符合地形建筑的成本節(jié)省和可持續(xù)性分析

王子瑜

（紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)，紐卡斯?fàn)?NE11TT）

符合地形的建筑物是否會更加節(jié)省資源并更具可持續(xù)性？建筑是面向人類、服務(wù)人類的，并與人類的各個方面融為一體。設(shè)計建筑物時，必須考慮地形的影響。建筑與地形之間的關(guān)系是密不可分的，地形對建筑的影響不容忽視。建筑在很大程度上與環(huán)境的創(chuàng)造和地形的形式有關(guān)。不同的地形可以創(chuàng)建不同的建筑形式，并且建筑物還可以利用地形的優(yōu)勢來增強(qiáng)建筑物本身的含義。當(dāng)然，不同的地形也將導(dǎo)致建筑物花費不同級別的資源并產(chǎn)生不同級別的成本投入，這也將影響后續(xù)的維護(hù)。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，可持續(xù)性問題越來越引起人們的關(guān)注，可持續(xù)性建設(shè)也日益成為人們關(guān)注的話題。選擇不同的地形也會對建筑物的可持續(xù)性產(chǎn)生一定的影響。好的地形環(huán)境可以使建筑物更好地利用自然環(huán)境，從而替換一些硬件設(shè)施，減少環(huán)境污染，并使建筑物更具可持續(xù)性。但是，并非所有符合地形的建筑物都可以節(jié)省資源，甚至可以提高資源的利用。

1.地形對建筑物的成本效益和可持續(xù)性的影響

1.1 不同行業(yè)對地形的定義

不同行業(yè)對地形的定義是不同的。正如Lane指出的那樣，地形被視為土地的一種形式[1]。實際上，大多數(shù)時候，物理學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家使用“地形”一詞,但有時地形是一個相對模糊的概念[2]，人們無法準(zhǔn)確定義地形。有時，它也是軍事戰(zhàn)略家使用的術(shù)語。地形在軍事上起著重要作用，擅于利用地形的軍事戰(zhàn)略家可以在不浪費任何軍事資源的情況下贏得戰(zhàn)爭?？梢哉f，地形是軍事成功的重要原因。對于建筑師而言，地形就像畫家畫布上的原始顏色一樣，所有顏色和圖案都必須基于該顏色。建筑師可以根據(jù)不同的地形進(jìn)行設(shè)計，可以選擇適宜地形并利用地形的優(yōu)勢進(jìn)行建造，也可以更改原始地形來設(shè)計更獨特的建筑。當(dāng)然，成本是建筑設(shè)計中不可忽視的問題。人們消耗一定數(shù)量的資源用于生產(chǎn)、運(yùn)營或?qū)崿F(xiàn)某些目標(biāo)，這些消耗的資源將成為成本。但是，隨著發(fā)展，成本的概念和內(nèi)涵也在不斷變化。成本可以是經(jīng)濟(jì)成本或環(huán)境成本。建筑設(shè)計的經(jīng)濟(jì)成本不僅應(yīng)考慮施工前和施工期的成本，還應(yīng)考慮后期的維修成本。建筑物的環(huán)境成本是指建筑物對環(huán)境的消耗以及對周圍生態(tài)的破壞程度。建筑設(shè)計成本的波動將受到地形的影響。可持續(xù)發(fā)展是保護(hù)環(huán)境和融入自然的一種表達(dá)。建筑物可持續(xù)性的提高可能是由于建筑師對地形的合理使用，建筑物可持續(xù)性的下降也可能是受地形影響。本文辯證性地證明，由于建筑物的地形選擇和使用計劃不同，適合地形的建筑物可能更可持續(xù)地節(jié)省成本，或者可能更昂貴，需要花費更多的錢。

1.2 符合地形的建筑物的成本效益和可持續(xù)性現(xiàn)狀分析

地形與建筑物之間的關(guān)系是密不可分的，建筑物的成本也將受到地形的影響。正如Joseph等人所提到的，局部地形造成的材料和生產(chǎn)率差異會影響建筑成本[3]。關(guān)于符合地形的建筑物是否更具成本效益和可持續(xù)性存在一定爭議。有人認(rèn)為，如果建筑物能更好地符合地形，則建筑成本將降低。Gasca 等人提到，地形的特點對建筑物和道路的設(shè)計有很大的影響，因為不同的本地材料的可用性和性能會對地形產(chǎn)生影響[4]。遵守地形將在一定程度上降低難度和成本。如今，每個地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展意義都不盡相同，可持續(xù)發(fā)展的概念取決于當(dāng)?shù)氐奈幕乩韀5]，可持續(xù)發(fā)展就像一個路標(biāo)，引導(dǎo)著人們。正如Markku所提到的那樣，社會對可持續(xù)發(fā)展的追求在構(gòu)建環(huán)境之美和促進(jìn)可持續(xù)思維方面確實具有一定的指導(dǎo)作用[6]，地形可以幫助人們提高可持續(xù)性的價值，地形對建筑物的可持續(xù)性有一定影響。遵循地形的建筑物可以利用地形帶來的環(huán)境優(yōu)勢來改善可持續(xù)性。當(dāng)然，從另一個角度看，有些人認(rèn)為符合地形的建筑物不一定節(jié)省成本，而且可能會投入更多的資金進(jìn)行建設(shè)和維護(hù)。正如Rene等人提到的，在建筑施工過程中，陡峭的地形將給運(yùn)輸帶來很大的困難，而高昂的運(yùn)輸成本將影響整棟建筑的建設(shè)成本[7]。由于建筑物的用途不同，建筑物獲得的經(jīng)濟(jì)利益要求也不同，投資者地勢的選擇也不同，因此，成本也不同。在下面的案例分析中，將顯示符合地形的建筑物可能更具成本效益且更綠色。同樣，由于其他原因，符合地形的建筑物也可能需要更多的資金。

2.案例分析

2.1 案例一：中國窯洞

一些符合地形的建筑物可以節(jié)省更多資源，并減少建筑和維護(hù)成本。在建筑設(shè)計中，我們根據(jù)項目的性質(zhì)、規(guī)模和地形特點，結(jié)合企業(yè)的實際情況、現(xiàn)有的施工能力和技術(shù)水平，進(jìn)行精心修改和設(shè)計，選擇經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)的施工方案，以盡量縮短工期，降低成本。在設(shè)計和建造符合地形的建筑物時，無需對原始地形進(jìn)行大規(guī)模更改，這將大大減少資金的投入。例如：中國“窯洞”建筑，如圖1所示。圖1是一棟符合地形的典型建筑。黃土高原覆蓋中國中部和北部大部分地區(qū)，大部分地形都是起伏的丘陵，海拔在1,000米至2,000米之間。中國的黃土高原是一個相對欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，那里90%的人居住在不同形式的洞穴住宅中。黃土高原的大部分表面都覆蓋著黃土，只有少數(shù)是巖石山。這些黃土的厚度各不相同，較厚的可以達(dá)到200米。由于這一獨特的地形，它為建造洞穴住宅奠定了基礎(chǔ)。在黃土高原上漫步時會發(fā)現(xiàn)，洞穴住宅就像天然裝飾一樣，與整個黃土高原融為一體。以中國陜西北部地區(qū)為例，黃土高原的特點是陜北土壤稠密，地下水位低，因此，以窯洞為住宅。洞穴住宅分為三種類型：懸崖型、基坑型和磚型。懸崖式的洞穴房屋是逐層開挖的，通常沿著山脈和溝渠的側(cè)面?？邮蕉囱ǚ课萦型ㄐ衅碌?，在地面上挖洞，并在3或4個側(cè)面開挖洞穴以供居住。在平坦的地面上，人們只能看到院子里的樹木，而看不到房屋。大多數(shù)磚砌的窯洞是獨立的窯洞。如果找不到合適的發(fā)掘地點，當(dāng)?shù)厝藙t使用當(dāng)?shù)氐耐僚骱痛u塊砌成洞穴房屋，并用泥土覆蓋，以便在完工后保持溫度。盡管洞穴房屋的外觀相對簡單，但并不粗糙。由于外界溫度對其影響不大，這種洞穴具有冬暖夏涼的特點。洞穴開挖形成的空間是一個水平孔，不需要復(fù)雜的施工技術(shù)，并且后期維護(hù)相對簡單。因此，這種類型的住所不僅建設(shè)經(jīng)濟(jì)成本低，而且維護(hù)成本也低。洞穴民居巧妙地利用了地形的優(yōu)勢，并在順應(yīng)地形的基礎(chǔ)上保護(hù)環(huán)境，大大節(jié)省了建設(shè)和維護(hù)成本。所以，根據(jù)不同的地形來建造適合該地形的建筑物，并巧妙地利用該地形，這的確可以在一定程度上降低經(jīng)濟(jì)成本。

圖1 洞穴住宅

2.2 案例二：肯尼亞紅辣椒住宅

符合地形的建筑物可能更具可持續(xù)性。日益嚴(yán)重的環(huán)境問題使人們越來越關(guān)注可持續(xù)性?？沙掷m(xù)建筑的概念是減少對環(huán)境的影響，相互尊重并與環(huán)境建立聯(lián)系，并為居民提供舒適、健康的生活環(huán)境。減少能源和水的消耗，減少污染并保護(hù)生態(tài)環(huán)境是可持續(xù)建筑的主要目標(biāo)。建筑師選擇不同的建筑方法和建筑物的地形，這將對建筑物的可持續(xù)性產(chǎn)生一定的影響。例如：肯尼亞的一個紅辣椒屋，如圖2所示。該建筑位于拉姆島，緊貼著周圍的森林，并與植物完美融合，是一棟適合地形的綠色建筑。在設(shè)計過程中，該建筑僅占據(jù)森林中的空隙，盡量保留周圍的原始樹木，并努力平衡建筑物與自然之間的關(guān)系。盡管建筑物的可用位置受到很大限制，但整個建筑物仍具有陽光和涼爽的戶外休息空間。建筑物的屋頂是馬庫蒂的建筑風(fēng)格，并且屋頂是一個獨立實體。巨大的屋頂和紅辣椒屋精細(xì)的布局是合理匹配的，這不僅使建筑物能夠完美地呼應(yīng)周圍的環(huán)境，還降低了人們活動空間的溫度。該建筑與東南部的海灘接壤，周圍是植被，這些植被主要是紅樹林，植被的中央部分是有效的開放空間，自然的地形和植被營造出舒適的居住環(huán)境，而建筑物的空間則由自然環(huán)境創(chuàng)造和維護(hù)。整個設(shè)計使用樹木營造出自然的陰影，為了最大程度地減少對環(huán)境的影響并確保低碳，大多數(shù)建筑材料都是當(dāng)?shù)夭牧?，例如，海灘上的木頭和珊瑚石。由于拉姆島的地理位置，日平均溫度會更高，并且有充足的陽光。因此，利用地形帶來的環(huán)境優(yōu)勢，紅辣椒屋使用了太陽能發(fā)電，以減少能量消耗。為了解決室內(nèi)溫度過高的問題，窗戶被設(shè)計成穿過開放空間進(jìn)行通風(fēng)，從而使海風(fēng)進(jìn)入房間以降低房間的溫度。這些來自地形優(yōu)勢的方法使建筑物具有可持續(xù)性?？梢钥闯觯匦慰梢詾榉课輲砀嗫沙掷m(xù)的空間。

圖2 肯尼亞紅辣椒館

2.3 案例三：上海深坑酒店

相反，符合地形的建筑物可能更昂貴且不可持續(xù)。盡管地形會在一定程度上影響建筑物的成本，但由于建筑物的用途不同，所需的經(jīng)濟(jì)回報也會有所不同，設(shè)計師選擇的地形也會有所不同。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，投資者可以選擇難以建造的地形以達(dá)到意想不到的建筑效果，并為將來的高經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。例如：中國上海的世茂深坑酒店，如圖3所示。該酒店位于上海的松江國家風(fēng)景區(qū)。最初，它是一個采石場，經(jīng)過長時間的開采，形成了一個深約1,000米的深坑[8]。為了將這個項目建成一個世界建筑奇跡，開發(fā)人員聘請了由迪拜阿拉伯世界頂級設(shè)計師馬丁·喬克曼領(lǐng)導(dǎo)的阿特金斯團(tuán)隊來進(jìn)行設(shè)計。深坑中的巖石主要是安山巖，世界范圍內(nèi)安山巖的特征是不同的，建筑物所在的安山巖具有特殊的機(jī)械性能，是建筑物的垂直基礎(chǔ)和傾斜基礎(chǔ)[9]。深坑酒店地上三層，地下十七層，水下一層，里面有不同的娛樂項目，包括天然室內(nèi)花園、大型景觀瀑布和各種海濱房屋。該酒店位于海拔65米的高度，它遵循自然環(huán)境，與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計理念不同，不向天空發(fā)展，它在地下80米處開辟了一個建筑空間，并與深坑的懸崖相連。酒店建筑面積61087平方米，設(shè)計預(yù)算3000萬元。由于酒店的特殊地形，在施工過程中面臨許多問題。例如：有必要檢測建筑物周圍的巖壁，以確保整個巖石都能支撐整個建筑物。由于現(xiàn)場條件復(fù)雜，巖石風(fēng)化程度不同，給施工帶來一定困難，需要時間和經(jīng)濟(jì)投入來解決。由于地形結(jié)構(gòu)原因，無法使用起重機(jī)，這使得涂漆和外部材料的使用更加困難。由于酒店底部與頂端之間巨大的高度差，開發(fā)了一種新的氣體傳輸技術(shù)，為酒店長途運(yùn)輸天然氣。通過巨大的投資，該建筑在室內(nèi)體現(xiàn)了綠色和自然的建筑設(shè)計理念，提高了酒店室內(nèi)硬件的質(zhì)量，創(chuàng)造了與眾不同的酒店環(huán)境，并提高了經(jīng)濟(jì)效益。盡管酒店都符合整個地形，但它充分利用了深坑巖壁的彎曲形狀，創(chuàng)造了獨特的視覺景觀。整個建筑在鳥瞰圖和側(cè)視圖中均為“ c”形，具有獨特的形狀和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。然而，整個建筑已經(jīng)投資了數(shù)百億美元，投入了大量的人力、物力和財力。從這種情況可以看出，由于對建筑物之后的回報要求不同，對建筑物之后的回報也將不同，符合地形的建筑物的價格也可能更高。

圖3 上海深坑酒店

3.結(jié)語

從案例分析中可以明顯看出，地形對建筑成本有很大的影響。符合地形的建筑物可能更具成本效益且更具可持續(xù)性，但也可能增加投資。符合地形的中國洞穴住宅顯示出經(jīng)濟(jì)上的節(jié)省。首先，由于這種建筑物是由當(dāng)?shù)鼐用駜H用于居住目的而建造的，它不對外開放，并且不需要經(jīng)濟(jì)回報，因此，對建筑物的投資相對較低。其次，洞穴住宅充分利用了黃土高原的地形，節(jié)省了大量硬件設(shè)施的資本投資。盡管紅辣椒住宅是一個收費的建筑物，向外界開放，但建筑物的位置是平坦的，整個建筑物所在的區(qū)域更加生態(tài)。為了融合自然并符合當(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)格，該建筑不僅保留了建筑周圍的原始生態(tài)植物，建筑材料來自當(dāng)?shù)?，建筑裝飾也來自當(dāng)?shù)厥止ぶ谱鳌Ｕ麄€建筑還充分利用了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境優(yōu)勢，創(chuàng)造了自然而綠色的建筑環(huán)境。與這兩棟建筑相比，中國上海的深坑酒店也是一棟符合地形的建筑，但有很多因素導(dǎo)致了高昂的建筑成本。首先，由于該建筑物的位置是一座現(xiàn)代化的城市，因此，該建筑物對經(jīng)濟(jì)回報的要求相對較高。其次，建筑物所在地形的高度差太大，在一定程度上增加了施工難度。地形本身沒有環(huán)境基礎(chǔ)，為了創(chuàng)建綠色建筑，需要大量資金來創(chuàng)建生態(tài)環(huán)境。所以，符合地形的建筑物可能更經(jīng)濟(jì)，更環(huán)保，也可需要更多的資金。這些取決于地形本身的條件、建筑物的位置、建筑物的作用以及建筑物的目的。