西方植物園展覽溫室建筑空間類型研究

任康麗 華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院教授

鹿 瑤 華中科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

植物園溫室起源于西方的保護(hù)地栽培，在簡陋的設(shè)施內(nèi)進(jìn)行植物的越冬保護(hù)，使植物在四季都能自然生長。西方最早的溫室栽培來自于羅馬哲學(xué)家盧修斯·阿奈烏斯· 塞內(nèi)卡（Lucius Annaeus Seneca）所記載的“利用云母片作為覆蓋物來保溫以栽培早熟黃瓜”[1]，這是人類最早用人工手段創(chuàng)造適宜植物生長的環(huán)境。隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，植物園展覽溫室已經(jīng)由栽培、研究植物生長環(huán)境，逐漸發(fā)展為具有公眾審美意義的公共場(chǎng)所。研究植物園展覽溫室的歷史及建筑形態(tài)對(duì)于植物文化的延續(xù)以及溫室空間的展示設(shè)計(jì)發(fā)展有著重要意義。

1 西方植物園展覽溫室歷史溯源及發(fā)展

1.1 植物園展覽溫室誕生——16世紀(jì)前溫室形態(tài)

15 世紀(jì)植物園已初具雛形，古羅馬人開始用盆栽在室內(nèi)中庭營造溫馨氛圍。古埃及皇后海茨海珀（Hatsheput）的墓穴壁畫中也記載著用植物盆栽裝飾室內(nèi)的場(chǎng)景；古巴比倫國王那布卡那亞二世（NebuchadnezzarII）常以植物栽種在容器中，裝飾空中花園。這些記載可以稱為植物作為室內(nèi)綠化的最早形式。在12 世紀(jì)《亞當(dāng)?shù)纳衩亍分忻枥L天堂位在高處的地方充斥著各式各樣生機(jī)勃勃的花草果樹，說明此時(shí)人們已經(jīng)開始有意識(shí)地營造植物種植培育的環(huán)境。15 世紀(jì)，富人們喜愛在莊園中種植柑橘，為免其受凍而建造溫室來增長保存時(shí)間。一直到17 世紀(jì)，這種溫室規(guī)模逐漸擴(kuò)大，出現(xiàn)展覽溫室最典型建造形式—柑橘溫室(Orangery)。1545 年，世界上第一個(gè)植物園在意大利帕多瓦（Padova）建成，這時(shí)植物園展覽溫室開始成為植物園的重要組成部分。1559年，法國植物學(xué)家查爾斯·尼柯爾（Jules Charles）在荷蘭萊頓設(shè)計(jì)出第一座實(shí)用植物園溫室?！半S著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，人們對(duì)于文化的傳承以及植物的保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，開始研究和致力于創(chuàng)造更加專業(yè)、全面的植物園展覽溫室?！盵2]

1.2 植物園展覽溫室發(fā)展——17至19世紀(jì)溫室建筑結(jié)構(gòu)

進(jìn)入17 世紀(jì)，由于歐洲工業(yè)革命的迅速發(fā)展，各類建筑新型材料的發(fā)明推進(jìn)了溫室建造效率，同時(shí)提升了建筑結(jié)構(gòu)的更新。高透光性的薄板玻璃被發(fā)明，開始大量運(yùn)用于展覽溫室的建造。1688 年灌注滾動(dòng)法的出現(xiàn)使生產(chǎn)玻璃的效率得到提升，植物園展覽溫室開始出現(xiàn)玻璃全覆蓋的溫室頂部，透光性增強(qiáng)，植物即使在冬季也能吸收充足的光和熱。與此同時(shí)，鑄鐵也逐漸替代木材成為主要結(jié)構(gòu)材料。18 世紀(jì)出現(xiàn)歐洲最大的植物收集中心—拉肯溫室花園，溫室具備展覽性功能。19 世紀(jì)溫室建筑在覆蓋系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)材料和加熱系統(tǒng)方面都有了重大提升，展覽溫室建造發(fā)展進(jìn)入黃金時(shí)代。大部分展覽溫室用鑄鐵替換木材作為溫室結(jié)構(gòu)材料的主要承重構(gòu)件，同時(shí)熟鐵被應(yīng)用在頂部結(jié)構(gòu)和窗條上；建筑材料鋼的出現(xiàn)使結(jié)構(gòu)更為輕巧、跨度更大的溫室設(shè)計(jì)建造成功；蒸汽鍋爐的使用使溫室加熱系統(tǒng)發(fā)生重大變革，英國成為當(dāng)時(shí)展覽溫室發(fā)展的主導(dǎo)國家。

1846 年法國香榭麗舍大道上建起“冬季花園”，溫室開始具備娛樂休閑功能。1848 年，英國邱園棕櫚溫室建造成功，植物園展覽溫室第一次向公眾開放，它也是世界上最早的穹頂式溫室之一。1851 年，倫敦世界博覽會(huì)水晶宮(Crystal Palace)建成，它是最早人流比較集中的世界范圍內(nèi)集中展覽的大型溫室。

1.3 植物園展覽溫室繁榮——20世紀(jì)至今展覽溫室建筑創(chuàng)新

“20 世紀(jì)展覽溫室全面走向現(xiàn)代化，發(fā)展理念逐步由研究型的展覽溫室轉(zhuǎn)變?yōu)楣_展覽型的室內(nèi)公共場(chǎng)所，人類的觀念從開發(fā)自然轉(zhuǎn)為保護(hù)自然?！盵3]為使植物生長在更加接近自然的環(huán)境中，展覽溫室建筑的造型與功能分區(qū)開始更加多樣化。2001 年英國伊甸園溫室建成，它是由8 個(gè)充滿科幻色彩的巨大蜂巢式穹頂建筑構(gòu)成，每4 個(gè)一組，分區(qū)細(xì)致，它收集的植物真實(shí)展現(xiàn)出熱帶雨林和地中海氣候條件的植物群落面貌，集植物、生態(tài)、歷史、文化為一體，以展示人類和植物的關(guān)系以及人類如何利用植物來實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。“除此之外，20世紀(jì)以來，展覽溫室在建筑風(fēng)格、結(jié)構(gòu)材料、智能設(shè)備、能耗減控等方面也有所提升，它更加注重展示人類和植物的關(guān)系以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，成為建筑、園藝、美學(xué)與現(xiàn)代科技的完美結(jié)合，這將成為展覽溫室未來的發(fā)展方向之一?！盵4]

2 西方植物園展覽溫室建筑空間造型分析

2.1 穹頂式展覽溫室空間可容性

穹頂式展覽溫室頂部多為彎曲開敞的弧線造型，這種曲面屋頂能更好的承載雪的重壓、讓陽光更好地垂直射入室內(nèi)。它跨度大、無梁柱，便于體量高大植物種植，可容性很強(qiáng)。美國舊金山植物園溫室、美國圣保羅市的科莫公園（Como Park）溫室等植物園展覽溫室都采用了這種穹頂式的溫室構(gòu)造。隨著建造材料越來越豐富，金屬網(wǎng)架結(jié)構(gòu)被更多地運(yùn)用到穹頂式溫室建造中。

2.2 三角斜頂展覽溫室屋頂透光性

三角斜頂展覽溫室主要以屋面為三角形的大斜面，立面是直立或斜的形態(tài)或根據(jù)地域和功能需求作相應(yīng)的調(diào)整，這種屋面能使溫室光照達(dá)到最大功效，透光性極好。三角斜頂展覽溫室最開始起源于一般性連棟式生產(chǎn)溫室，后為了提高展覽溫室透光性，溫室造型由圓柱形、圓錐形結(jié)構(gòu)形式演變?yōu)槿切涡蔽蓓斒降臏厥摇Ｗ顬橥怀龅睦邮怯柺客蹂鷾厥?，?0個(gè)相同方向的斜屋面組成的一個(gè)溫室建筑群，通風(fēng)和透光性能優(yōu)越，成為目前功能性和藝術(shù)性結(jié)合較好的溫室之一。三角斜頂展覽溫室透光性強(qiáng)，建造成本低，如今也越來越多地被運(yùn)用于展覽溫室的建造中。

2.3 矩形展覽溫室組合模式延展性

矩形展覽溫室平面布局簡單，建筑形式棱角分明，以硬朗的直線條為主要設(shè)計(jì)元素。其建設(shè)成本低，非常適合建造組合成溫室建筑群體，具有相當(dāng)大的延展性。隨著展覽溫室種植植物種類越來越復(fù)雜，以及植物的多樣性設(shè)計(jì)，所需要的植物生存條件也出現(xiàn)許多差異。鄰近的生態(tài)環(huán)境在矩形組合空間的溫室中可以帶來便捷性。如美國芝加哥植物園中溫室群的建立，外形由矩形組合，結(jié)構(gòu)相似，但內(nèi)部濕度、溫度等植物的生長條件各不相同，滿足了多種植物群種的生長。

3 西方展覽溫室展示設(shè)計(jì)未來發(fā)展趨勢(shì)

3.1 文化藝術(shù)在展覽溫室中的共融

在植物與人類協(xié)同發(fā)展的今天，人們更注重植物與文化藝術(shù)的交融，尋找植物背后的內(nèi)涵。創(chuàng)造更有藝術(shù)感染力的展覽溫室建筑空間，以及強(qiáng)調(diào)科普展示和社會(huì)行為活動(dòng)，成為植物園展覽溫室設(shè)計(jì)的重要趨勢(shì)。西雅圖的亞馬遜球體溫室（Amason Spheres）成為當(dāng)下集會(huì)議、休閑、研究為一體的設(shè)計(jì)典范；巴黎植物園依托于法國國家自然歷史博物館的背景，將文化、科普、教育與植物展覽相融合，設(shè)計(jì)出具有當(dāng)代理想型的植物園空間環(huán)境。除此之外，世界各地也出現(xiàn)越來越多的主題植物展覽溫室，通過不同的種植手法，展現(xiàn)出形態(tài)各異的植物藝術(shù)展，實(shí)現(xiàn)展植物與藝術(shù)的共融。

3.2 生態(tài)認(rèn)知在展覽溫室中的體現(xiàn)

如今溫室的展示形式已經(jīng)不僅僅局限于對(duì)植物、群落、生態(tài)環(huán)境的了解，更多的是對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的理解。植物、動(dòng)物、人類、地域、文化之間的互相關(guān)聯(lián)，成為植物園中基本的地球生態(tài)系統(tǒng)鏈。由于室內(nèi)場(chǎng)館空間有限，往往借助一些高新技術(shù)或燈光等拓展人在室內(nèi)場(chǎng)景中的探索與互動(dòng)，以增強(qiáng)人與地球生態(tài)環(huán)境的真實(shí)認(rèn)知體驗(yàn)。英國邱園設(shè)計(jì)了一個(gè)名為攀爬架（Climbers and Creepers）的聲光電模擬探索游戲，模擬食肉植物，激發(fā)人們?nèi)ヌ剿髯匀唤绲奶厥忸愋椭参?，讓人們?cè)诨?dòng)創(chuàng)造中享受樂趣。借助獨(dú)特的多媒體展示形式，將藝術(shù)、科技和自然環(huán)境融為一體，使游客體驗(yàn)到沙漠中不一樣的光影世界。

3.3 多維技術(shù)在植物園溫室中的創(chuàng)新

隨著技術(shù)的進(jìn)步，材料的日新月異，對(duì)于展覽溫室室內(nèi)控制、植物環(huán)境、展示方式等各方面都有了多維的技術(shù)突破。例如展覽溫室的室內(nèi)控制越來越趨向于智能化，無論是對(duì)于光照、溫度還是濕度的調(diào)節(jié)，都更加精準(zhǔn)。系統(tǒng)的控制不再僅僅依賴于人們的既往經(jīng)驗(yàn)，也無需過多的人為干預(yù)，而是對(duì)實(shí)時(shí)室內(nèi)環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)定條件，以及運(yùn)行過程中的經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行調(diào)整，以降低人工成本，減少行為誤差。

對(duì)于已經(jīng)滅絕、無法呈現(xiàn)實(shí)體的植物收藏，通過網(wǎng)絡(luò)三維虛擬展覽形式呈現(xiàn)， 結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、三維虛擬技術(shù)模擬展示溫室內(nèi)場(chǎng)景。展覽溫室既是生態(tài)文明的產(chǎn)物，也應(yīng)成為綠色、可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)典范?！霸谌鐣?huì)、全人類積極運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)的當(dāng)下，植物園展覽溫室只有不斷創(chuàng)新發(fā)展理念、不斷突破先進(jìn)技術(shù)、不斷引入新優(yōu)產(chǎn)品、不斷提升文化內(nèi)涵，才能在時(shí)代的浪潮中堅(jiān)挺地脫穎而出?！盵5]

4 結(jié)語

展覽溫室設(shè)計(jì)發(fā)展變革不僅代表植物園建造水準(zhǔn)高度，更能反映出一個(gè)城市科技水平與文化取向?！爸参飯@已是當(dāng)代城市文明的一個(gè)組成部分，它是展示植物多樣性的研究機(jī)構(gòu)，同時(shí)它將是城市中生態(tài)環(huán)境、文化教育和植物景觀融為一體的綠色多功能環(huán)境空間?！盵6]展覽溫室作為植物園內(nèi)最重要的展區(qū)，不僅在造型設(shè)計(jì)上需風(fēng)格獨(dú)特，而且其室內(nèi)空間也需要先進(jìn)的設(shè)備，在管理空間上也需要科學(xué)合理的程序。隨著科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新飛躍，人類會(huì)更加注重植物在展覽溫室中的自然延續(xù)性生長，以及可持續(xù)性發(fā)展。單純的植物景觀展示觀念將被不斷拓展更迭的生態(tài)文明、信息技術(shù)所改變，植物園將成為現(xiàn)代城市文明和進(jìn)步的重要標(biāo)志。