建筑与环境的共生——全生命周期内的适宜性设计策略

颜晓强，章嘉琛

0 引言

建筑与环境的关系是一个永恒的话题，也是建筑师执业过程中需要面对的关键问题。建筑与环境，始终呈现出动态变化的互动关系。

环境影响着建筑，场地所处的地理位置所拥有的日照条件、风环境、水资源等因素，所接触的周边动植物、乡村和城市文脉等，都成为建筑的底色。建筑也影响着环境，建造所需的资源利用、能源消耗和废弃物排放，都影响着环境的品质。建筑无法脱离周边环境而独立存在；环境也必将受到建造过程的影响，无论是正面还是负面。

在可持续发展和绿色建筑已成为行业和专业共识的今天，在建筑实践过程中，正确地处理建筑与环境的关系，仍然存在着诸多问题。其中有两个问题比较突出：（1）绿色可持续的理念与设计，未能在建筑的全生命周期内得到贯彻和实现。表现在：功能目标需求的不确定性和反复变更；可持续目标不明确；追求标志性的造型和形式化的设计语言为先，影响建筑性能和建造成本的绿色性能分析和绿色技术比选滞后于设计决策；建设过程各阶段的参与方只关注本阶段的利益实现；建设开发模式的制约和责权的不对等，建筑师无力主导设计，控制建筑的可持续目标达成。（2）建筑师对于适宜性设计的应用没有充分的重视。表现在：对于场地所处环境的条件和因素等环境需求缺乏细致的分析，设计策略往往从单一功能需求或形式美的角度出发；建筑空间的通用性和适变性不强，建筑在建成时已无法满足多样性使用和后续功能变化的需要；简单地依赖设备和材料的组合，缺乏适宜性技术的比较和选用。

促成建筑与环境和谐共生的状态，呈现高品质的建筑和高完成度的建筑作品，是浙大设计院（以下简称UAD）的建筑师在“持续生态”的理念下始终追求的目标[1]。聚焦全生命周期内的设计应对，并通过适宜性设计策略进行建筑实践，是实现这一目标的重要途径。

1 全生命周期的应对策略

在处理建筑与环境的关系时，需要进行全生命周期维度的分析与实践，这既是持续生态理念的体现，也是更加系统更全面的设计策略。建筑师需要在前期策划、全过程设计、监督建造、交付运行和更新改造等各个阶段，主动介入，持续服务，延伸并贯彻建筑与环境和谐共生的目标。

在前期策划阶段，细致地分析各方需求至关重要。通过全面地分析环境需求和建筑功能需求，聚焦各方核心关切的目标，可帮助建筑师搜寻重点需要解决的问题[2]。建筑师善于协调各方并通过设计解决问题，有的放矢，选择适宜性的策略，进行适宜性的设计。

当然，在项目开始之初甚至是推进过程中，业主或者委托方的需求可能是不确定的，尤其是在项目周期压缩严重的情况下，为建筑师的实践带来了极大的挑战。这就要求建筑师在全过程设计阶段，积极应对，主动适变，协助业主进行决策。这一阶段是建筑全生命周期中很短的一个阶段，但却是影响最深远的一个阶段。建筑师需要尽早评估建筑的性能需求并将实现绿色性能的技术融入设计语言，在运用设计手法和形体空间塑造的时候，保持克制的理性，这也是适宜性设计的体现。

在监督建造阶段，建筑师的现场督造是实现其设计理念和目标的重要环节。建筑设计区别于艺术设计，建筑师不会被AI取代的一个重要原因，可能就在于社会对于“真实建造”的需求和实践1）。通过合适的材料选用及合理的构造设计，督促施工团队实现良好的建造质量，服务现场、减少错误和返工浪费，可使建筑性能目标得以实现的同时，减少建设过程对环境的影响。在目前建设开发模式下，建筑师需要付出成倍的努力：一方面设计理念和目标需要在全生命周期内传递贯彻，而方案设计团队和EPC建造团队往往存在割裂的情况；另一方面，对于造价的严格控制，也往往会制约设计目标的实现。

在交付运行阶段，建筑师的影响力相较于其他阶段更弱一些。但这一阶段，却是建筑与环境相互作用最长期的阶段。良好设计和建造的建筑可能由于使用不当，无法发挥应有的性能，同时消耗更多的能源，排放更多的污染物。在建筑与环境持续交互的阶段，建筑师适宜的服务策略有两点：（1）可以尝试在设计和建造的基础上，将专业经验和运维方法传达给使用者，通过使用者的行为促进建筑长期良好运行，并减少资源的消耗，此为建筑领域碳中和的重要路径之一；（2）可以对建筑和使用者进行评估和回访，评估当初的需求分析和适应性设计是否吻合，回访使用者对于功能和性能的体验和感受，以此判断建筑与环境共生的目标和状态是否实现。UAD每年会组织多种形式的工程质量和设计回访，听取使用方的反馈，这些宝贵信息可以回流到设计端，促使设计工作不断优化。

最后，在更新改造阶段，可以理解为新一轮的“前期策划”阶段，会出现新需求、新问题、新目标，需要找寻新的适应性设计策略。

2 适应性设计策略

建筑处于特定的真实环境之中，环境也对具体建筑的形态和空间产生鲜明的影响。它们之间是互动、共生的关系。建筑师在处理建筑与环境的关系时，需要根据环境需求和功能需求，选择适宜性设计策略。基于我们的长期思考和近期实践，本文聚焦以下典型的适宜性设计策略。

2.1 多样的环境共生策略

在进行建筑实践时，首先需要对建筑所处的环境进行分析，是处在自然环境、乡村环境，还是城市建成环境中。针对多样的环境类型和环境需求，各自会有不同的应对方式。

当建筑处于自然环境中时，设计需要采用谨慎的介入方式将建筑融入自然环境中。例如，海宁鹃湖科技创新园处于这类环境中，顺应场地自然条件，消减建筑体量，最大程度地将自然环境引入建筑形体和空间中成为其适宜的共生策略（图1）。

图1 海宁鹃湖科技创新园建筑的总体布局

当建筑处于“半自然”的乡村环境中时，设计需要关注乡村环境和乡村生活的关系，发掘乡村文化的物质承载的价值，在满足当代功能需求的同时，关注新旧建筑之间的传承。例如，王户村村民之家在新旧建筑之间建立起了功能和形式的联系（图2）。

图2 王户村村民之家的周边环境

当建筑处于城市建成环境中时，基于多变的功能需求的分析，在限定的条件下，小心协调处理建筑与城市环境的空间界面，引入城市生活的同时，采用克制的设计态度避免形体特异的标志性。例如，顺昌体育中心在设计时，弱化了临街立面的视觉形式，在将市民活动引入场地内部空间的过程中，展现其建筑群的整体形态和空间界面（图3）。

图3 顺昌体育中心场地内部空间界面

2.2 适变的空间营造策略

适变的空间营造策略是指营造一种可变、灵活，具有弹性的建筑空间，以满足不同功能、不同使用对象、不同时间跨度的需求。需要注意的是，这一适宜性设计策略的应用有一个先决条件，正如前文所述的，在前期策划阶段，建筑师团队需要在细致分析各方需求的基础上，进行归纳和重组，营造弹性可扩展的空间和复合多功能的空间。

（1）营造弹性可扩展的空间

建筑设计通常会按照不同的功能需求对空间进行对应的布局和划分。适宜性的设计策略是根据功能需求和未来的灵活使用的规划，优先采用标准的尺寸模数，构建规整标准的单元空间，这些单元空间可分可合，可根据未来的使用需求扩展或收缩。例如，海宁鹃湖科技创新园采用单元空间组合可扩展的方式，应对不同规模和发展阶段的企业对空间的差异性需求（图4）。

（2）营造复合多功能的空间

另一种策略是整合平面空间，将服务空间或结构核心筒外置，塑造通用开放的灵活空间。在结构主体不改变的情况下，空间内部的划分和组合可以随着时间和功能需求的改变而重新布局。空间内部的分隔构件均采用轻质、装配化的隔断[3]。例如，农行温州分行大楼的标准层通过核心筒服务空间的整合，形成了4个较大的开放空间，每个空间内部可根据部门的功能需求进行灵活分隔，开放空间之间也可以通过组合进行扩展（图5）。

图5 空间的灵活分隔与组合

当然，这些适变的空间营造策略需要根据建筑与环境的实际需求判断是否采用，否则又变成“非适宜性设计策略”了。

2.3 适宜的绿色技术策略

采用适宜的设计技术创造舒适的室内外环境，一直是设计和建造绿色建筑的重要内容，也是UAD持续关注、研究和倡导的方向。浙江省大部分地市具有典型的夏热冬冷气候区特征，在这一气候区的建筑，既要考虑夏季隔热和遮阳，又要平衡冬季保暖和日照，还要在春秋过渡季节自然通风。这一特征和其他气候区是有明显差异的，因此在处理建筑与环境关系时，必须采用适合地域气候特征的设计和技术。UAD作为浙江省现行绿色设计标准和建筑节能标准2）的主编单位，较早将适宜性的理念体现在设计标准中，通过设计标准进行引领，将隔热、通风、遮阳等适宜性技术措施详细地写入标准中。这些技术措施在国家标准中没有详细要求，我们通过地方标准，以引导性的方式，提供给广大建筑师。这里选取其中重要的3点进行阐述。

（1）合理设计可开启外窗，营造自然通风的环境

夏热冬冷气候区的建筑注重通风效果，除了通过形体穿插、局部抬升、庭院布置实现良好的外部自然通风环境之外，建筑外表面设置可开启外窗，有利于形成室内外通风衔接，促成“穿堂风”。良好的通风能提高人的舒适度，提升绿色性能，降低能源消耗。在浙江省的绿色建筑和节能设计标准中，我们要求主要功能房间的每一个开间都应该设置可开启窗（玻璃幕墙同理），并且推荐可开启部分占房间外墙面积达到一定的比例。当环境适宜时，人们愿意打开窗户通风，而不是通过开启空调降温。“人与外界的联系不仅是通过透明的外立面所实现，更重要的是通过开窗这一具体动作，随后听到的户外声音，皮肤所感受到的户外空气而建立起来的”[4]。同时，伯克利大学的研究也表明，当建筑空间设计了可控制的混合通风系统（可开启窗和机械通风组合）时，使用者对于室内温度、湿度等的适应能力会大大提高[5]。这一设计策略对于大体量的公共建筑，特别是玻璃幕墙建筑尤其重要。另外，在全过程设计的前期，进行初步的风环境模拟，建筑师可以对建筑布局和形体组合进行优化，以营造良好的通风环境。这些调整优化是无法在设计后期实现的，这也是我们倡导将设计扩展到全生命周期维度的重要原因。

（2）结合建筑朝向和形体造型，设置多样的外遮阳措施

江南传统建筑宽大的屋檐、窗外的花格都是良好的外遮阳措施。当我们设计建造新建筑的时候，往往没有根据建筑朝向和造型设置相适应的外遮阳措施。例如，朝南方向的建筑，适宜设置横向挑出的遮阳构件，在减少立面上日照辐射的同时，不影响视线通透。朝西方向的建筑，西晒强烈，竖向的遮阳构件可以抵挡大部分低角度的日照，同时也可以减少眩光对人的影响。设计结合不同材料和孔隙率，可以实现丰富的建筑造型效果。在浙江大学建筑设计研究院东一办公楼的实践中，设计了多种形式的遮阳措施（图6、7）。当然这只是从立面构件的角度出发的策略，如果设计能考虑建筑空间布局的因素以及不同朝向不同窗墙比的综合设计，不失为处理建筑与环境关系更好的方式。丽水电力生产调度中心在形态和平面布局上采用了不同于一般高层建筑空间布局的策略，做出了有益的探索[6]。

图6 东一办公楼多种形式的遮阳措施

图7 东一办公楼多种形式的遮阳措施

（3）选用高性能的门窗，提高室内的舒适度和建筑品质

建筑师在设计建筑时，善于推敲立面虚实和门窗洞口的光影效果，但对门窗等透光围护结构的性能着力较少。从绿色技术策略的角度看，门窗等透光围护结构的性能，对使用者的舒适性和建筑整体的品质影响很大。这些性能包括热工性能、气密性能、隔声性能、透光性能以及防水耐久性能等。在低碳发展的大背景下，低能耗建筑的营造将成为主流，在围护结构性能提升技术方面，采用高性能的门窗是其中重要且适宜的技术策略。同样，在浙江省低能耗建筑节能设计标准中，我们倡导采用双腔中空玻璃（俗称“三玻两腔”）的门窗，倡导采用系统化技术设计制造的工业化门窗产品。例如，在浙江大学建筑设计研究院装配式建筑B1楼的实践中，所有幕墙玻璃采用了双腔中空玻璃（图8）。当然，这些高性能的门窗，目前的成本相对较高，但通过优化设计，并与其他适宜性设计策略结合，在建筑全生命周期内，不仅能提升使用者的感受和建筑的品质，而且成本是合理可控的。

图8 采用双腔中空玻璃的幕墙

3 结语

可持续性可能是当代被过度使用的“明星”词汇之一，但如果我们将它聚焦在建筑的全生命周期内，持续地进行适宜性设计，处理建筑与环境的关系，那么可持续性就会变得具体，建筑与环境的关系也将最终达到和合共生的状态。□

注释

1） 王建国院士最近在西安的讲座“创意营境，自然同行——近期建筑选例分享”最后提到，建筑学和建筑设计在应对人工智能挑战的时候，“包含多维规则和基于现场的建筑创意和实体建造是最后的底线”。

2） 浙江大学建筑设计研究院主编了浙江省工程建设标准《绿色建筑设计标准》 DB 33/1092-2016版、2021版（现行），《公共建筑节能设计标准》 DB 33/1036-2007版，2021版（现行），《居住建筑节能设计标准》 DB 33/1015-2015版、2021版（现行）等多部绿色建筑和节能方面的标准。