末日化世界中的新型建筑

美國近十年來最大的山火、印尼傷亡慘重的海嘯、引發(fā)福島核泄漏事故的地震等自然災(zāi)害發(fā)生得越來越頻繁，我們仿佛離啟示錄中預(yù)言的世界末日越來越近了。毀滅性的天氣事件已經(jīng)成為了新常態(tài)，自然愈加喜怒無常，讓世界各國都付出了沉重的代價。然而，新一代的建筑師和設(shè)計師正在創(chuàng)造能夠應(yīng)對極端環(huán)境和持續(xù)壓力的基礎(chǔ)設(shè)施和建筑。下面，讓我們一起來了解下生活在一個日益末日化世界里的創(chuàng)新性方法。

挑戰(zhàn)：干旱

位置：摩洛哥波特蒙茲蓋達(dá)山

霧氣收集器?

在過去，住在撒哈拉沙漠附近的居民每天要趕著驢、花幾個小時取水，但是一種新的霧氣收集系統(tǒng)正在改變這一狀況。自2007年開始，德國非營利性機(jī)構(gòu)“水基金會”就贊助支持霧氣收集器的研發(fā)，德國工業(yè)設(shè)計師彼得·特維恩最終在撒哈拉沙漠附近的摩洛哥（該地區(qū)降雨量小，但卻山霧繚繞）開發(fā)并建成了第一款標(biāo)準(zhǔn)霧氣收集系統(tǒng)。該系統(tǒng)的形態(tài)像蜘蛛網(wǎng)一樣，網(wǎng)面和框架材料都十分結(jié)實，可以抵御120千米/小時的風(fēng)，而且安裝方便，不消耗任何能源，只需要很少的維護(hù)成本。收集到的霧水會滴入25千米長的管道，然后直接進(jìn)入70多個家庭的水龍頭。隨著氣候變化，全球降雨模式也在改變，這種創(chuàng)新的飲用水解決方案將變得越來越重要。

挑戰(zhàn)：海平面上升

位置：美國紐約市

靈活防波堤?

史坦頓島南岸位于美國紐約的港口區(qū)域，非常容易受到海浪的侵蝕。隨著時間的推移，生長著牡蠣的礁石逐漸減少，南岸海灘更多地暴露出來。2012年的桑迪颶風(fēng)是紐約市歷史上最致命的颶風(fēng)之一，此次災(zāi)難共有43名遇難者，其中有一半以上是在史坦頓島遇害的。桑迪颶風(fēng)災(zāi)害發(fā)生后，美國城市住宅開發(fā)機(jī)構(gòu)發(fā)起了一項城市改造工程，并為此舉辦了一場設(shè)計競賽，SCAPE公司的“靈活防波堤”就是獲獎設(shè)計之一。該公司計劃建造一條圍繞海岸的防波堤，這條1.2千米長的防波堤由碎石和混凝土組成，用于抵御史坦頓島南岸洶涌的海浪，同時該結(jié)構(gòu)有利于形成天然的礁石和牡蠣養(yǎng)殖場。

挑戰(zhàn)：電力故障

位置：全球

電動汽車為電網(wǎng)供能?

事實證明，安裝在道路兩側(cè)的太陽能電池并不能儲存很多的電能，尤其是在陰天的時候。由于電動汽車基本上是安裝在輪子上的蓄電池，所以有專家提出，電動汽車可以被用來給電網(wǎng)供能。當(dāng)車主白天工作的時候，他們的車可以在太陽能發(fā)電場充電，然后車主可以將多余的電量賣給電網(wǎng)，同時獲得一些金錢獎勵。由于通常夜間的風(fēng)力更大，改造過的電動汽車也可以將這種能量轉(zhuǎn)換成可儲存的電能，并在第二天使用。聯(lián)網(wǎng)電動汽車的影響是十分深遠(yuǎn)的，美國加州勞倫斯伯克利國家實驗室的研究人員認(rèn)為，到2020年，加州能源的33%將由可再生能源提供，這可以通過使用電動汽車作為儲存手段來實現(xiàn)。

挑戰(zhàn)：破爛的建筑

位置：全球

自修復(fù)混凝土?

大氣中高濃度的二氧化碳其實會加速混凝土的老化變質(zhì)。當(dāng)二氧化碳滲入一個建筑結(jié)構(gòu)中時，它會與水泥中的水分和氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，使水泥出現(xiàn)裂痕，讓水泥包裹的鋼筋暴露出來，鋼筋也更易生銹。幸運的是科學(xué)家們研究出了自修復(fù)混凝土，它能夠在裂痕產(chǎn)生后，自動填補(bǔ)裂痕。自修復(fù)混凝土有許多種類。例如，荷蘭代爾夫特工業(yè)大學(xué)的環(huán)境科學(xué)家亨克·約恩克在混凝土中嵌入了氮、磷、乳酸鈣和一種能夠產(chǎn)生石灰石（主要成分為碳酸鈣）的細(xì)菌。正常情況下，細(xì)菌處于休眠狀態(tài)，出現(xiàn)裂縫后，空氣和水分會使細(xì)菌激活，細(xì)菌會消耗乳酸鈣，生產(chǎn)石灰石，將裂縫封閉起來。

挑戰(zhàn)：洪水

位置：丹麥哥本哈根

街道上漏水的石板?

在暴風(fēng)雨期間，由于城市里的地面不能透水，過多的雨水就會蓄積起來，造成洪水的暴發(fā)。為了解決這個問題，丹麥的一家建筑公司研發(fā)了氣候適應(yīng)路面，這是一種能夠收集和分配雨水的模塊化鋪裝系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，路面上鋪的石板與普通石板差不多，只是表面有許多小的圓孔，這些圓孔會將雨水引入與地面平行的凹糟通道中，通道會將收集到的水運送到附近透水的土地上，比如：灌溉公園的草坪。2018年，該公司已經(jīng)對哥本哈根的部分人行橫道進(jìn)行了翻新，以測試該鋪裝系統(tǒng)的效果。不過，試驗階段還沒結(jié)束，多倫多和其他一些城市就已經(jīng)訂購了漏雨的地面石板。

挑戰(zhàn)：電力故障

位置：日本東松島市

智能微電網(wǎng)?

2011年，災(zāi)難性的地震和海嘯導(dǎo)致福島核電站熔毀后，附近的東松島市在進(jìn)行災(zāi)后重建工作時，吸取了經(jīng)驗教訓(xùn)，決定建立一個本地化、可再生的電力系統(tǒng)。例如，政府將一個廢棄的公園改造成了太陽能生產(chǎn)場，可以為600戶家庭提供足夠的能源。小鎮(zhèn)還建造了一個可備用的微電網(wǎng)，它可以為整個地區(qū)提供數(shù)小時的電力，或為醫(yī)院和社區(qū)建筑提供數(shù)日的電力。目前該市25%的電力已經(jīng)由當(dāng)?shù)毓┙o。

挑戰(zhàn)：地震

位置：日本東京

抗震的摩天大樓?

日本位于地震最活躍的構(gòu)造板塊交界處，每年地震總次數(shù)超過1500次。與此同時，日本建筑師開創(chuàng)了許多新的技術(shù)來穩(wěn)定摩天大樓。例如，位于東京的54層建筑——森大廈的內(nèi)部就包含192個充油的液壓避震器，避震器內(nèi)部的傳感器可以檢測到微小的振動，并產(chǎn)生相反方向的阻尼力。（當(dāng)我們以一固定的速度壓縮或拉伸避震器時，其所產(chǎn)生的阻力就稱為阻尼力。）目前，日本建筑師和工程師們還在持續(xù)推動著抗震技術(shù)的發(fā)展，他們可以利用任何東西制造工程避震器，從隔震軸承到高強(qiáng)度碳纖維。

挑戰(zhàn)：龍卷風(fēng)

位置：美國密蘇里州 喬普林

抵抗風(fēng)暴的住宅?

2011年，一場5級的多漩渦龍卷風(fēng)橫掃了美國密蘇里州的喬普林，造成161人死亡，這是美國歷史上最致命的龍卷風(fēng)之一。隨著城市的重建，加拿大多倫多的Q4建筑事務(wù)所設(shè)計了一套概念住宅，它能夠最大程度地保障房主的人身和財產(chǎn)安全。

挑戰(zhàn)：山火

位置：筑波

檢驗材料的“火龍”?

實際上，檢測材料的耐燃性是一件非常困難的事，因為在不燒毀實驗室的情況下，科學(xué)家很難制造出模擬真實森林大火強(qiáng)度的火焰。不過，最近美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所開發(fā)出了“火龍”（正式名為火焰生產(chǎn)器）。它是一個直徑為300毫米、高1.5米的管狀裝置，里面填充了木屑，兩個丙烷燃燒器可以將木屑點燃。將“火龍”與位于日本筑波的火災(zāi)研究風(fēng)洞結(jié)合使用，測試人員可以制造移動速度為每秒10米的火堆，這使研究人員能夠模擬自然條件下的火災(zāi)情況，比如：沖向城市地區(qū)的野火?！盎瘕垺笨梢杂糜谀腿嘉蓓?shù)母倪M(jìn)實驗和測試防止余燼進(jìn)入建筑通風(fēng)口的網(wǎng)格尺寸。

可移動的地基?

位于高處的房子能夠避開洪水的侵襲，因此，荷蘭建筑師科恩·歐道斯在荷蘭、迪拜和中國設(shè)計了漂浮住宅，這些住宅可以上升，以躲避洪水。其中一些房屋建立在液壓舉升系統(tǒng)之上，舉升系統(tǒng)可以將房屋升高到12米以上，而且高處的房屋即使在250千米/小時的大風(fēng)中也能保持穩(wěn)定。

防水的基礎(chǔ)設(shè)施?

英國巴卡建筑事務(wù)所在泰晤士河的一個小島上建造了一座水陸兩用的住宅，它有一個能夠起到洪水預(yù)警作用的露臺花園。整個房屋像船塢一樣漂浮在河面上，當(dāng)洪水來襲的時候，水壓可以讓房子輕輕浮起。此時，房屋內(nèi)所有的設(shè)備會通過“大象線纜”與外界保持連接，“大象線纜”是可以輸送電力、水和污水的靈活管道。

自給自足的浮屋?

由美國摩弗西斯建筑事務(wù)所設(shè)計的浮屋擁有自供水和自供暖系統(tǒng)。它特殊的傾斜屋頂可以將雨水收集起來，排入蓄水池，雨水經(jīng)過蓄水池中的過濾系統(tǒng)便可以飲用了;地源熱泵系統(tǒng)通過循環(huán)的空氣與地層淺表的熱量交換，來加熱或冷卻室內(nèi)。

挑戰(zhàn)：干旱

位置：美國德州圣安東尼奧

存儲水的灌溉系統(tǒng)?

在氣候變化越來越嚴(yán)峻的今天，傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)有了新的用途。艾西奇亞斯灌溉系統(tǒng)來源于西班牙，后來隨著西班牙移民傳入美洲，它是一個人造的運河網(wǎng)絡(luò)，就像分支繁多的河流一樣，有些分支會將多余的水引入地下，儲存數(shù)月之久。由于全球變暖，水庫面臨著蒸發(fā)的風(fēng)險。2015年，美國農(nóng)業(yè)部開始資助建造艾西奇亞斯灌溉系統(tǒng)，來作為水庫的替代方案。

挑戰(zhàn)：洪水

位置：全球

漂浮的房屋?

日益頻繁的颶風(fēng)、海嘯等自然災(zāi)害，使許許多多的家庭流離失所。意識到了這一問題，建筑師們開始在全球范圍內(nèi)建造漂浮的房屋和水陸兩用的房屋，上面是其中一些房屋的特征。

挑戰(zhàn)：洪水

位置：全球

紅樹林大壩?

除了城市以外，低洼的農(nóng)場也非常容易受到洪水的影響。紅樹林是一種很好的天然防御機(jī)制，可以抵御不斷上升的水位。紅樹林的根系可以在保持土壤、減少侵蝕的同時，保持空氣流通，增加排水。但在許多地方，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)早已遭到破壞。匈牙利設(shè)計團(tuán)隊構(gòu)想出了一個模塊化的網(wǎng)狀混凝土邊框結(jié)構(gòu)，作為紅樹林樹苗的生長基地，該人造地基會一直支撐樹木，直到它們形成天然的大壩。