洪 琰
21世紀伴隨著各類災(zāi)害的頻發(fā),城市作為運作中的龐大系統(tǒng),所面對的外部擾動呈現(xiàn)幾何級的增長,2018年開始進入對抗新冠疫情的長期狀態(tài)后,這種擾動達到了歷史上的峰值。而與外部擾動相對應(yīng)的是,系統(tǒng)內(nèi)部混沌也在逐步加深,城市在經(jīng)歷了較長時間的演進后,空間維度與時間維度的變量高速增長,系統(tǒng)平衡的維持日益復(fù)雜與不可判斷,平衡狀態(tài)的打破與重建呈現(xiàn)動態(tài)、快速的特點,人類社會正在逐漸放棄對傳統(tǒng)平衡的追求,轉(zhuǎn)而適應(yīng)一種新的動態(tài)平衡。當前,韌性城市(社區(qū))的研究集中于物理學(xué)和社會學(xué)領(lǐng)域,中微觀角度的建筑韌性設(shè)計的研究樣本較少,尚未建立建筑韌性設(shè)計的系統(tǒng)性共識。公共建筑作為城市的重要組成單元,在城市韌性的構(gòu)成中扮演極為重要的角色。本文以公共建筑群體的韌性設(shè)計為研究對象。
“韌性(resilience)”一詞最早來源于拉丁語“resilio”,其本意是 “回復(fù)到原始狀態(tài)”。在19世紀中葉應(yīng)用于工程領(lǐng)域,表示金屬在外力作用下形變之后復(fù)原的能力;20世紀80~90年代,霍林、伯克斯和福爾克等科學(xué)家在生態(tài)系統(tǒng)研究中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可以存在多個平衡狀態(tài)而非唯一,“生態(tài)韌性”可以被理解為系統(tǒng)即將跨越臨界前往另外一個平衡狀態(tài)的瞬間能夠吸收的最大的擾動量級,此時,“韌性”概念從線性有序向復(fù)雜非線性演變;隨后,在生態(tài)韌性的基礎(chǔ)上,又進一步發(fā)展出了社會-生態(tài)韌性(演進韌性),系統(tǒng)的演進被劃分為4個階段:利用階段、保存階段、釋放階段以及重組階段,該4個階段循環(huán)演進或在某個階段脫離系統(tǒng),系統(tǒng)的發(fā)展被發(fā)現(xiàn)具有“混沌”、“交叉”的特點?!吧鐣?生態(tài)韌性”不再追求絕對平衡,而是通過持續(xù)不斷的調(diào)整,達到一種混沌的動態(tài)平衡[1]。
21世紀以來,針對系統(tǒng)韌性和城市韌性的研究不斷發(fā)展成熟。威爾達夫斯基在1988年提出韌性系統(tǒng)的6個基本特征:動態(tài)平衡、兼容,高效率的流動,扁平,緩沖,冗余度。埃亨(Ahern)2011年認為韌性城市主要具有5個特征:一是多功能性,功能單一的城市系統(tǒng)因缺乏內(nèi)部聯(lián)系而相對脆弱;二是冗余度和模塊化,即城市內(nèi)具有一定的重復(fù)和備用設(shè)施,在時間和空間上分散風(fēng)險;三是生態(tài)和社會多樣性;四是多尺度的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)性,包括物質(zhì)系統(tǒng)的連接與人類群體的協(xié)作;五是有適應(yīng)能力的規(guī)劃設(shè)計。艾倫(Allan)和布賴恩特(Bryant)認為韌性城市必須具備七個要素,即多樣性、變化適應(yīng)性、模塊性、創(chuàng)新性、迅捷的反饋能力、社會資本的儲備以及生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)能力。聯(lián)合國人居署在《城市韌性分析工具2018》中對“韌性城市”的理解是:能夠吸收、適應(yīng)和從可能發(fā)生的沖擊和壓力中恢復(fù)過來的城市,以積極的方式向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變[2],韌性城市的研究提供了深入的視角和豐富的層次,在探索城市作為復(fù)雜系統(tǒng)的運行機制上走得較遠。Bruneau于2003年提出的韌性四維度是目前達成相對共識的韌性城市的基本特質(zhì),即可靠性(魯棒性)、多樣性、冗余性和快速性(簡稱韌性“4R”維度)[3,4]。
運行規(guī)律上來看,城市韌性與社區(qū)韌性都是系統(tǒng)韌性的具體表現(xiàn),二者的運行機制在根本上具有一致性,其差別體現(xiàn)在系統(tǒng)的復(fù)雜性與空間尺度。另一方面在系統(tǒng)架構(gòu)關(guān)系上社區(qū)從屬于城市,當外部擾動出現(xiàn)時,二者在不同層面下所擔當?shù)慕巧煌?/p>
本文所探討的對象——“公共建筑群體”在空間概念上更接近“社區(qū)”,在地域空間屬性上從屬于城市,是以市政道路邊界或管理主體限定的城市空間,是具有某種互動關(guān)系的和共同文化維系力的,在一定領(lǐng)域內(nèi)相互關(guān)聯(lián)的人群形成的共同體及其活動區(qū)域。
進入21世紀以后,韌性城市研究框架逐漸被搭建起來,已有較多韌性城市(社區(qū))評價體系建立并投入應(yīng)用(表1),這些韌性評價體系的研究成果對指導(dǎo)建筑韌性設(shè)計具有極大的指導(dǎo)意義和啟發(fā)性。
表1 部分韌性城市(社區(qū))評價體系[8]
韌性城市(社區(qū))評價體系提出了系統(tǒng)性韌性設(shè)計的工作方法,美國國家標準與技術(shù)研究所于2015年創(chuàng)建韌性社區(qū)規(guī)劃指南(簡稱CRAM),其目標是當擾動發(fā)生時及時恢復(fù)社區(qū)關(guān)鍵功能,并“重建得更好”。它提出了“六步規(guī)劃法”:組建協(xié)作的規(guī)劃團隊-了解情況-確定目的和目標-規(guī)劃的準備-規(guī)劃的發(fā)展-審查和批準-計劃的實施和維持[5]。該工作法設(shè)定資源分配和優(yōu)先級,在為建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)建立性能目標時,同時考慮社會和經(jīng)濟功能?!傲揭?guī)劃法”以時間軸為主線,系統(tǒng)性的論述了韌性社區(qū)的規(guī)劃步驟,提供了一種實操性較強的系統(tǒng)性韌性設(shè)計思路。
韌性城市(社區(qū))評價體系明確和延展了擾動類型的定義,從而明確了韌性設(shè)計的方向與要點,根據(jù)擾動的發(fā)生特點及來源,將“擾動”劃分為兩個類型:第一類外部擾動,潛在的不確定突發(fā)事件或常發(fā)事件,其主要后果是改變系統(tǒng)運行狀態(tài),從其當前狀態(tài)到被擾動狀態(tài)。第二類內(nèi)部擾動,源自系統(tǒng)內(nèi)部的慢性持續(xù)動態(tài)壓力,經(jīng)過長期累積,破壞系統(tǒng)的可持續(xù)性和復(fù)原能力,使其變得脆弱。外部擾動,即為常規(guī)意義的災(zāi)害,我國將災(zāi)害分為4個類型:自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件。其中自然災(zāi)害和公共衛(wèi)生事件因其發(fā)生頻率高且沖擊性強,是建筑韌性設(shè)計中關(guān)注的重點。內(nèi)部擾動,即建筑群體的內(nèi)部壓力是城市內(nèi)部壓力的微縮體現(xiàn),公平性、生態(tài)平衡、安全性、基礎(chǔ)設(shè)施、交通運輸能力、健康等方面的不完善將削弱建筑群體的功能,內(nèi)部壓力長期累積將帶來不可逆轉(zhuǎn)的傷害。《倫敦風(fēng)險登記冊2020》總結(jié)了倫敦城市內(nèi)部壓力包括“社會融合不足、不平等、空氣質(zhì)量差、食品安全問題、住房不可負擔、基礎(chǔ)設(shè)施老化、健康狀況和福利不佳、脫歐等長期會削弱城市功能的事件”[6,7]。
傳統(tǒng)的防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計更多體現(xiàn)在抵抗外部擾動上,而“韌性設(shè)計”是一種主動性、整體性、動態(tài)性的設(shè)計思路,尋求通過遵循自身系統(tǒng)運行的科學(xué)性達到系統(tǒng)運行的長久健康,同時建筑韌性設(shè)計的整體性決定了建筑作為城市的構(gòu)成單元,需要與城市韌性設(shè)計做緊密的聯(lián)結(jié),即遵循城市整體韌性的原則,尊重城市或區(qū)域的韌性分工。
新冠疫情發(fā)生以來,公共建筑在應(yīng)對突發(fā)公共衛(wèi)生事件上起到了很大的作用。應(yīng)急狀態(tài)下城市對應(yīng)急空間的需求出現(xiàn)幾何式增長,而城市又無法在短時間內(nèi)新建大量應(yīng)急空間,此時體量大、空間構(gòu)成豐富的公共建筑群成為了提供應(yīng)急空間的首選,在新冠疫情中,城市廣場提供了相對安全的室外檢測及臨時集散場所、大型公共建筑臨時改造為應(yīng)急醫(yī)療場所,廣東省住建廳于2022年10月頒布了《廣東省大型公共建筑應(yīng)對公共衛(wèi)生事件平急兩用設(shè)計及改造技術(shù)指引(試行)》[9]。另一方面,在城市內(nèi)部壓力的緩解方面,大型公共建筑因其空間體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、社會聯(lián)結(jié)性強等特點,在促進城市健康與可持續(xù)性中也起到區(qū)域性的帶動作用。所以,公共建筑群體在城市韌性建設(shè)中起著極為重要的作用,本文以廣州知識城廣場項目為設(shè)計樣本,對公共建筑群體的系統(tǒng)性韌性設(shè)計策略進行研究。
廣州知識城廣場項目位于廣州市中新知識城南起步區(qū)的核心位置,是由廣州與新加坡聯(lián)合開發(fā)的知識產(chǎn)業(yè)綜合服務(wù)區(qū),整體建設(shè)規(guī)模約80萬m2,建筑最高高度249m。其功能組成包括:會展、酒店、商務(wù)辦公、人才公寓、商業(yè)配套、教育設(shè)施和小型交通樞紐,是典型的城市大型復(fù)合功能公共建筑群體。項目于2018年開始建設(shè),分為四期建設(shè),預(yù)計于2024年完工。
3.2.1 建筑韌性設(shè)計的系統(tǒng)性策略
城市韌性和建筑韌性并不是一個由零開始的概念,建筑設(shè)計中所包含的韌性設(shè)計理念從建筑起源的時代就存在了,我們在制定建筑設(shè)計的質(zhì)量目標時往往融合了部分韌性設(shè)計目標,但在建筑韌性設(shè)計缺乏系統(tǒng)性的情況下,其策劃與實現(xiàn)往往存在隨機性。一個完整可控的韌性設(shè)計過程需要包含“設(shè)計前策劃-設(shè)計-實施-使用后評價-改進調(diào)整”的完整過程,前文提到的CRAM的六步工作法與此有同樣的工作邏輯。韌性設(shè)計的系統(tǒng)性策略包括:①“前策劃”階段:識別設(shè)計團隊和建立擾動識別框架;②設(shè)計階段:設(shè)定韌性設(shè)計目標和梳理設(shè)計要點;③“后評價”階段:以4R原則對韌性設(shè)計進行評價;④改進調(diào)整階段:基于后評價結(jié)果及擾動情況的更新進行動態(tài)更新。四階段的運作非線性單一,而是一個循環(huán)的過程。
3.2.2 建立擾動識別框架
知識城廣場項目在前策劃階段,針對擾動項進行了識別,并對其發(fā)生頻率和影響力等級進行評估和排序,形成了較完整的擾動識別框架(表2)??梢钥吹酵怀龅耐獠繑_動因素包括:①極端天氣帶來的內(nèi)澇風(fēng)險;②公共衛(wèi)生事件中作為區(qū)域核心對應(yīng)急空間平級轉(zhuǎn)換的響應(yīng)需求;突出的內(nèi)部擾動包括:①交通壓力;②在區(qū)域發(fā)展前期城市公共活力不足所帶來的不利影響。
表2 知識城廣場擾動識別框架
3.2.3 制定韌性設(shè)計目標
公共建筑群體因其本身的強社會屬性,相比其他類型建筑,在城市抵抗外部沖擊時往往具有特殊的區(qū)域韌性功能,同時也有提升區(qū)域健康,帶動區(qū)域活力的責(zé)任。所以城市公共建筑群體的韌性設(shè)計目標相比其他類型建筑,需要體現(xiàn)更多的城市韌性分工,在制定韌性目標時在保障自身系統(tǒng)健康的基礎(chǔ)上,還需要從宏觀角度去準確定位其區(qū)域韌性職責(zé)。
根據(jù)知識城廣場的擾動識別框架,結(jié)合項目本身作為區(qū)域核心公共建筑群體的特點,項目制定了建筑全生命周期的韌性目標:
①安全、健康、高效的工作生活場所;
②有助于建構(gòu)聯(lián)系、促進公平,帶動區(qū)域活力的公共空間系統(tǒng);
③對人類未來有利的生態(tài)環(huán)境;
④靈活機敏的抵抗力、復(fù)原力和適當?shù)娜哂啵?/p>
⑤區(qū)域級備用應(yīng)急場所;
⑥具備學(xué)習(xí)、適應(yīng)、進化能力的動態(tài)平衡系統(tǒng)。
其中,第①②③點體現(xiàn)了應(yīng)對持續(xù)性內(nèi)部壓力、建立健康日常秩序的目標,第④⑤點體現(xiàn)了應(yīng)對突發(fā)性外部擾動、快速建立新系統(tǒng)平衡的目標,第⑥點則體現(xiàn)了系統(tǒng)為保持系統(tǒng)長期健康運行所需要的自我學(xué)習(xí)、自我進化的能力。
圖3 公共空間分級系統(tǒng)
3.2.4 以知識城廣場為樣本的韌性設(shè)計要點
《倫敦城市韌性戰(zhàn)略2020》將城市韌性策略歸納為3個維度:韌性的人;韌性的場所;韌性的過程。在“韌性的場所”中制定的行動策略包括:建立高效、韌性、零碳的基礎(chǔ)設(shè)施;提升臨時空間利用率;利用數(shù)據(jù)庫提高市政設(shè)施效率;網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急能力;提高房屋建筑的安全性、提升企業(yè)韌性等[6,7]。
知識城廣場項目在其韌性目標的指引下,針對擾動識別項,進行了韌性設(shè)計要點策劃:
①基于TOD交通的功能混合,建立20分鐘鄰里圈;
②基于立體慢行系統(tǒng)的分級公共空間體系促進公平、健康、溝通;
③精細化設(shè)計保障交通系統(tǒng)的效率和冗余度;
④確保落地性的海綿建設(shè)應(yīng)對暴雨內(nèi)澇沖擊;
⑤響應(yīng)氣候特點的平急轉(zhuǎn)換韌性設(shè)計;
⑥可靠且合理冗余的機電系統(tǒng)和消防系統(tǒng);
⑦高效低碳的能源利用策略;
⑧基于地域特性的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。
(1)基于TOD交通的功能混合,建立20分鐘鄰里圈
縮短系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)成聯(lián)系的空間長度,加大聯(lián)系深度,有利于在擾動發(fā)生時進行靈活的控制和調(diào)整,減少系統(tǒng)整體崩潰的幾率。長久以來的疫情管控經(jīng)驗多次驗證了“生活工作學(xué)習(xí)不跨區(qū)”有利于公共衛(wèi)生事件的應(yīng)急管控。而能夠支持充足社交聯(lián)系的公共建筑群體無疑更有利于提升健康水平和促進社會公平。《GENSLER設(shè)計趨勢展望2021》提出了20分鐘街區(qū)生活理念,在20分鐘步行或騎行(5km)可達范圍內(nèi),滿足購物、居住、工作的需求,來建立居民與城市之間的聯(lián)系[10]。
廣州知識城廣場的功能結(jié)構(gòu)覆蓋了工作、商業(yè)、居住、休閑、文化、教育。它以公共交通為導(dǎo)向,將知識產(chǎn)業(yè)與城市生活有機結(jié)合,是產(chǎn)城融合的典型樣本。以場地內(nèi)的公交首末站和規(guī)劃中的城市軌道站點為中心,以500m為半徑建立區(qū)域活動中心,通過混合功能激發(fā)新區(qū)活力,并通過TOD建設(shè)模式與已發(fā)展成熟的城市其他區(qū)域形成有效聯(lián)結(jié),實現(xiàn)共融互通。這種基于TOD交通的混合功能核心,應(yīng)用于發(fā)展初期的城市新區(qū)的公共建筑群體,是極為低碳高效的韌性策略(圖1)。
圖1 以公共交通(公交首末站)為中心的500m混合功能鄰里圈
(2)基于立體慢行系統(tǒng)的分級公共空間體系促進公平、健康、溝通
隨著新冠疫情不斷擾亂城市生活,健康的重要性被凸顯,人與城市的關(guān)系正在發(fā)生變化,為鼓勵聯(lián)系與對話,促進產(chǎn)業(yè)互聯(lián)互通的同時提供使人感到健康、幸福的場所,知識城廣場全區(qū)覆蓋了立體慢行系統(tǒng),以此為主線,建立了結(jié)構(gòu)清晰的多級室內(nèi)外公共空間系統(tǒng)(圖2、3),滿足24小時不同場景的公共交往需求。并在二層連廊上設(shè)置環(huán)形慢跑系統(tǒng)以促進更健康的生活方式。
圖2 雙首層慢行系統(tǒng)
立體慢行系統(tǒng)這一項韌性措施從多個層面都很好的響應(yīng)了城市的韌性需求:適應(yīng)廣州的氣候特點,提供良好的遮陽性能;在平時提供了富有趣味性且風(fēng)雨無阻的聯(lián)通途徑,促進了溝通與交往,能夠有效緩解因社會結(jié)構(gòu)及資源不平衡造成的內(nèi)部壓力;提供了促進身心健康的室外運動場所;大量的室外灰空間提供了空間冗余度,為快速響應(yīng)外部沖擊預(yù)留了充足的應(yīng)急空間儲備;二層連廊系統(tǒng)與主體建筑的結(jié)合幫助消減了極端氣候?qū)χ黧w建筑的直接沖擊,同時其高架結(jié)構(gòu)也有助于抵抗洪澇災(zāi)害(圖4)。
圖4 知識城廣場立體慢行系統(tǒng)實景
(3)精細化設(shè)計保障交通系統(tǒng)的效率和冗余度
由于項目北側(cè)創(chuàng)新大道存在未來提升為快速路的需求,且場地南側(cè)為永久快速公路,其高程與場地存在較大高差,故場地的出入口數(shù)量受到較大限制,從而導(dǎo)致交通疏導(dǎo)效率受限。可以預(yù)見隨著區(qū)域發(fā)展,人口增多,交通壓力問題將逐漸顯現(xiàn),且區(qū)內(nèi)存在會議展覽等交通效率要求高的功能單體,進一步加大了交通壓力。針對此擾動項,項目以廣州市交通模型和既有控規(guī)為基礎(chǔ),采用背景交通量疊加地塊誘增交通量的方法,根據(jù)出行方向分布及出行方式劃分(圖5、6),預(yù)測高峰期客流出行量,分析結(jié)果顯示存在部分服務(wù)水平低于E級的路段。針對此分析結(jié)果,進行了出入口配置多方案比選和精細化布局(圖7),對壓力較大路段進行擴寬分流,滿足未來50年交通系統(tǒng)的運行需求,并預(yù)留適當?shù)娜哂唷a槍?、酒店等交通負荷大,使用場景?fù)雜的單體進行靈活性交通設(shè)計,在使用方式上也提供了多種可能和冗余度。
圖5 交通量方向分布圖
圖6 出行方式結(jié)構(gòu)圖
圖7 交通出入口比選方案
(4)確保落地性的海綿建設(shè)應(yīng)對暴雨內(nèi)澇沖擊
隨著全球氣候變暖,極端天氣增多,暴雨內(nèi)澇是廣州市目前所面臨的最為頻發(fā)的氣候災(zāi)害。原始冗余度不足的城市排水系統(tǒng)進一步加重了擾動的后果。在短期內(nèi)城市排水系統(tǒng)無法擴容重建的前提下,海綿建設(shè)成為了應(yīng)對暴雨內(nèi)澇沖擊的有效手段,知識城廣場項目原始場地為荒地,場地開發(fā)前徑流系數(shù)為0.4,下墊面組成主要為草地、泥地及局部硬化地面。除下凹綠地、雨水花園、可滲透地面、調(diào)蓄池等常規(guī)措施外,利用連廊系統(tǒng)形成的高差匯集雨水進行滲透消減,結(jié)合建筑第五立面綠化、小型景觀旱溪等措施進行景觀海綿融合設(shè)計,設(shè)計完成年徑流總量控制率達到81.2%(表3)。針對當前海綿驗收標準尚未出臺,海綿建設(shè)極易出現(xiàn)實施不到位的情況,本項目在建設(shè)過程中進行多次實地巡查,核查海綿設(shè)計落地情況并進行動態(tài)調(diào)整,獲得了良好的效果。該項目作為知識城海綿城市建設(shè)示范項目,為該區(qū)域的氣候韌性建設(shè)提供了操作經(jīng)驗。
表3 知識城廣場海綿建設(shè)自評表
(5)響應(yīng)氣候特點的平急轉(zhuǎn)換韌性設(shè)計
廣州市長夏無冬、溫暖多雨、光照充足的氣候,決定了該區(qū)域戶外停留時間長,遮陽通風(fēng)需求高的活動特點,項目在充分響應(yīng)廣州氣候特點的前提下進行平急轉(zhuǎn)換韌性設(shè)計。二層連廊系統(tǒng)下方的室外灰空間提供了大量空氣流通性好、且能夠遮陽擋雨的應(yīng)急空間,已建成投入使用的知識城國際會展中心在新冠疫情期間用作疫苗接種點和核酸檢測點(圖8)。同時知識城廣場作為區(qū)域級公共場所,需提供應(yīng)急醫(yī)療及避難功能,滿足區(qū)域級應(yīng)急功能需求。在新冠疫情中,知識城國際會展中心進行了方艙醫(yī)院預(yù)案設(shè)計(非實施方案)(圖9)。
圖8 知識城國際會展中心疫苗接種點實景
圖9 知識城國際會展中心方艙醫(yī)院預(yù)案(非實施方案)
(6)可靠且合理冗余的機電系統(tǒng)和消防系統(tǒng)
作為區(qū)域核心,知識城廣場充分考慮了電力系統(tǒng)的可靠性和適當?shù)娜哂喽?,雙電源供電保障和20kv電壓。雖然目前黃浦區(qū)尚未有載重70t以上的大型消防車,但為了充分考慮消防設(shè)備的發(fā)展空間,本項目設(shè)計滿足75t大型消防車行駛及施救;同時在項目最高單體250m塔樓中,設(shè)計了常高壓水箱以加強消防用水的保障力度。
(7)高效低碳的能源利用策略
項目全區(qū)實現(xiàn)綠建三星設(shè)計標準,貫徹高效低碳的能源利用策略。采用建筑被動式設(shè)計降耗;采用高效空調(diào)處理機組及過渡季節(jié)可變新風(fēng)比設(shè)計,耗電輸冷比降低20%;采用目的地電梯系統(tǒng)、能量反饋技術(shù)和BMS樓宇自動控制系統(tǒng)進行集中監(jiān)控和管理提高運行效率;采用減壓限流措施減少36%的用水量,雨水回收比例達到94%;針對廣州氣候特點,設(shè)置高開啟率幕墻,實現(xiàn)被動式節(jié)能;降低建筑體型系數(shù)減少風(fēng)荷載;降低建筑窗墻比,采用高性能幕墻系統(tǒng),降低建筑能耗20%。
(8)基于地域特性的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)
項目的生態(tài)環(huán)境建構(gòu)遵循地域性原則,尊重氣候特點,較多選用養(yǎng)護頻率低,可提供遮陽效果的本地植物,降低草坪比例。在二層連廊系統(tǒng)中大量采用在廣州極易生長的勒杜鵑形成具有地域?qū)傩缘沫h(huán)境特色,同時鼓勵多物種共生的植物選配機制以促進生態(tài)平衡。
3.2.5 公共建筑群體的韌性設(shè)計要點總結(jié)
公共建筑群體的韌性設(shè)計是特性與共性的結(jié)合,以下總結(jié)了公共建筑群體的韌性設(shè)計要點中較為共性的部分。
(1)建立韌性的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)
建筑基礎(chǔ)設(shè)施包括外圍護、交通、電力、給排水、消防、空氣系統(tǒng)等,是維系建筑運作不可缺少的根基。各個系統(tǒng)均需同時考慮韌性4R原則,例如建設(shè)具有適當冗余度的大市政交通系統(tǒng)和應(yīng)對不同使用場景的靈活的小市政交通系統(tǒng)等;公共建筑群體區(qū)域性聯(lián)動甚至跨區(qū)域聯(lián)動建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)有助于高效配置和利用能源;數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠建立長期反饋機制促進系統(tǒng)優(yōu)化?;A(chǔ)設(shè)施應(yīng)滿足服務(wù)需求,在規(guī)劃過程中盡早處理可持續(xù)性問題,不僅要整合可持續(xù)性的各個方面,還應(yīng)將跨越時空界限的不同基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)整合在內(nèi)[11],在當前極端氣候日益頻發(fā)的情況下,現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范及法規(guī)存在更新滯后的情況,需要我們根據(jù)實際情況做出調(diào)整,適當提高建筑及其室外環(huán)境應(yīng)對極端天氣的能力。需要注意的是,提高基礎(chǔ)設(shè)施的韌性常常伴隨建設(shè)成本的大幅度增加,需進行謹慎的預(yù)判,可提供便于針對干擾級別的提升逐步增加基礎(chǔ)設(shè)施等級的方案。
(2)創(chuàng)造促進公平、健康、效率的公共空間系統(tǒng)
根據(jù)世衛(wèi)組織于1978年發(fā)表的《阿拉木圖宣言》,健康指人的生理、心理、和社會適應(yīng)性良好的總體狀態(tài)[12,13]。建筑群體的公共空間平時滿足使用者的交往、健康需求,促進建筑內(nèi)部系統(tǒng)的健康運作。利用公共建筑群體的混合性特點建立“20分鐘鄰里圈”,有助于提高對抗外部擾動的靈活性和快速性;建立立體慢行系統(tǒng)在對抗氣候沖擊、促進公平與聯(lián)通、引導(dǎo)健康生活方式等各方面都有良好的效果。大倫敦綠色網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中明確劃定綠色通廊、主題步道等國家慢行網(wǎng)絡(luò)[14,15]。公共空間是建筑中的必要空間,也是韌性建設(shè)中的“冗余空間”,公共空間的均勻性、復(fù)合性、靈活性、冗余性決定了其韌性表現(xiàn),在外部擾動發(fā)生時,建筑群體的公共空間納入城市抗災(zāi)系統(tǒng),作為抵抗擾動的城市機器。
(3)能源的高效運用
能源的高效應(yīng)用是韌性設(shè)計的重要一環(huán),建筑的零碳減耗設(shè)計,事實上也是城市韌性設(shè)計的重要內(nèi)容,而針對該領(lǐng)域的設(shè)計標準和評價體系也相對完善,我國的節(jié)能設(shè)計規(guī)范、綠色建筑評價體系、美國LEED建筑評價體系、國際WEEL健康建筑評價體系、近零能耗或零碳建筑評價體系等等都是我們可以納入整個韌性設(shè)計要點的量化目標。
(4)創(chuàng)造地域化的生態(tài)環(huán)境
保護生態(tài)平衡和物種多樣化是城市的重要課題。在建筑旁種植樹木同時有利于建筑物抵抗極端氣候,減少暴雨和大風(fēng)對建筑物的損壞,同時因人類對自然環(huán)境的心理需求和生理需求,健康的生態(tài)環(huán)境也有助于促進心理和生理的健康。不同于早期的圖案審美,城市綠地的設(shè)計在近年來愈加傾向于建立在本地物種基礎(chǔ)上,創(chuàng)造小型生態(tài)平衡的自然之美,這種審美上的回歸顯然有利于創(chuàng)造多樣化的生態(tài)環(huán)境,能夠更好的幫助人類減少自然災(zāi)害的發(fā)生。上文提到的慢行系統(tǒng)可與生態(tài)種植相結(jié)合,創(chuàng)造有利于身心健康的生態(tài)型公共空間。
(5)設(shè)計應(yīng)急冗余空間和應(yīng)急預(yù)案
城市公共空間規(guī)劃應(yīng)建立多層級多樣性公共空間體系,精準統(tǒng)籌城市應(yīng)急空間“平戰(zhàn)結(jié)合”[4]。大型公共建筑除了需要作出適當?shù)娜哂嘣O(shè)計,以應(yīng)對外部沖擊時的應(yīng)急空間需求,也應(yīng)遵循城市韌性設(shè)計原則和韌性系統(tǒng)定位,按照城市韌性分工,提前準備應(yīng)急預(yù)案,做到擾動發(fā)生時的快速響應(yīng)。
(6)信息收集分析及動態(tài)調(diào)整機制
韌性設(shè)計的本質(zhì)是系統(tǒng)運行的動態(tài)適應(yīng)機制。目前各種擾動隨著環(huán)境的變化變得越來越難以預(yù)測,城市韌性的諸多評價體系均論述了動態(tài)管理機制的必要性,事實上動態(tài)管理也體現(xiàn)了韌性設(shè)計的基本邏輯。在公共建筑的全生命周期中,“預(yù)測-設(shè)計-評估-改進”是一個不斷循環(huán)的過程,將智能化設(shè)計與韌性設(shè)計更加緊密的結(jié)合,建立信息收集分析及動態(tài)調(diào)整機制是建筑韌性設(shè)計在新時代中最重要的課題。
3.2.6 韌性設(shè)計的落實及建設(shè)實施
在建筑群體的韌性設(shè)計要點明確以后,我們將其整合為一個整體性的設(shè)計,調(diào)整各個要點、各個維度的平衡,形成建筑群體的韌性實施方案并進行建設(shè),在此不展開贅述。
3.2.7 全生命周期中的韌性學(xué)習(xí)機制和優(yōu)化機制
建筑的韌性機制是一個動態(tài)機制,是應(yīng)對建筑全生命周期中各種擾動的持續(xù)循環(huán)和全過程響應(yīng)機制。傳統(tǒng)的建筑建設(shè)和使用是一個相對割裂的過程,而真正的韌性建筑,建設(shè)過程僅僅是其生命周期中一個較短的時間周期,雖然是建筑全生命周期中較為關(guān)鍵的韌性框架搭建階段,但對于日益極端化的外部環(huán)境和復(fù)雜化的人類社會來說,動態(tài)的韌性學(xué)習(xí)機制和優(yōu)化機制也是極為重要的,二者缺一不可。需要在建筑全生命周期內(nèi)建立建筑韌性的長期評價機制,并及時調(diào)整目標和優(yōu)化措施,上文所提到的韌性設(shè)計的各個步驟都是動態(tài)變化的,根據(jù)所發(fā)生的擾動造成的后果和平衡重建的速度來評估韌性設(shè)計的有效性,識別新的擾動、建立新的目標和策劃新的設(shè)計要點并落實。建筑的韌性設(shè)計是一個不斷持續(xù)的過程,將貫穿建筑的整個生命周期。
后疫情時代中全球面臨巨大挑戰(zhàn),我們的生活、我們的設(shè)計正進入一個全新的階段,城市的未來正在被重塑。建筑的韌性設(shè)計策略是一個長久而龐大的課題,既是韌性城市規(guī)劃的分支,也是它的重要組成單元。本文提供了一種系統(tǒng)性建筑韌性設(shè)計的思路,初步歸納了公共建筑群體韌性設(shè)計策略的共性要點,同時也指出了建筑韌性設(shè)計的長期性和動態(tài)性,將建筑韌性設(shè)計延展為貫穿建筑生命全周期的動態(tài)過程。
圖、表來源
圖1~3:作者及候嘉玥繪制;
圖4、8:現(xiàn)場拍攝;
圖5~7:引自知識城廣場項目場地設(shè)計交通評估報告;
圖9:由項目組繪制;
表1:作者根據(jù)http://rencity-index.renkedata.com/繪制;
表2:作者繪制;
表3:作者根據(jù)項目海綿設(shè)計成果繪制。