基于親生物理念的公共建筑設計研究
——以全國高等學校木結構設計競賽獲獎作品為例

文／李子秀 南京工業(yè)大學建筑學院 碩士研究生

胡振宇 南京工業(yè)大學建筑學院 教 授（通訊作者）

引言

保護城市生態(tài)環(huán)境對于人類可持續(xù)發(fā)展和城市健康發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義[1]，而親生物設計（Biophilic Design）是實現城市健康發(fā)展的重要途徑。親生物設計強調建筑、城市與自然環(huán)境共生，其在個人健康、城市環(huán)境和經濟發(fā)展方面的效益不斷顯現，例如，促進人產生積極情緒、提高人的認知能力和生產力、增強城市韌性等。

1 親生物設計

從美國景觀建筑學的奠基人弗雷德里克·奧姆斯特德（Frederick Law Olmsted）到親自然設計的先驅伊恩·麥克哈格（Ian McHarg），設計結合自然是歷史悠久的傳統(tǒng)?！坝H生物性”（biophilia）的概念是由美籍德裔心理學家埃里克·弗洛姆（Erich Fromm）在1964 年提出的[3]。在2006 年的美國羅得島州學術會議上被正式引入環(huán)境設計領域[4]。耶魯大學的史蒂芬·科勒特（Stephen R. Kellert）教授將親生物設計定義為：“通過對自然的重現、利用、模擬和提取等手段，創(chuàng)造能夠支持和復興人類親生物天性的人工環(huán)境?！盵5]他還提出了3 種親生物設計方法和24項設計要素（表1），以便更具體地指導設計實踐。

表1 史蒂芬·科勒特等的親生物設計方法及其要素（2015 年）[2]（表格來源：作者自繪）

現代木結構建筑是實踐親生物設計的一個重要領域。木材是一種可再生建筑材料，木結構比混凝土結構節(jié)能8%～16%；每立方米木材將存儲0.9 噸二氧化碳，同時在木材生產制造階段還可減少1.1 噸碳排量[6]。因而，現代木結構建筑其實是固碳、生態(tài)、環(huán)保的居所，符合親生物設計的理念，值得大力推廣。

2 案例分析

2.1 項目概況

本案例是作者參加的全國高等學校木結構設計競賽的獲獎方案。

場地位于北京鷲峰國家森林公園東南門的主干路北側，地勢西高東低。公園環(huán)境幽靜古樸，周邊散布著北方傳統(tǒng)民居風格的仿古建筑，具有較為濃厚的北方傳統(tǒng)園林色彩。公園內現存多處高校教育基地，如北京林業(yè)大學成人教育學院實習實踐基地、梅園溫室等。競賽要求在現在場地內設置一處集教學實習、科研、科普和旅游為一體的綜合體木構建筑。

項目用地面積10600m2，總建筑面積1479m2，占地面積1317m2，建筑密度12.4%，容積率0.14，停車位12 個（圖1）。

2.2 平面設計

方案設計結合地形高差，在建筑入口處設置人工池塘（雨水花園），形似“項鏈”，“墜于”展廳之下，連接南、北建筑空間。展廳既是屋宇又是橋梁，與池塘交相輝映。池塘水體是人與建筑之間的過渡區(qū)域，增強了建筑的“親自然性”。

建筑一層平面按功能要求分為南北兩個部分，南側包含入口空間、商品售賣區(qū)和展廳，北側包含餐廳、會議室和報告廳，由棧道連接形成以水景為中心的完整游覽路線。建筑主入口設有無障礙緩坡，方便殘疾人、老人和小孩通行（圖2）。僅北側區(qū)域有二層，包含會議室、餐廳和報告廳（圖3、圖4）。

3 親生物設計的應用

3.1 直接的自然體驗

（1）光：建筑采用坐北朝南的平面布局，充分利用自然采光來解決室內使用需求。展廳南北面為雙層中空玻璃幕墻，滿足保溫和采光的需求。展廳采用小尺寸構件以疊木、穿插的方式組合，具有漏光和透光的功能，光線投射在展廳室內平面，能夠形成豐富的光影效果。餐廳通過拼合柱、疊木樓蓋和拼合桁架的形式，以實現在無梁、少墻的條件下營造通透的視野的目的（圖5）。

（2）空氣：建筑群體采用三面圍合的合院平面形式，一面開敞，地勢上西高東低，庭院內部形成天然的通風井，使建筑能夠進行自然通風，環(huán)保節(jié)能。

（3）水：水景可以提供視覺和聽覺上的享受，讓人聯(lián)想到瀑布或春雨，在建筑設計中創(chuàng)造了一種親生物的吸引力，有助于創(chuàng)造親生物的環(huán)境。水的聲音可以是模擬山腰下小溪的涓涓細流，也可以是噴泉輕柔的潺潺聲。將水添加到建筑環(huán)境中，最經典的模式是傳統(tǒng)園林，由水、石、植被組成寧靜優(yōu)美的空間。在方案中，建筑院落中有一處模擬自然的水景，流水自西北方向朝東南方跌落，經報告廳底部在南側形成較為開闊的水面。依托于這一自然水系，一系列的親自然空間由此展開。

（4）自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)：自然景觀主要集中在中庭水景和南側的水面附近，圍繞這一水面形成了具有生物多樣性的微型濕地系統(tǒng)。以水系為中心，在其周圍形成草本-灌木-喬木的植物群落，具有豐富的植物層次。因水系具有自然彎曲的形態(tài)，曲折的水岸能夠為生物提供良好的棲息地。

3.2 間接的自然體驗

（1）自然材料：建筑承重結構的用材選用具有可再生、可自然降解、固碳、節(jié)能等優(yōu)點的木材，能夠產生自然森林的聯(lián)想。建筑圍護結構的用材選用具有鄉(xiāng)土特征的灰磚。盡量減少對森林的生態(tài)污染和破壞，并將森林的自然屬性延伸到建筑內部。

（2）自然色彩：自然色彩主要通過建筑材料和自然景觀呈現。建筑材料以白墻、灰瓦和暖黃色的木材為主，前兩者是場地建筑文化的留存，而黃色木材則是來自森林的自然色彩。在建筑的室外環(huán)境，種植多種觀葉、觀花樹種，如烏桕、櫻花和海棠等，以增強使用者對室外的季節(jié)性的色彩感知體驗。

（3）自然形狀：拱形、弧形等曲線是從自然中提取出的幾何形式，能夠使人產生自然聯(lián)想。報告廳采用疊木拱體系，與周邊自然環(huán)境相呼應。中庭的水系形態(tài)也采用模擬自然棲息地的彎曲形態(tài)。

3.3 空間和場所體驗

（1）瞭望和庇護

親生物理論認為，在人類進化史上，人類在自然中生存而產生的某些傾向成為了人的天性，這些傾向有助于我們的生存。例如，“瞭望-庇護理論”（Prospect and Refuge Theory）認為，人類更偏愛于有廣闊的自然視野和能夠提供庇護的場所，如洞穴、沿海等環(huán)境。

作者在本競賽方案中，設置了許多棧道、平臺、廣場和檐下空間，用來觀賞遠景和提供廣闊的視野，形成環(huán)線交通，能夠讓使用者迅速地進入到內部的庇護場所（圖6）。

（2）秩序性與復雜性

秩序性是指視覺易辨析的組構邏輯，復雜性代表著環(huán)境包含豐富的信息，清晰的邏輯使得信息容易被獲取，這樣的環(huán)境有利于生存。

該建筑結構保留了傳統(tǒng)木結構中穿斗式的風格，使用拼合桁架和疊木斗拱，以截面尺寸100×180mm 的小型木構件為基本建筑構件（圖7），進行拼合穿插，組成整個結構體系，具有嚴密的組構邏輯和搭建秩序。

（3）移動性和尋路

方案設計以功能為引導，形成了入口區(qū)-展廳-餐廳-報告廳-商業(yè)區(qū)的完整閉合流線，并且在建筑的南側使用了大面積的雙層中空玻璃，能讓使用者包括游客在建筑中能感受到步移景異的效果，觀賞到中庭景色和遠處山景，使游客雖在建筑內部，卻有著被自然包圍的感受。

（4）文化、生態(tài)和情感聯(lián)系

場所精神意味著建筑與環(huán)境的文化、生態(tài)和氣候等各個方面產生著密切的聯(lián)系。建筑應該具有場所精神而不僅僅只是一個符號。方案采用北方民居常見的雙坡頂造型（圖8），以適應地方風貌和氣候。延續(xù)傳統(tǒng)的合院布局形式，三面圍合，內部形成獨特的院落空間。從山巒中汲取山形特點，使用類似“耳房”的屋頂形式逐級跌落。在結構上，傳承了古代木結構建筑的斗拱和抬梁形式（圖9），并結合現代木結構技術進行了創(chuàng)新，以此來產生建筑的場所精神。

結語

目前，我國的建筑設計尤其是公共建筑設計更加注重建筑與自然環(huán)境的關系，以保護和協(xié)調城市生態(tài)環(huán)境，實現可持續(xù)發(fā)展。親生物設計主張使用自然材料進行建造，通過仿生等模擬自然的手法進行設計。一方面能夠增強使用者在建筑中的親生物體驗，以此增強個人的健康效益和生產效益；另一方面，能夠庇護場地的生境和生物多樣性。這對于城市發(fā)展具有重要的生態(tài)意義?！坝H生物”理念是對現有的建筑設計理念的重要補充，也是實現“美麗中國”和“園林城市”的一種新途徑。

本文論述了親生物的概念和親生物建筑設計的內涵，運用科勒特教授所提出的直接自然、間接自然和空間與場所的體驗這3 種類型的親生物設計方法，以筆者參加的現代木結構建筑設計競賽方案為例，探討了親生物設計方法在現代木結構建筑領域中的具體應用，拓展了公共建筑設計的思路，獲得了較好的效果。

實際上，親生物設計是指一切能夠支持人類親自然天性復興的設計，包括城市設計、景觀設計、建筑設計和室內設計等各個方面，具體可落實在木結構、雨水花園、室內景觀、垂直綠化以及一些仿生的室內裝飾等。將基于親生物理論的建筑設計、室內設計以及周邊的景觀設計進行一體化研究，無疑有益于拓展公共建筑設計的思路與方向。