与环境共生的建筑设计思考与实践

文/中国建筑设计研究院有限公司 杨金鹏 李妍潼 李天豪

1 与环境共生的建筑设计思考

1.1 与环境共生的建筑

建筑是有生命的，且其与环境共生。建筑的生命既存在于其物理周期内，又存在于与之共生的环境中。安藤忠雄曾提出：“当建筑邂逅大千世界物象，唤起彼此间的对话交流，这才是它诉诸人类灵魂的力量，如何使这段对话转化为更本源、更富有成果的内容呢？每个项目都有其特有的文脉，所以答案并不唯一，我想创造出永存于人类记忆深处的建筑，而非仅仅是物质或形式的存在。”从物理空间意义来看，建筑仅为大地上的一个点，与棋子相似，待建建筑的场地犹如一盘正在进行的围棋，已有建筑的位置、走向和形体如同落下的棋子。构建既有环境，对新建筑的布局和形体产生巨大影响，同时，新建筑一旦建成必将改变已有场地并形成更新环境，对未来建筑产生持续影响。围棋落子后是固定的，如房屋一般轻易动不得，且形成的“大场”依赖于棋子落点相互牵制，在时间上有延续性，其场所感和时空感恰与“与环境共生的建筑设计”理念相通（见图1）。

图1 棋子与场的关系

调研同里水乡村落民居发现：在一处几户合居的院落中，首先有一户（A）进行加建，考虑到不要过多侵入公共使用庭院，而将加建房间置于一角，窗户开向院落而门则开在背对庭院的对侧，既有较好的景观又照顾到其自身的私密性；随后又有一户（B）进行加建，若按前一户（A）的开门方式则不方便，故将门开在外侧但仍处于侧面，居室则处于较私密的位置。同里水乡村落民居院落自发加建的过程反映出人们朴素的与环境共生的建筑观（见图2）。

图2 同里水乡村落民居院落自发加建的过程

建筑与环境共生存在于3个时期：前建筑时期、建筑时期、后建筑时期。

1）前建筑时期 即建筑的孕育时期，在建筑设计前期，其所处环境中存在大量信息，影响建筑设计和生成。未来产生的建筑虽在形式上可能会有多样解答，但大体呈趋同脉络，如北方地区建筑多为面南背北格局，南方多雨地区建筑多采用底层架空形式，陵寝建筑多取背山面水之势等。

2）建筑时期 即建筑的存在时期，虽已经历前建筑时期的准备和发酵，但当建筑作为外来人工建构的物质空间体介入场地环境时，还会经历从侵入场地到逐渐融合再到共同形成新场地环境的过程，从而与环境建立对话、平衡、相互依存的共生关系，如同耀目的油菜花田中掩映的白色村落，早以一种桃花源般的图景融入婺源山水（见图3）。

图3 婺源——桃花源般的村庄与环境共生的图景

3）后建筑时期 即建筑的转化时期，建筑的物质性虽会被毁坏，但其与环境曾建立的共生关系将会转化为可识别的环境观、可延续的生命力、可认同的文化以及可利用的资源，它们会持续影响环境、场地及后续新建筑的生成。在建筑的存在时期，建筑与环境之间建立的共生关系越紧密，此种生命力会保持得更长久，新建筑在此周期中不断产生，新陈代谢般迭代发展，汇入建筑与环境发展演化的历史长河。

1.2 创造与环境共生的建筑

创造与环境共生的建筑是一种有意识的设计行为。设计源于对环境的研究和分析，将环境中已有事物变换形式以某种新面貌出现，但其内在逻辑还存在着与已有事物的联系，类似设计中的拓扑关系，形态不同但关系不变，建立起与环境之间的血脉联系。崔愷院士曾提出“我一直把本土设计的概念想象成一棵大树，它深深地扎根在饱含人文历史和自然生态要素的沃土中，通过立足本土地理性主义创作躯干，能够生发出不同的建筑流派的枝条”，本土设计理论为与环境共生的建筑设计指引了方向。与环境共生的建筑设计具有以下特质：共时性与延展性、在地性与广域性、参与性和独立性，体现出建筑设计与时间、空间以及人之间与生俱来的紧密联系。

1.2.1 共时性与延展性

1）共时性 设计需首先处理当下建筑和环境之间的关系，解决此时此地发生在人们周围的生活问题和环境问题。

2）延展性 建筑设计需考虑到时间推移，对过去经验的研究是设计的起点，“以史为鉴”融入设计，需要充当历史学家和预言家的双重角色，故设计是在时间维度上以当时的时间节点为基准向前后纵深方向进行的延展。

1.2.2 在地性与广域性

1）在地性 设计需首先解决建筑与场地之间的和谐共生关系，是针对每个项目、每栋建筑、每块土地的“私人订制”。

2）广域性 设计需将视野扩大，研究这一地区、省份甚至国家的普遍性环境因素，是在空间维度上立足自身场地向广度和深度方面进行的拓展。

1.2.3 参与性和独立性

1）参与性 设计需建立建筑与环境的互动，此种互动建立在人对生活环境的使用与感受的基础上，即人是建筑与环境之间的桥梁。设计需设身处地研究、关怀、假设、模拟人在建筑与环境中的场景，以判断设计的合理性。

2）独立性 设计是具有个人意志的思维与行为，同样的信息经由不同建筑师分析、判断、转译、输出后的设计成果均可能不一样，具有一定的个性化表达。建筑、环境与人的互动形成一种微妙关系，建筑设计既有参与生活环境的普世性，又体现出建筑师的独立性。

1.3 与环境共生的建筑设计路径

与环境共生的建筑设计路径可从要素提炼、空间整合、绿色设计等方面开展，不依照某种顺序依次发生，而是同时作用且彼此之间融合交错。

1.3.1 要素提炼

选择与环境共生的元素，如自然环境、地域环境、历史环境、既有建筑环境、限制条件、业主的投资环境及企业诉求等。将上述环境要素转化为建筑设计需要“翻译”的步骤，要素提炼是基本的设计路径，即从环境中提取“形态”，以“语言”建立形式创造新建筑。抽象和升华是要素提炼的主要方法：①抽象 为提示和表达环境的印记，建筑师经常会结合游离在建筑之外的元素进行设计，创造出上述元素的结合体或极致概括的形式，成为环境的切片；②升华 建筑是对生活环境的规划与限定，对环境的建筑化表达必会有“戏剧性”夸张与升华，一旦理解其呈现的状态，就会体验到此种被设计了的共生关系。

1.3.2 空间整合

空间整合指通过对场地环境要素进行梳理建立空间秩序，形成新的公共活动环境，为人们的生活行为提供可使用、理解与感知的场所。空间整合主要包括以下方面：①空间结构，即空间的组织，包括轴线关系的建立、串联、并联、环绕等空间组合方式的架构以及空间序列的安排；②空间边界，即空间完形，空间需要限定也需要流动，围合和开敞之间的把握与拿捏，是看似矛盾的对立统一，格式塔心理学是空间完形的理论支撑，“九宫格”则提供了最基本的空间完形模式；③空间氛围，即空间感受，空间界面材质的选择，光线、通风、声环境等的组织均可营造不同的空间感受。

1.3.3 绿色设计

绿色是一种与环境共生的生态观和价值观，是一种对可持续发展的深层理解与思维方式。绿色设计是践行绿色生态、回归自然且与环境共生的必然要求和途径，是对资源最大化的合理利用与价值创造。绿色设计从整体区域生态的策划到城市系统设计的完善，到单体建筑设计的深入，从材料选择、构造营建、环境整合、生态修复直至后期的使用管理、运营维护，从各方面做到环境的整体均衡和生态循环，实现建筑与环境的共生。

2 与环境共生的建筑设计实践

2.1 与自然环境的对话

自然环境从大区域、大尺度、大视野来影响建筑设计。气候的温暖与寒冷，生态的绿色与荒芜，山河湖海、高原丘陵抑或一马平川，地区的共性因素早已融入具有一方水土风情的建筑中。城市与建筑的存在，不仅由人为规划产生，更多依赖自然形成的肌理与人文在大地上耕耘，其背后是长久以来累积的文化底蕴与人类在自然中生存的痕迹。自然环境的影响并非一成不变，每个时代都会抛弃部分与时代特质不符的做法，整合为新的时代特质进而表达，历久弥新。

什邡市八角镇中心小学是2008年汶川地震的灾后援建工程。场地处于两山之间，山石滑落、残垣断壁，雄浑的山体被地震生生削低3m，在自然力量面前一切都显得渺小。基于此，大山成为设计主题，建筑与自然和谐的关系成为设计追求的方向。采取体量分解和适度扭转的方式形成错落有致的“山下聚落”，标高不同的4组院子与山脚下的高差坡地建立妥帖的关系，层层叠叠的坡屋顶与连绵起伏的山体进行相互掩映的对话，让人感到这座学校建筑“生于大山”（见图4）。

图4 什邡市八角镇中心小学

2.1.2 雄安高铁站

雄安高铁站的建筑设计根植于雄安地区的自然环境，广袤农田的一马平川、白洋淀的绿水荡漾凝结成最初“绿色大地上的露珠”设计理念，转化为“青莲滴露”建筑形象。椭圆形屋顶上柔和滤光的阳光板保证站台的通透明亮，4.2万m2的光伏板年均发电量可达580万kw·h，既满足照明用电需求，又像素化排列，宛如水波泛起的涟漪波光体现出雄安“水文化”，揭示了雄安高铁站作为绿色车站的特质（见图5）。

图5 雄安高铁站

2.2 对场地环境的尊重

场地环境主要体现在基地地形、建筑环境两个方面。坡度、形状、自然要素等构成基地地形；建筑环境构成了城市肌理、街道、广场的基本格局，反映了当地的人文历史。设计需表达对场地环境的态度，即是利用、改造还是将其作为背景。在存在历史遗迹的地块插入新建筑会相当敏感，关键在于从环境中挖掘可延续的线索并获得关联，故对场地环境的理解需由单纯的物质层面引申到精神层面，即体现场所精神。

2.2.1 北大附中实验学校

设计亟需解决以下问题：①在极其局促的场地内满足必需的教学功能；②在北大深厚的历史文化底蕴下创造富有活力的中学教学场所。

将图书馆、教学组团、阶梯教室以及学生活动室等多种功能体组成“凹”形半围合的教学综合体，尽量留出更大空间给校园内部以容纳200m标准操场；设置一系列下沉庭院、室内共享中庭为学生提供更多的活动空间；以“灰砖”作为历史环境要素进行建构创新，以获得精细的砌筑感，让校园体现北大的历史文脉；以“色彩”作为校园活力要素，加以点缀，贴合青少年心理特点；保留施工时从场地内挖掘出的条石，并将其作为校园绿坡上的“条石座凳”，体现场地环境的历史记忆（见图6）。

根据玉米的生长特性，更适合在我国东北种植。玉米本身是一种不需要很高种植条件的作物，但是为了保证玉米的高产和更好地利用滴灌技术，我们还需要选择种植的土壤，并仔细选择。一般来说，我们应该选择更平坦、更肥沃的土地，并在保证土壤厚度的基础上，保证土壤的通风，因为这种土壤更容易保持水肥，便于后期田间管理。

图6 北大附中实验学校

2.2.2 扬中奥体中心

扬中奥体中心场地并非如国内大多数体育中心一样有相对方正规矩的用地，局促的“刀把”形场地迫使其中的体育场、训练馆、游泳馆、体育馆以线形形式排列。独特的场地环境激发了设计灵感，打破了以往体育建筑的形象，连续的带形屋顶构成体育场的造型语言，并一直延续到若干场馆之间，成为整合空间形态的元素，若干场馆以单纯的竖向白色格栅形成边界圆润的“岛”。飘动的屋顶之下，建筑与广场、建筑与城市的空间边界在此被打开，一系列市民公共活动空间流动起来，而扬中这座因长江而来的岛城的城市环境特质也体现出来（见图7）。

图7 扬中奥体中心

2.3 对社会文化的表达

建筑与环境共生，自然、建筑、空间、人经过有机整合沉淀为庞杂深厚的文化系统，是人与环境之间达到的一种精神认同的平衡状态。“建筑是石头的史书”，任何时代的历史文化和生活环境均会或多或少反映于该时代的建筑之上。文化传承和文化创新是实现上述良性平衡状态的途径，形成相互交织、相互促进的状态，推动社会良性有序地运转、发展。文化系统具有广泛规律性与内在逻辑性，其反映在建筑设计的研究和思考中时，在文化传统、文化审美、文化语境3个方面相互作用、相互转换。文化传统是贯穿于民族和国家各历史阶段的各类文化的核心精神，各民族、国家的文化既因时因地而异，又有一定的稳定性和延续性；文化审美与建筑设计的受众群体息息相关，不同时代的审美各异，同一时代的不同阶级、不同个人的审美也各异，而同一个人在不同时代或不同环境的审美也可能会有所变化，故建筑设计如何平衡文化审美的差异是长久课题；文化语境是建筑设计需创造大众可对话认同的环境、媒介，有利于建立彼此之间的认同与信任，如契合乡村居民的生活语境，享受山水环境的自然语境，利用当地材料的营造语境，节约经济的维护语境，以更好地进行社会文化的表达。

2.3.1 大同机场新航站楼

大同机场新航站楼是“一层半式”前列式小型航站楼，设计以长短坡形成从落客车道边到迎送大厅再到2层候机大厅在空间上的梯度变化，集约紧凑、浑然一体。建筑造型是对山西传统民居和古代庙宇建筑文化的提炼，以浑厚有力的“人”字形桁架撑起长短坡顶，南北分立于大地之上，屋脊处的连接桁架棱角分明、空透有力，将阳光从中脊引入室内。这座“大同屋脊”如一件从历史穿越的时光里掘出的器物，映着现代机场的简约，透着古老城市的古拙，体现出厚重的山西地域特点，使人们对大同历史文化产生认同感（见图8）。

图8 大同机场新航站楼

2.3.2 厦门新机场

厦门是“海上丝绸之路”战略支点城市，厦门新机场既是机场、城市门户，更要担负起体现海上丝绸之路文化特色的重担。通过对海丝城市文化研究，找寻灵感源泉、提取元素，并将其转化成设计语言，以建筑、室内、景观一体化的整体设计，多层次、多视点地综合呈现厦门的历史文脉。航站楼造型提取“闽南大厝”屋顶和嘉庚风格建筑要素，出挑飘逸的三重檐既如大厝民居飞扬的燕尾脊，又像亮翅的白鹭；形如龙舟的屋顶天窗自然地体现出航海文化与端午民俗；船形天窗正下方起伏流动的木格栅既如张开的棕榈叶，又如翻卷的波浪；航站楼前的景观花园如清凉绿谷，充分体现出厦门花园城市的城市特色（见图9）。

图9 厦门新机场航站楼

2.3.3 陕西奥体中心体育馆

西安既是古代丝绸之路起点，又是一座历经千年兴衰的古城，设计构思取自丝绸的飘逸灵动和长安的厚重积淀，“一薄一厚”“一轻一重”体现出体育运动的速度感、流动感和力量感。屋顶道道天窗如同回旋飘舞的丝带；片片黄色石板形成如层层黄土高坡的基座，蜿蜒界面似流淌的黄河水；集散大厅的土黄色微孔吸声墙微微上倾，具有古城城墙的意蕴；赭黄、土黄、白三色交错的看台座椅将人们围坐于黄土高坡的生活图景移植到观赛场景之中（见图10）。

图10 陕西奥体中心体育馆

2.4 对科学技术的转化

“将房子盖起来”既是对建筑设计的最基本要求又是最高要求。建造是实现空间的唯一途径，科学技术无疑是其支撑，千百年来持续推动建筑行业与学科的发展。建筑设计所关心的并非完全是单纯的技术问题，而是以巧妙的技术转化追求建造的表达潜能，达到建筑与环境共生的至高境界，营建技术和设计手段是其主要途径。营建技术主要涉及施工技术和材料工艺，为材质表达提供更大的发挥余地，使形式表现的广度和深度获得释放和挖掘。随着数字时代来临，互联网、云计算、大数据、人工智能等数字信息技术成为建筑设计的有力支撑，辅助人们搭建智能化设计模型和环境分析模型，进行精量化计算和数字模拟分析，开展全面的精细化设计和智能化设计，为设计拓展新思路、呈现新可能、打开新局面。

2.4.1 绿色建筑材料国家重点实验室

混凝土条形挂板是由该实验室自行研发的一种特色混凝土制品，具有板材宽度小、长度可控、自重小等优点，板材两侧均设企口使挂板上下相扣，防止雨水渗漏，但该制品并未获得较好的市场推广与应用。设计中通过引入L型钢作为承托构件，解决了混凝土挂柱和结构主体连接、预留建筑外保温板安装空间以及易产生冷桥等问题（见图11）。简洁的体量、沉稳的色调凸显清水混凝土质朴自然的材料质感，均匀且横向连贯的线条划分使其具有现代建筑的生动肌理。该建筑已成为中国建筑材料科学研究总院对外宣传混凝土条形挂板的活广告（见图12）。

图11 混凝土条形挂板

图12 绿色建筑材料国家重点实验室

2.4.2 北京城市副中心站交通枢纽

北京城市副中心站位于通州北运河河畔，以“运河桥”为主要建筑设计理念。钢屋盖结构采用单层壳体系，通过薄壳屋顶单元的巧妙组合形成连续起伏的屋顶群组。根据北京太阳高度角与周边环境对建筑遮挡情况，对车站室内光环境进行采光模拟计算与发光效率模拟分析，从而科学地确定光伏板的铺设范围、位置及数量，使候车大厅室内光线质量及视觉感受达到相对舒适的标准。在此基础上开展光伏建筑一体化设计，对采光天窗、光伏板和金属屋面的组合构造和排布方式进行研究，错落有致、灵动跳跃的光伏板布置体现了数字设计的科技感，如奔腾运河水的闪动波光，结合钢拱结构形成屋面上人拱桥，实现车站与两侧城市街道空间的友好互动，较好地诠释“运河桥”建筑设计理念（见图13，14）。

图13 北京城市副中心站交通枢纽

图14 光伏金属屋面

2.5 对资源价值的再生

建筑的使用价值是为人类提供庇护场所与生活环境，并为其带来精神层面和文化层面的满足。建筑的建设与维护必然会带来物质转化和能源消耗，处理不当之时还会带来对环境的不良影响及对生态系统的破坏。我国城市已经进入存量发展时代，人们已意识到大拆大建的粗放式建设发展带来的恶果，既有建筑的利用改造、城市空间的织补和生态环境的修复现已成为当今我国城市更新的重要策略，也是实现生态保护、资源可持续利用，引领城市发展的重要举措。新建筑与老建筑、建筑与环境不断融合共生，可再生为城市发展资源，创造出更持久的社会价值、精神价值、文化价值、经济价值。

2.5.1 南京理工大学图书馆

图书馆位于校园中轴线上，场地南侧是逸夫馆，即半圆形2层建筑，建筑设置屋顶平台，学生们可在平台上看书、交流。设计充分尊重这一动人的校园场景，不拆除老建筑，而是对其合理利用：图书馆顺应逸夫馆轮廓，以弧形形体将其环抱，新老结合一体；引入连接新旧两楼的2层室外平台，使校园室外公共空间在此紧密结合，并将其拓展为进入图书馆的空中步道；书卷般展开的形象既体现图书馆的建筑性质，又具有较强的仪式感，以半围合姿态迎向校园主入口广场，塑造强有力的校园轴线（见图15）。

图15 南京理工大学图书馆

2.5.2 江门人才岛规划展示中心

既有建筑是普通的单层门式刚架厂房，设计结合规划展示中心的功能定位，对厂房的高大空间进行一系列改造：植入一系列“房中房”功能体；体块之间形成可供人们参观游走的“街巷”；提取江门民居的代表性片段，通过灰砖材质、砌筑方式、窗洞口的错落关系进行转译。通过介入式的改建方式、室内空间室外化的做法，实现厂房使用功能的再生与蜕变，使江门的传统建筑和街道环境得以再现，本土记忆与文化得以传承，老旧建筑及其环境的资源价值得以再生（见图16）。

图16 江门人才岛规划展示中心改造前后对比

3 结语

从业至今，执笔的项目琳琅满目，其中也有部分方案因种种原因未能实现，因此得以落地的设计弥足珍贵。珍视这种机缘，将建筑小心处理，与环境融合协调，使其如同从环境中生长出来一般。上述设计实践必有缺憾与不成熟之处，但或多或少均体现出与环境共生的建筑观，一直敦促建筑师不断思考完善设计策略，探求设计路径，不断坚定设计立场与价值观。简而言之，建筑与环境共生，实践与思考同行。