鐵路客站建筑屋頂環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的研究

葉 帆

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

環(huán)境適應(yīng)性，是當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)中必須面臨的關(guān)鍵問題之一。雖然在不同的研究角度下，人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出了“健康建筑”、“生態(tài)建筑”、“綠色建筑”、“以人為本的建筑”、“可持續(xù)發(fā)展建筑”等一系列概念性的設(shè)計(jì)要求，但它們歸根結(jié)底是對(duì)建筑設(shè)計(jì)成果提出的“建筑要與其所在環(huán)境相互適應(yīng)”的要求。

本文通過對(duì)與鐵路客站建筑屋頂設(shè)計(jì)相關(guān)要素中，最為密切相關(guān)的三個(gè)適應(yīng)性方面進(jìn)行理論探討。并結(jié)合一些案例分析，嘗試在建筑形象的塑造中，利用對(duì)客站形象與城市環(huán)境的相適應(yīng)、與自然環(huán)境的相適應(yīng)，以及與人文環(huán)境相適應(yīng)的研究探索，對(duì)抽象的鐵路客站建筑設(shè)計(jì)核心理念如何得以落實(shí)，探索性地提出其相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

1 研究背景

在《鐵路旅客車站設(shè)計(jì)指南》［1］、《中國(guó)當(dāng)代鐵路客站設(shè)計(jì)理論探索》［2］等關(guān)于鐵路客站設(shè)計(jì)理論的框架著作中，將“以人為本”和“可持續(xù)發(fā)展”作為鐵路客站建筑設(shè)計(jì)的核心思想，進(jìn)而從應(yīng)對(duì)策略的角度提出了當(dāng)今鐵路客站建筑設(shè)計(jì)中“功能性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、文化性、經(jīng)濟(jì)性”的五大設(shè)計(jì)原則，確立了當(dāng)今鐵路客站建筑設(shè)計(jì)向環(huán)境適應(yīng)性方向發(fā)展的趨勢(shì)。隨著我國(guó)鐵路事業(yè)步入新的建設(shè)時(shí)期，鐵路客站的建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境相適應(yīng)的問題，已成為設(shè)計(jì)過程中必須面對(duì)的研究課題之一。

通過對(duì)已建成客站建筑的調(diào)研分析，鐵路客站建筑屋頂?shù)男蜗?，在宏觀上是構(gòu)成一個(gè)建筑片區(qū)的城市肌理的組成部分之一;在微觀上又是表達(dá)地方建筑文化特色的重要載體。此外，客站建筑屋頂在技術(shù)功能方面，還是調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)外環(huán)境氣候的重要控制界面之一。因此，對(duì)于客站屋頂設(shè)計(jì)，如何使鐵路客站建筑形象融入客站片區(qū)整體環(huán)境空間的城市肌理之中，怎樣調(diào)節(jié)客站建筑運(yùn)行中室內(nèi)外環(huán)境的相對(duì)生態(tài)位平衡，以及對(duì)地方建筑文化特色的如何表達(dá)都是值得我們探索的問題。

2 客站屋頂環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)

2.1 客站屋頂?shù)某鞘屑±磉m應(yīng)性

城市的肌理是由城市的生長(zhǎng)過程形成的，是城市的記憶與歷史的伸延。不同地域的城市建筑，由于在城市生長(zhǎng)中所經(jīng)歷的自然環(huán)境、人文背景的不同，一般都會(huì)在建筑材料、建筑形態(tài)、建筑體量、建筑色彩、建筑風(fēng)格等方面呈現(xiàn)出各自的地方特色，形成具有地域特色的城市肌理。吳良鏞在《廣義建筑學(xué)》［3］中指出:“現(xiàn)在世界城市正面臨所謂‘特色危機(jī)’。舊有城市特色被大量新的自我表現(xiàn)的‘陌生者’——巨大的尺度、生硬的形體、刺人的色彩所沖淡，甚至破壞”，并提出“在建筑創(chuàng)作中，形式的創(chuàng)造應(yīng)當(dāng)因地制宜、結(jié)合環(huán)境發(fā)揮其固有的表現(xiàn)力”。建筑群體空間形態(tài)作為構(gòu)成城市肌理的重要元素之一，通過由建筑屋頂限定的建筑空間尺度，屋頂表面材質(zhì)等，在建筑的第五立面上表現(xiàn)著建筑群體構(gòu)成的城市肌理的一個(gè)層面。因此，建筑第五立面的尺度、形態(tài)、色彩是反映城市肌理具有地域特色的主要因素，是從城市設(shè)計(jì)角度評(píng)價(jià)建筑環(huán)境適應(yīng)性重要要素之一。

當(dāng)今鐵路客站建筑作為一種特定的交通建筑類型，它的建筑屋頂設(shè)計(jì)在站棚一體化設(shè)計(jì)要求、高架站場(chǎng)設(shè)計(jì)要求，《鐵路旅客車站建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50226－2007要求，以及建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中對(duì)于公共建筑體形系數(shù)要求等諸多具體要求因素的共同作用下，使得建筑屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)更容易呈現(xiàn)出在尺度、形態(tài)和色彩方面與其周邊建筑的空間形象形成較大的反差的大體量特殊建筑形象。這種特殊形象產(chǎn)生的主要原因是站場(chǎng)的平面功能布置要求所致。站場(chǎng)屋頂通常被稱為站場(chǎng)雨棚，在過去的客站建筑設(shè)計(jì)中，它的空間形象設(shè)計(jì)一直不受重視，常常被當(dāng)作一個(gè)遮陽(yáng)蔽雨的建筑功能構(gòu)件來(lái)制作。加之過去對(duì)客站屋頂?shù)睦斫?，又常常以站房建筑屋頂取而代之，以致在?dāng)今高架站場(chǎng)等一系列鐵路客站設(shè)計(jì)理念的設(shè)計(jì)要求下，令客站屋頂?shù)目臻g形象不易與周邊環(huán)境建筑屋頂形象相適應(yīng)的問題凸顯出來(lái)，并成為鐵路客站建筑在第五立面形象上，不易融入到片區(qū)建筑的肌理環(huán)境中的主要原因之一。為了使客站建筑屋頂形象與環(huán)境相適應(yīng)，就要從整體片區(qū)的城市肌理角度，對(duì)客站建筑所在片區(qū)建筑屋頂?shù)某叨?、形式、體量、材質(zhì)、色彩等問題進(jìn)行研究，通過抽象提煉片區(qū)環(huán)境中的建筑屋頂形象符號(hào)及其表達(dá)方式，總結(jié)出適宜于客站建筑屋頂在環(huán)境中，與片區(qū)整體建筑屋頂形象相融合的空間表達(dá)方式。

2.2 客站屋頂?shù)慕ㄖ夹g(shù)適應(yīng)性

通過建筑屋頂設(shè)計(jì)改善客站建筑與環(huán)境間的適應(yīng)性技術(shù)策略很多，但在眾多的策略觀點(diǎn)中，栗德祥教授針對(duì)生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中“要遵循生態(tài)的理論和生態(tài)實(shí)際性的原理［4］”的觀點(diǎn)筆者認(rèn)為最具實(shí)踐意義。這個(gè)觀點(diǎn)通過對(duì)“尋找適宜的生態(tài)位”概念的闡釋，表示只有當(dāng)建筑材料與技術(shù)的使用處于正確的生態(tài)位時(shí)，才能避免建筑運(yùn)行時(shí)與外界環(huán)境間的不必要的物質(zhì)和能量的交換，并減少可利用物質(zhì)和能量的消耗，提高建筑的綠色低碳性能。由于建立正確生態(tài)位的觀點(diǎn)，是從調(diào)節(jié)各種環(huán)境元素之間的平衡關(guān)系出發(fā)，主動(dòng)地采用調(diào)整建筑各相關(guān)要素間的結(jié)構(gòu)模式的方式，較為經(jīng)濟(jì)地創(chuàng)造適宜的建筑環(huán)境;而非那種缺乏系統(tǒng)整體觀念，為了達(dá)到某些技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用高成本功能性技術(shù)設(shè)備，并忽視這些設(shè)備在使用中，在其它方面對(duì)建筑環(huán)境造成傷害的不可持續(xù)的做法。因此，可認(rèn)為采用生態(tài)位調(diào)節(jié)方式，是實(shí)現(xiàn)保證建筑室內(nèi)舒適度的同時(shí)，使建筑內(nèi)外環(huán)境相適應(yīng)的重要條件之一。

在鐵路客站建筑中，因其建筑空間體量較大，且建筑空間形態(tài)的水平面尺度相對(duì)其豎向尺度大許多，所以建筑屋頂在建筑采暖保溫中，相對(duì)于維護(hù)墻體在調(diào)控室內(nèi)能量散失速率方面的作用效果更為顯著。此外，由于建筑屋頂相對(duì)建筑外墻在獲得太陽(yáng)輻射中，太陽(yáng)輻射對(duì)建筑屋頂?shù)娜肷浣禽^小，因而使建筑屋頂在太陽(yáng)與建筑間的輻射換熱中，更便于直接利用太陽(yáng)能這種能源，提高能源的利用效率?？驼窘ㄖ蓓斪鳛閯澐纸ㄖ覂?nèi)外環(huán)境的一個(gè)重要界面，在建立適宜生態(tài)位方面的重要作用之一是調(diào)控建筑室內(nèi)外能量交換速率。從建筑保溫隔熱技術(shù)角度考察，建筑屋頂?shù)暮侠頍峁つＪ綐?gòu)建，是保證建筑在擁有良好室內(nèi)小氣候的同時(shí)，避免過多熱能散失導(dǎo)致對(duì)室外大氣環(huán)境運(yùn)行規(guī)律造成失衡影響的重要保障措施之一。過去我們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)中擅長(zhǎng)使用一些機(jī)械設(shè)備，片面地去創(chuàng)造良好的室內(nèi)微氣候環(huán)境，卻忽視了這些設(shè)備在運(yùn)行過程通過耗能的方式，改變了建筑的室外環(huán)境狀態(tài)，打破了原有環(huán)境中生態(tài)位的平衡狀態(tài)，造成了諸如熱島效應(yīng)等人為環(huán)境災(zāi)害?，F(xiàn)在通過建筑屋頂這一建筑部分，對(duì)適宜生態(tài)位的構(gòu)建，不僅有利于創(chuàng)建良好的室內(nèi)小氣候環(huán)境，而且還能降低建筑對(duì)于能源供給的負(fù)荷壓力，減少建筑對(duì)外部自然環(huán)境造成的影響。因此，通過適宜建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，建立適宜的建筑屋頂生態(tài)位，才是使客站建筑屋頂設(shè)計(jì)達(dá)到環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的目標(biāo)，并且它在可操作性和經(jīng)濟(jì)合理性方面都具有較強(qiáng)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

2.3 客站屋頂?shù)奈幕磉_(dá)適應(yīng)性

秦佑國(guó)教授在《中國(guó)現(xiàn)代建筑的中國(guó)表達(dá)》［5］中認(rèn)為:“正因?yàn)槲蓓斒芄δ苤萍s最小，屋頂形狀可以變化，因而集中體現(xiàn)民族和地域的傳統(tǒng)特征……中國(guó)現(xiàn)代建筑的傳統(tǒng)性與民族性的表達(dá)，需要跳出具體的形象，跳出習(xí)用的詞語(yǔ)，在對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)建筑文化和審美意識(shí)進(jìn)行深入的批判性(哲學(xué)意義上的批判)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，要作抽象的思辨和精神的凝練，探索能和現(xiàn)代建筑藝術(shù)和審美意識(shí)契合的在精神層面上表達(dá)中國(guó)的建筑創(chuàng)作之路。做到:‘不是’:形象上、技術(shù)上不是;‘就是’:精神上、意境上就是?！边@個(gè)觀點(diǎn)一方面闡述了建筑屋頂在文化表達(dá)中的重要性，另一方面也對(duì)過去那種照搬照抄建筑文化符號(hào)的設(shè)計(jì)手法提出了批評(píng)，指出了建筑的文化表達(dá)應(yīng)立足于結(jié)合現(xiàn)代意識(shí)的精神層面的表達(dá)。將對(duì)地方建筑文化的表達(dá)建立現(xiàn)代建筑審美意識(shí)的層面上，是現(xiàn)代建筑文化表達(dá)對(duì)傳統(tǒng)地方建筑文化內(nèi)涵的一種有機(jī)傳承，是符合建筑文化表達(dá)的時(shí)空適應(yīng)性的。

鐵路客站建筑作為一種具體的交通建筑形式，由于其建筑屋頂在建筑體量與功能內(nèi)容(站房+站場(chǎng))構(gòu)成方面屋頂具有自身的特征，因此鐵路客站建筑屋頂可能會(huì)在這個(gè)片區(qū)中，對(duì)建筑群體空間形象構(gòu)成重要影響，如其具有識(shí)別性特征與城市門戶功能等。所以客站建筑屋頂對(duì)于片區(qū)或城市地方文化特色的表達(dá)都具有功能意義。對(duì)于文化特色的表達(dá)可以從兩個(gè)方面來(lái)考慮:一是以客站建筑為中心的地方文化風(fēng)貌，建立一個(gè)片區(qū)(城市)的整體地方文化風(fēng)貌基調(diào);另一個(gè)則是以既有的片區(qū)(城市)地方文化風(fēng)貌為核心，新建客站建筑在設(shè)計(jì)中使這種地方文化風(fēng)貌得以延續(xù)。過去，在鐵路客站建筑屋頂設(shè)計(jì)的文化表達(dá)中，通常片面地將坡屋頂這個(gè)傳統(tǒng)建筑屋頂?shù)姆?hào)，不加提煉地直接應(yīng)用到鐵路客站這種大體量的建筑中，導(dǎo)致建筑屋頂?shù)捏w量和比例尺度在建筑單體內(nèi)不合時(shí)宜，整個(gè)建筑風(fēng)格與周圍的現(xiàn)代建筑之間也缺乏有機(jī)的聯(lián)系，或是與城市的風(fēng)貌特色缺乏聯(lián)系，使得客站建筑的屋頂形象在環(huán)境建筑中顯得獨(dú)樹一幟，缺少與周邊建筑群體空間的關(guān)聯(lián)，使其與城市文脈缺乏必然的聯(lián)系。隨著新時(shí)期的鐵路客站設(shè)計(jì)對(duì)文化性的重視，在客站建筑的屋頂設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了像蘇州站這種將地方傳統(tǒng)建筑文化內(nèi)涵與現(xiàn)代建筑風(fēng)格有機(jī)融合的建筑作品。在這個(gè)作品中，既表達(dá)了客站建筑的時(shí)代精神，又體現(xiàn)了地域建筑的風(fēng)貌特色，將客站建筑文化意象充分融入到了建筑所在的環(huán)境氛圍之中。

3 客站屋頂環(huán)境適應(yīng)設(shè)計(jì)的案例

在具體的客站建筑屋頂設(shè)計(jì)案例中，蘇州站和拉薩站的建筑屋頂設(shè)計(jì)就從不同的角度對(duì)于建筑屋頂與環(huán)境相適應(yīng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索。

3.1 蘇州站屋頂與環(huán)境相適應(yīng)的設(shè)計(jì)特色

蘇州站位于蘇州新、老城區(qū)的交界點(diǎn)上。蘇州老城區(qū)是我國(guó)的歷史文化名城之一，凝聚著吳文化的精髓。蘇州站建設(shè)在這樣一個(gè)具有深厚歷史文化積淀的古城邊，在設(shè)計(jì)中必須考慮到傳統(tǒng)城市文化對(duì)現(xiàn)代建筑的影響。如何將建筑的空間尺度，建筑體量等充分融入到古城的城市環(huán)境中，并使其城市肌理與文脈得以延續(xù)等問題，是蘇州站建筑屋頂空間形象塑造的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

在蘇州站的屋頂設(shè)計(jì)中，通過吸取地方建筑傳統(tǒng)空間元素，將客站周邊建筑屋頂所呈現(xiàn)出的坡折形態(tài)，及由這些建筑屋頂群組成的院落式天井形態(tài)，抽象出棱形屋頂和院落式屋頂布局的屋頂形態(tài)表達(dá)語(yǔ)匯。利用將棱形元素與建筑屋頂空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形態(tài)相結(jié)合，按照與周邊建筑相適應(yīng)的尺度的有機(jī)組合，形成了看似多個(gè)坡形屋頂有機(jī)聚集而呈現(xiàn)的客站單體建筑的屋頂空間形態(tài)。這個(gè)客站屋頂通過在形態(tài)、體量、尺度、色彩等方面與周圍傳統(tǒng)建筑尋求協(xié)調(diào)，在建筑規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式、材料使用等方面與客站建筑功能要求相聯(lián)系，使得客站屋頂與所在環(huán)境相適應(yīng)，與既有城市肌理相融合。

蘇州站在對(duì)客站片區(qū)的建筑文化特色的表達(dá)中，摒棄了過去一些表達(dá)傳統(tǒng)建筑文化特色一定要使用傳統(tǒng)建筑材料的思維。在建造用材方面充分尊重客站建筑的功能技術(shù)要求，大量使用了適應(yīng)于技術(shù)要求的現(xiàn)代金屬材料及技術(shù)構(gòu)造方式。這種通過建筑形象聯(lián)系環(huán)境，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)服務(wù)功能需要的建筑方式，使蘇州站具有了傳統(tǒng)建筑文化與現(xiàn)代建筑技術(shù)的“神形”兼?zhèn)?，讓傳統(tǒng)建筑文化在傳承中獲得改進(jìn)與創(chuàng)新，符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)建筑的物質(zhì)和精神需要。

3.2 拉薩站屋頂與環(huán)境相適應(yīng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

拉薩站位于具有日照時(shí)間長(zhǎng)、太陽(yáng)輻射強(qiáng)、晝夜溫差大等環(huán)境氣候特點(diǎn)的高海拔地區(qū)。在拉薩站的設(shè)計(jì)中，通過對(duì)直接照射到建筑屋頂?shù)奶?yáng)輻射能的利用，降低了建筑運(yùn)行時(shí)對(duì)于其它形式輸入能源的依賴程度，提高了能源利用效率。

拉薩站通過在建筑屋頂恰當(dāng)?shù)厥褂锰?yáng)能集熱器，利用太陽(yáng)能集熱器與地暖系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)可以通過流體轉(zhuǎn)移太陽(yáng)輻射熱量的特點(diǎn)，一方面降低了白天太陽(yáng)熱輻射對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境造成的溫度偏高影響，另一方面也改善了夜晚大氣環(huán)境低溫對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境造成的溫度偏低的影響。該太陽(yáng)能集熱屋頂通過對(duì)太陽(yáng)能的適當(dāng)儲(chǔ)存——轉(zhuǎn)移——釋放，利用對(duì)生態(tài)位的平衡重建，避免了為使建筑室內(nèi)環(huán)境具有良好的熱舒適度，而要使用高耗能的建筑空調(diào)設(shè)備以維系這種熱舒適環(huán)境;通過重建的生態(tài)位，經(jīng)濟(jì)地改善了客站建筑的室內(nèi)環(huán)境條件，使建筑在與環(huán)境相適應(yīng)的技術(shù)措施下，達(dá)到了可持續(xù)發(fā)展式的良好建筑使用條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)鐵路客站建筑屋頂設(shè)計(jì)中的環(huán)境適應(yīng)性，宜從城市設(shè)計(jì)、建筑技術(shù)和文化表達(dá)三個(gè)主要方面著手。在宏觀層面應(yīng)從建筑屋頂設(shè)計(jì)與城市形象塑造的角度去使之相互有機(jī);在技術(shù)微觀層面宜將建筑屋頂作為一個(gè)環(huán)境生態(tài)位的調(diào)節(jié)裝置平衡客站建筑整體內(nèi)外環(huán)境間的差異;在人文表達(dá)層面宜將現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念與傳統(tǒng)建筑文化相融合，令富有地方特色的建筑文化得以傳承和創(chuàng)新。希望可以通過對(duì)鐵路客站建筑屋頂?shù)沫h(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，使客站建筑在物質(zhì)與精神兩個(gè)方面與所在環(huán)境相互協(xié)調(diào)，讓鐵路客站建筑在“以人為本”和“可持續(xù)發(fā)展”的核心理念下，在具體的屋頂部分的設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn)。

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［2］鄭健，沈中偉，蔡申夫.中國(guó)當(dāng)代鐵路客站設(shè)計(jì)理論探索［M］.人民交通出版社，2009

［3］吳良鏞.廣義建筑學(xué)［M］.清華大學(xué)出版社，1989

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