陳福洋 （長春工程學(xué)院，吉林 長春 130012）

0 前言

當(dāng)今社會，大量不可再生資源的消耗和浪費加劇了全球性環(huán)境問題，環(huán)境的惡化對建筑也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。建筑與環(huán)境是一對矛盾體綜合體，相互制約，建筑活動產(chǎn)生的資源消耗和廢棄物的排放給全球環(huán)境帶來巨大的負(fù)面影響。目前，中國是全球最大的城市化推進(jìn)國家，可持續(xù)性設(shè)計理念引入建筑領(lǐng)域是緊迫且必要的。

1 建筑環(huán)境可持性設(shè)計的背景和問題

1.1 建筑環(huán)境可持性設(shè)計的背景

在建筑行業(yè)，每年因建筑物的建造，海量的礦物資源被用作建筑材料和建筑能源，由此產(chǎn)生大量的二氧化碳，造成全球整體生態(tài)穩(wěn)定性失衡。鑒于此，建筑與環(huán)境的可持續(xù)性設(shè)計是實現(xiàn)建筑和環(huán)境和諧統(tǒng)一的最好途徑，對我國的可持性發(fā)展有著積極意義[1]。

1.2 目前建筑環(huán)境設(shè)計的問題

要達(dá)到可持續(xù)性設(shè)計的效果，需要對建筑現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析。以高校餐廳為例，存在的問題包括：①餐廳對自然環(huán)境不尊重；②餐廳改造未考慮可持續(xù)理念；③餐廳對自然氣候的適應(yīng)性不足；④餐廳內(nèi)部功能單一；⑤餐廳空間設(shè)計缺乏對學(xué)生行為和心理的關(guān)注，不人性化；⑥餐廳未將環(huán)境與建筑綜合考慮，不符合可持續(xù)性設(shè)計的原則[2-3]。

2 建筑環(huán)境可持性設(shè)計的原則

2.1 建筑環(huán)境可持續(xù)性設(shè)計概念與特征

建筑環(huán)境可持續(xù)性設(shè)計是指通過建筑前期的準(zhǔn)備，降低建筑建造的各項投入，提高建筑的運行和使用效率，最大化的利用可持續(xù)的能源和資源，減少因建筑建造和運行產(chǎn)生的廢物，實現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧統(tǒng)一[4]。

建筑環(huán)境可持續(xù)性設(shè)計特征主要體現(xiàn)在4個屬性上：社會屬性、自然屬性、科技屬性和經(jīng)濟(jì)屬性[5]。建筑環(huán)境可持續(xù)性設(shè)計對整個社會具有積極意義，有助實現(xiàn)社會向低碳性與生態(tài)性轉(zhuǎn)變，促進(jìn)地域性和多樣性的發(fā)展，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)層面的可持續(xù)性[6-9]。

2.2 建筑環(huán)境可持續(xù)性設(shè)計原則

2.2.1 適應(yīng)地形地貌

建筑設(shè)計之前應(yīng)對當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛策M(jìn)行詳細(xì)了解和考察，尊重其地理特色，保護(hù)地理特點。同時將特定類別的建筑特點與地形地貌相結(jié)合，實現(xiàn)建筑與自然環(huán)境的和諧共生，如建筑環(huán)境地形處理、建筑空間布局、建筑與地形的交通組織方式。

2.2.2 尊重地域氣候

特定地域的氣候?qū)ㄖ目沙掷m(xù)性設(shè)計有著直接影響，甚至?xí)鸬經(jīng)Q定性的作用，包括：相關(guān)設(shè)備的提供和設(shè)計、建筑日照設(shè)計、建筑風(fēng)環(huán)境設(shè)計、建筑體形設(shè)計、建筑空間形態(tài)設(shè)計、建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)選擇、建筑綠色材料設(shè)計等。

2.2.3 建筑空間復(fù)合型

建筑空間復(fù)合型可持續(xù)性設(shè)計的原則是使目標(biāo)建筑的空間轉(zhuǎn)化成一個連續(xù)的、模式多樣的、高效率的復(fù)合型建筑空間，如高校的食堂空間。本研究案例是高校食堂建筑設(shè)計，以其為例的空間復(fù)合型設(shè)計原則體現(xiàn)在2個層面：①建筑功能的多元化，在進(jìn)行此類設(shè)計時，以使用功能為導(dǎo)向，合理劃分各種空間；②空間使用注重高效性，高校餐廳建筑不僅僅是用餐空間，同時也可以是一個集成各類功能的復(fù)合型空間，如集成閱讀空間、交流空間、活動空間、展覽空間等。

2.2.4 建筑環(huán)境與心理層面

建筑環(huán)境的可持續(xù)性設(shè)計與使用者的心理需求有著直接的關(guān)系。以人為本的設(shè)計思想是可持續(xù)設(shè)計的一種體現(xiàn)，具體表現(xiàn)如：餐廳空間尺寸的心理感知、空間環(huán)境設(shè)計的程度、建筑內(nèi)部空間意境的塑造等。具體實施細(xì)則有3個層面：①高校餐廳建筑空間尺度的適宜性；②高校餐廳建筑空間與個人私密需求的統(tǒng)一；③高校餐廳建筑空間與審美觀念的和諧。

3 清華大學(xué)中央餐廳可持性設(shè)計案例

3.1 清華大學(xué)中央餐廳項目概況

圖1 清華大學(xué)中央餐廳

清華大學(xué)的中央餐廳是高校類餐廳的代表建筑，是由清華大學(xué)建筑學(xué)院和素樸建筑工作室聯(lián)合設(shè)計的高校餐廳。該高校餐廳建筑的背景是為了改善清華大學(xué)的校園質(zhì)量，建筑定位不僅僅是學(xué)生和老師的食堂，同樣具備展示廳的功能。此外，清華大學(xué)的學(xué)術(shù)中心辦公大廳和食品儲備區(qū)也被安排在此建筑內(nèi)，是一類綜合性的高校餐廳建筑（圖1）。

3.2 全生命周期的可持性設(shè)計實施

建筑環(huán)境可持續(xù)性設(shè)計是一項復(fù)雜的設(shè)計任務(wù)，將建筑體作為一個有機(jī)生命體，通過對建筑的全生命周期的可持性關(guān)注，實現(xiàn)建筑與環(huán)境的可持續(xù)性設(shè)計效果。全生命周期可持續(xù)性關(guān)注包括：可持續(xù)性功能定位、可持續(xù)性空間設(shè)計、可持續(xù)性技術(shù)設(shè)計、可持續(xù)性立面設(shè)計和其它可持續(xù)性環(huán)節(jié)[10-12].

3.2.1 可持續(xù)性功能定位

在功能定位方面，首先需要對基地的基本情況進(jìn)行調(diào)研。對周邊的建筑、空間、交通、文化等進(jìn)行詳細(xì)分析，找到發(fā)展脈絡(luò)和突破口，分析趨勢，實現(xiàn)最終的功能定位。調(diào)研的結(jié)果：該基地處于清華大學(xué)的盲角，遠(yuǎn)離校園中心，周邊活力不足；同時交通混亂，交通流線無序交叉，再加上無人監(jiān)管，造成此地塊與清華大學(xué)的整體活力不相符。該項目的總體定位是通過可持性的設(shè)計手段實現(xiàn)修復(fù)校園環(huán)境的目的。

3.2.2 可持續(xù)性空間設(shè)計

中央餐廳的建筑可持性空間設(shè)計需要辨識場地的特征，尊重地形地貌，合理利用資源和能源，實現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧，如考慮水域、水源、生態(tài)、生物、人文、交通等。具體設(shè)計原則有：控制合理的建筑規(guī)模、容積率和建筑面積，提高土地和建筑空間的使用效率。該項目的總體設(shè)計充分利用東西兩側(cè)2m的高差地形，設(shè)計1條室內(nèi)立體街道與建筑相連。其目的是實現(xiàn)建筑各個界面入口相通，保證餐廳內(nèi)部交通的流動性，同時合理利用建筑底層作為校園的開放空間。

圖2 內(nèi)部交通空間

圖3 入口處公共空間

圖4 橢圓形天窗設(shè)計

具體設(shè)計細(xì)則包括：①改造場地周邊混亂的秩序，將其整合為校園公共空間，提高場地的利用效率，豐富學(xué)生的業(yè)余生活；②充分利用高差地形，綜合考慮各個方向的入口；③保留場地周邊的植被和樹木，設(shè)計融入環(huán)境，保持建筑與環(huán)境的可持續(xù)性；④作為清華大學(xué)校園的公共建筑，應(yīng)采用低成本和低能耗的建筑設(shè)計方案，尤其是關(guān)注被動式的設(shè)計策略；⑤大學(xué)校園內(nèi)的餐廳建筑作為一類公共建筑，需要提高建筑的藝術(shù)性比重，特別需要關(guān)注建筑整體形式、立面表達(dá)和內(nèi)部空間的精神傳承。

圖5 總平面圖和各層平面圖設(shè)計

具體設(shè)計實施內(nèi)容①入口和交通設(shè)計：充分利用地形高差，將東樓的一樓和西側(cè)的B1樓連接，同時北側(cè)和南側(cè)同樣有入口；②公共空間設(shè)計：中央餐廳的各個入口層設(shè)計為公共空間，滿足大人流的師生進(jìn)入，同時師生可以穿過建筑，到達(dá)其它區(qū)域（圖2、圖3），中庭部位的公共空間有7個橢圓形的天窗，通過天窗群引入自然光。每個天窗的側(cè)面有自然通風(fēng)出口，三層高的中庭公共空間如同樹立的煙囪，可以加快自然通風(fēng)，降低室內(nèi)溫度，實現(xiàn)煙囪效應(yīng)，這2項的設(shè)計可以降低照明的成本和制冷設(shè)備的能耗（圖4）；③外部景觀設(shè)計：保留場地西北側(cè)的植被，使其成為開放綠地，東南側(cè)的梧桐樹與建筑保持5m的距離，創(chuàng)造自然和諧的室外空間，同時中央餐廳提供雙層陽臺，凸窗和木制咖啡廳露臺可以實現(xiàn)餐廳內(nèi)部環(huán)境與外部景觀和諧統(tǒng)一（圖5）；④被動式設(shè)計策略：將被動式設(shè)計手段與空間舒適性融合；⑤地面以上餐廳建筑有2個獨立運行的功能：餐廳和職業(yè)中心，這兩個功能區(qū)域與中庭的公共空間相連。

3.2.3 可持續(xù)技術(shù)設(shè)計

中央餐廳建筑可持續(xù)性技術(shù)設(shè)計具有多項內(nèi)容，包括：室內(nèi)外的聲、光、熱和風(fēng)環(huán)境利用；優(yōu)化設(shè)計建筑窗墻比、體型系數(shù)、圍護(hù)隔熱系數(shù)、采光系數(shù)、采暖系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)等；增加可再生能源的利用比例；循環(huán)利用廢水、減少對環(huán)境污染，提高可持續(xù)性；增加雨水回收系統(tǒng)設(shè)計；提高再生材料的使用量；增加室內(nèi)空氣監(jiān)控系統(tǒng)，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。

具體可持續(xù)性技術(shù)設(shè)計細(xì)節(jié)：①采光設(shè)計，由于整個餐廳建筑的縱深超過40m，需要對內(nèi)部空間的采光進(jìn)行重點設(shè)計，本項目采用三樓引入帶有側(cè)窗的屋頂花園，同時南側(cè)的玻璃幕墻可以將陽光直接引到中庭內(nèi)部，再加上屋頂天窗，綜合提升建筑自然采光的效率（圖6的內(nèi)部交通空間采光設(shè)計）；②照明設(shè)計，作為采光設(shè)計的補(bǔ)充，夜晚需要照明設(shè)計，本項目采用簡潔的照明設(shè)計策略（圖7）；③通風(fēng)設(shè)計，三樓設(shè)計了帶側(cè)窗的屋頂花園。帶側(cè)窗的架空盒子，可以加強(qiáng)大廳的自然通風(fēng)。同時屋頂花園作為露天咖啡館可以聚會等。

3.2.4 可持續(xù)立面設(shè)計

餐廳的內(nèi)部設(shè)計采用紅色磚墻，同樣采取可持續(xù)性的設(shè)計理念。在此項目中，磚墻不僅具有圍墻功能，還可以用作遮陽系統(tǒng)，同時設(shè)置了通風(fēng)口。磚之間的間隙跨度為100mm。磚的建造方式有5種，分別為傳統(tǒng)方式、“之”字模式、凹痕模式、懸垂樣式和磚遮陽系統(tǒng)。如作為遮陽系統(tǒng)的磚是特殊定制的，每塊磚的兩個矩形孔通過鋼筋連接而成；每8層磚通過扁平鋼骨架集成，同時所有鋼筋焊接到扁平鋼骨架上，并與主體結(jié)構(gòu)集成。最大的特點是設(shè)置的矩形孔可以根據(jù)遮陽要求或通風(fēng)要求設(shè)計更改。

除此之外，部分磚石墻除了滿足功能性需求外，藝術(shù)性的表達(dá)也被實現(xiàn)在餐廳造型和表皮上（圖8）。

圖6 內(nèi)部交通空間采光設(shè)計

圖7 整體照明設(shè)計

圖8 外側(cè)窗墻比和表皮設(shè)計

3.2.5 其它可持續(xù)性環(huán)節(jié)

除了以上4個層面的可持續(xù)性設(shè)計之外，其它階段也可考慮可持續(xù)性策略。本項目在施工階段就注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)、嚴(yán)格控制各類污染，節(jié)約材料和廢物再利用。建筑運行階段則體現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)能等思想。改造和再利用階段則全方位診斷，合理更換建筑材料、設(shè)備系統(tǒng)、提高整體餐廳建筑的壽命。

4 結(jié)語

本文通過建筑環(huán)境的可持續(xù)性設(shè)計的背景、現(xiàn)狀和存在問題的闡述，基于建筑環(huán)境可持續(xù)性原則，對適應(yīng)地形地貌、尊重地域氣候、建筑空間復(fù)合型以及心理層面的可持續(xù)進(jìn)行了單獨的設(shè)計原則研究。最后通過清華大學(xué)中央餐廳的可持續(xù)性案例的分析，闡述了該項目5個層面的可持續(xù)性設(shè)計過程。

圖片來源

清華大學(xué)建筑研究院