策略與評定研究”（編號：X20055）；北京建筑大學校級研究生教育教學質量提升項目（編號：J2021012）；北京建筑大學教材建設項目（編號：C2117）]

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（責任編輯：孫秀麗）