绝大多数情况下, 建筑都不是孤立的, 建筑设计的过程往往也是对场地和景观重塑的过程。无论建筑是新建还是改造, 或隐或显, 或融入周边环境, 或相对独立自成一体, 都与原有场地相互影响。这种影响, 从设计之初便自然而然地渗透在方方面面的思考中, 从整体布局、内外关系到建筑的形体塑造、材料质感等, 建筑与其周边场地密不可分, 共同塑造出新的空间和场所。

不同项目所处的环境千差万别, 根据周边和自身的场地条件、功能及空间等需求, 将建筑与场地进行整体化思考, 设计策略多种多样。本文结合清华大学建筑学院SUP素朴建筑工作室近期的两个项目——岳阳县三中风雨操场 (以下简称风雨操场) 和北京旭辉零碳空间示范项目 (以下简称零碳空间) 进行简要的探讨, 前者位于乡村中学校园, 后者位于城市社区活动绿地。两个项目均结合不同的场地条件和需求, 以可持续策略为引导, 进行了整合设计。

风雨操场项目位于湖南省岳阳县, 业主为庆祝母校六十周年, 在中学校园内新建一处可兼做报告厅的风雨操场。一方面为学生们提供更好的体育活动空间, 另一方面也希望借此机会, 为目前规整、严肃的校园增添一些活力。

新建的风雨操场位于校园西南角, 从现场环境调研发现, 主教学区和室外操场存在约4m高差, 目前的处理手法是利用毛石挡土墙分隔, 仅通过一段宽度有限且对于公共城市环境来说略显陡峭的台阶上下, 不方便通行, 并且存在安全隐患。经过现场踏勘和沟通, 新建项目没有如校方原计划那般简单放置在高处平地上, 而是横跨上下两层的高差, 并且将建筑与周边场地作为设计整体, 在主校区与操场之间建立顺畅和便利的连接。

明确了横跨高差的设计策略后, 为尽量减少施工过程对校园的影响, 建筑结合高差分为上下两部分, 采用了现浇结构和工厂预制相结合的设计策略。上部为风雨操场的主体建筑, 采用预制装配式的钢结构和围护墙体及屋面体系。下部为体育器材室、卫生间等辅助空间, 结合现状毛石挡土墙, 采用钢筋混凝土和红砖砌筑的传统现场施工方式, 并将红砖延续到周边场地重新设计的景观体系中, 包括扩大的可供公共活动的平台和加宽的台阶, 不仅为低处的室外操场塑造了亲切近人的环境, 同时将符合公共活动要求的场所改造与主体建筑融合为一体。下部的红砖延续到主入口广场, 从而导向曲线的室外休闲台阶, 通往低处的活动场地, 台阶亦可兼作休闲看台。

风雨操场的主体建筑位于高处, 锯齿状的起伏形体来源于场地远处若隐若现的岳阳山地剪影。同时, 根据岳阳地处夏热冬冷气候区, 以及全年潮湿多雨、湿度较大等气候特点, 为保证舒适的体育活动环境, 并减轻学校购置机械设备及后期维护的成本, 建筑将自然通风和采光作为重要的可持续策略, 结合基本空间和形体进行了一体化设计。

锯齿形体在主席台的上部进行了拔高, 高处设有一个敞开的通风口, 通风口利用倾斜立面进行自遮雨, 无需机械调节开闭。顶部设采光窗, 塑造主席台的空间氛围。在南北立面的底部, 设置一排通长可开启的门扇, 使用时可全部打开, 利用风压与热压通风原理, 最大程度地促进室内自然通风、降低湿度、改善室内环境。在南侧的校园围墙与建筑之间设有窄巷, 夏季可利用围墙遮阳适当冷却进入室内的空气, 同时也可以将阳光经过反射或漫射引导入建筑室内。锯齿形的屋顶设有充足的采光天窗, 保证阴雨天室内自然光线充足, 每跨锯齿的立面上部均设通风百叶窗, 避免热量聚集。

项目利用红砖和外立面的成品装饰水泥纤维板, 将色彩和图案融入其中, 利用手工艺带来的自由和艺术感改变工业化建筑给人的机械、单调和刻板的印象。例如, 主体建筑的色彩图案设计来源于岳阳地形的山水平原分布图的抽象, 传统花式砌砖方式形成红砖墙面的采光通风洞, 将十二星座图融入砖墙的凹凸设计等。作为学校建筑, 在造价可控的同时, 可以为孩子们提供更加丰富且有趣的内容, 以增加互动。

北京旭辉零碳空间位于北京市顺义区的旭辉26街区, 受业主旭辉集团北京事业部委托, 设计团队在开放式街区中央的一片休闲公园中打造面向周边居民的小型共享活动组团, 居民可通过智能系统随时预约使用。项目作为中国北方寒冷地区的近零能耗可持续示范项目, 与英国BREEAM体系及美国LEED体系合作, 通过可持续设计降低运营能耗, 提供舒适环境, 在日常生活中宣传可持续理念, 并围绕环境及可持续主题开展活动。在环境问题日益严峻的当下, 期待该项目可以起到积极推进的作用。

项目位于一片树林绿地中, 南侧是社区运动休闲公园, 从公园的整体环境出发, 定位为融于景观环境中的小型休闲构筑物。因此, 不同于可持续示范项目经常采用的紧凑集中式布局, 主体建筑分为三个相对独立的单元, 分别是健身房、会客厅和书吧 (兼科普展厅) 。每个单元基本构成类似, 约30～35m², 作为一组小体量的木结构景观小品掩映于树林中, 方便居民独立预约使用, 互不干扰。各单元围绕下沉式砂石渗水庭院布局, 使用者可从外部园区穿越雨水花园中的木栈道进入共享组团, 架空木栈道及其下方的设备管沟连接了三个单元, 并与半覆土的能源及智能控制中心连通, 形成一拖三的基本布局。

基于业主对于零碳的定位, 设计选用了木材作为主要材料。从全生命周期来说, 木材本身是一种零碳甚至负碳的材料, 并且具有自然亲人的特性, 与项目的使用功能契合。建筑的主体结构采用框架木结构, 外墙采用密肋木龙骨墙体以及碳化木百叶表皮, 室内墙面和主要柜体家具采用麦秸板。

在明确木结构的同时, 也确立了预制装配式的基本思路。三个单元采用类似的构成, 并将建筑元素划分为若干种标准模块——门窗模块、屋顶升高模块和金属收边模块, 将可持续技术融入模块中, 保证了装配式节点的标准化, 并在此基础上进一步变化组合, 适应不同的使用空间, 对多样化的可持续技术进行了对比研究及展示。外立面采用预制装配式碳化木通风百叶表皮, 通过垫块调整固定百叶的角度, 并结合通风口和单元使用功能局部设计百叶凸凹图案, 尝试个性化定制丰富的建筑立面。

示范楼以被动式策略为主导确定了建筑空间的原型形体, 并结合主动式技术与先进技术的示范性。主体结构和围护结构均采用木材、麦秸板等可持续材料, 并将手工化、个性化的设计与工业生产相结合。

为充分利用自然采光与过渡季的自然通风, 项目首先确定了一个基本原型, 即坐北朝南的约5m×6m的矩形单元, 北侧屋顶局部拔高为通风采光筒, 顶部设电动通风窗, 上部设有集成了太阳能光电设备的导风遮雨板, 侧墙的底部设有门和通风窗, 可以作为进风口, 利用顶部拔高的热压通风效应促进室内自然通风, 鼓励使用者在天气较好时少用或不用空调。通风采光筒南立面采用彩色薄膜光电玻璃, 与室内环境色彩和功能布局配合。

外立面采用预制装配式碳化木表皮的双层表皮复合系统, 木表皮与内墙之间形成一定厚度的空腔, 起到夏季遮阳和冬季防风的作用, 并通过上下百叶的开口促进空腔内的自然通风, 在夏季带走空腔内的热量, 避免闷热。碳化木具有耐腐蚀、易维护的特性, 亦可降低后续运营维护成本。

我们尝试了多种可再生能源与建筑的一体化设计, 包括薄膜玻璃、光伏发电与顶部导风板、建筑屋顶、玻璃幕墙及外挂立面的结合设计、太阳能光热系统与空气源热泵联合供暖。

结合景观设置可持续排水措施, 利用雨水花园、可透水的下沉庭院来净化、滞留雨水, 结合上人屋面设置屋顶绿化。

项目采用智能控制系统, 通过对环境品质的实时监控 (温度、湿度、照度、CO₂、PM2.5、红外) , 实现能源系统的自动控制, 从而达到节能减排的效果, 市民亦可随时查看实时状态, 进行科普观察。

本项目作为零能耗预制装配式建筑实验平台, 建立了“设计—建造—测试—反馈”的全流程机制, 结合信息化与数字化技术, 验证并归纳了预制装配式建筑的可持续性能指标及实现方法, 不仅可以转化并应用于寒冷地区城市与乡村领域的新建/改造建筑, 更可以作为系统原型应用于公共与住宅建筑类型当中。

除实用层面的转化应用外, 在学术层面的迭代优化也是原型研究的意义所在。在此语境下, 旭辉零碳房的蓝本价值则更加凸显。研究团队基于“测试”环节的实验成果, 对影响建筑可持续性能的关键设计要素进行萃取, 并将其进一步“再原型化”, 在气候条件类似的天津市宝坻区建设了新的对比试验平台, 重现关键设计要素, 如双层表皮原型等。“再原型化”虽褪去了建筑表观的审美意趣, 却使设计具备了与科学研究链接的基础与条件, 其迭代结果也更能直指设计与性能的本质关联。这就是原型设计的理性之美。

岳阳县三中风雨操场和北京旭辉零碳空间示范项目分布在不同的城市环境中, 建筑功能和技术整合的复杂度也不尽相同。对于可持续城市与建筑设计而言, 则有着为了可持续未来的共同目标, 且二者对于建筑与周边环境整合的追求一致, 对于自然资源利用的目标一致, 对于建筑表象背后的设计逻辑更是高度一致。当然囿于气候差异、造价差异和目标差异, 二者的建筑实现路径确实有比较大的差异, 如技术系统集成体系、材料体系的选择等。前者是在造价有限的条件下, 充分利用自然资源, 如天光、自然通风等达成建筑气候适应性的范例;后者则是满足国际绿色建筑标准最高级别要求的示范建筑。

这一系列的策略、技术整合设计, 最终塑造了新的适宜的建筑和场地。例如前者, 积极地介入场地, 通过连接和引导使校园的局部公共活动更加连贯;又如后者, 作为景观组团相对独立地掩映于公园林地中, 为社区居民提供智能共享空间, 同时也作为私人居住空间的延伸。

岳阳县三中风雨操场

业主:岳阳县三中

建设地点:湖南省岳阳市岳阳县

建筑设计:SUP素朴建筑工作室

联合设计:湖南省岳阳县建筑设计院

项目负责人:宋晔皓、陈晓娟

设计团队:孙菁芬、解丹、陈楠、费洪凤、谭新、白苏日吐、褚英男、韩冬辰、于昊惟

总建筑面积:1 368m²

设计时间:2015.11～2016.12

建成时间:2018.01

摄影:夏至

北京旭辉零碳空间示范项目

业主:旭辉集团北京区域事业部

建设地点:北京市顺义区

建筑设计:SUP素朴建筑工作室

项目负责人:宋晔皓、陈晓娟

设计团队:孙菁芬、解丹、林正豪、孙晓彦、史荣祥、于庆广、李高楼、张玥、褚英男、韩冬辰

总建筑面积:157m²

设计时间:2015.10～2015.05

建成时间:2017.06

摄影:陈溯、方淳