《生态建筑》第二讲课件.ppt
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- 生态建筑 生态 建筑 第二 讲课
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1、第二讲早期朴素的注重生态的设计思想和实践 纲要 2.1. 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想 2.22适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(1) ZHUSHI1: 布鲁诺赛维. 现代建筑语言,席云平,王虹. 北京:中国建筑工业出版社.,1986作为现代建筑设计思想的源泉之一,19世纪的建筑师和理论家所崇尚的折衷主义主要通过下述途径做到仿效自然这一点:模仿自然结构的高效率,利用地方材料建造墙体,墙体的基础建立在岩石或土层之上,而采用的各种装饰则体现出对于丰富自然界的忠实崇拜。所有这一切都体现在从新哥特复兴到工艺美术运动和新艺术运动再到
2、有机建筑的各种建筑形式中,体现在从拉斯金、勒杜、莫里斯到赖特和阿尔托等人的理论和实践中 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(2)例如赖特将建筑视为“有生命的有机体”,他所遵循的将作品与其时其地环境融为一体的有机建筑设计原则,就已经体现了深层生态学的设计原则。由于设计过程是一个动态变化的过程,所以赖特认为没有一座建筑是“已经完成了的设计”,建筑始终持续地影响着周围的环境和使用者的生活。在自然的住宅(The Natural House)一书中,赖特强调了整体概念的重要性,认为建筑必须同所在的场所、建筑的材料以及使用者的生活有机地融为一体。 ZHUSHI2: 关于“深层次生态学”的概念和
3、内容,详见第三讲。 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(3)柯布西埃在走向新建筑关于住宅的论述中,显露出他热衷于户外空气和运动一样,柯布西埃的很多设计思想和实践都体现出两个方面的特点:一方面是对一种斯巴达式然而又充满自由的简捷的追求,另一方面是对自然的关照。 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(4)像1922年设计的不动产公寓大楼,设计灵感源自卡尔特僧侣修行,与新精神展览亭等一系列作品一样,所展示的是一种简捷和节俭,而非消费主义的喧嚣浮躁。同时通过为每一户保留花园这一构想,使居住者更能深切感受到自然的存在:它们无所不在,伴随着日升日落,从巨大的平台眺望那繁茂的树木和植被
4、,体验着季节更替的旋律。ZHUSHI3: Le Corbusier. Towards a New Architecture, Etchells F. London: The Architectural Press,1946.第228229页。卡尔 特 教 团 是 1 0 8 6 年 圣 布 鲁 诺 在 法 国Chartreuse山中成立的教团,提倡苦修冥想。 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(5)柯布西埃1925年提出了“新建筑五点”,其中两点是建筑底层的架空和屋顶花园。依照他的本意,底层架空保证了地面绿地的通畅,屋顶花园则“恢复被房屋占去的地面”,增加绿化,便于充分接触自然。Z
5、HUSHI4:肯尼思弗兰姆普敦.现代建筑:一部批判的历史,原山. 北京:中国建筑工业出版社,1988. 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(6)ZHUSHI5: Curtis W J R. Le Corbusier: ideas and forms. Oxford: Phaidon, 1986. 寇提斯指出,“旱桥城市”的构思早在1910年,爱德加钱伯雷已经有所构想:地上两层,楼顶为行车的马路。柯布西埃在1930年至1933年发展的阿尔及尔市 “奥布斯” 规划中,利用一些绵长的多层建筑,取代了常见的街坊组团。他不仅将城市建设在巨大的鸡腿柱上,保持大片绿地的通畅,而且将机动车道占据其
6、中的一层,形成一种复式路网体系,减少了道路占用土地的面积。“房屋在路面以下有6层,在路面以上又有12层,使旱桥城市的概念活生生地体现出来。各层之间隔为5米,形成了一块人造场地,每个单独用户可以在其间随心所欲地建造双层单元”,这种用户双层单元,在柯布西埃的草图中,就像不动产公寓一样,同样布满了绿化带。 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(7) 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(8)ZHUSHI6: Peter Buchanan. Steps up the ladder to a sustainable architecture. Architecture and Urb
7、anism(A+U), 1997, 320(5): 610.人名采用汪坦. 现代西方建筑理论动向. 建筑师,1981, 14:4667.第49页的译法。彼得贝却能认为18世纪晚期的功能主义建筑例如维多利亚时期的医院建筑,以及早期乌托邦社会主义的构想如傅立叶的“法郎西斯”( phalansteres)规划方案,都值得建筑师进一步发掘其中的含义,成为注重生态的建筑设计的源泉。 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(9)ZHUSHI7: Herzog T. eds. Solar Energy in Architecture and Urban Planning. Munich: Prest
8、el Verlag, 1996. ZHUSHI8:班海姆指出,维多利亚时期的医院利用楼顶上高起的亭子导风,因此自然通风 效果非常理想。参见Banham R. The Architecture of Well-Tempered Environment. London: The Architectural Press, 1969.因为前者异常关注建筑与环境条件之间的关系,特别是重视自然通风的利用,因此现代一些高效利用能源的建筑,像肖特福特事务所设计的英国德蒙特福德大学“女王馆”机械和制造学院系馆就从维多利亚时期的建筑中汲取了很多灵感,例如通过组织顺畅的自然通风,排出建筑内部各种热加工设备产生的热量
9、,力争满足室内使用者的舒适要求,建成后的使用情况相当良好。 与注重生态的设计密切相关的一些现代建筑设计思想(10)ZHUSHI9:参见麦斯艾格留斯. 世界建筑:拜克再开发计划. 台北:胡氏图书出版社,1983.第5页。ZHUSHI10: Curtis W J R. Modern Architecture Since 1900. London, Phaidon, 1996. 第591页。寇提斯指出,拜克住宅区是厄斯金作为其中一员的“十人小组”60年代70年代最为成功的作品之一。而弗兰姆普敦则指出了 “十人小组”“在1954年的杜尔恩宣言中根据生态的原则提出的人类集居点应当组合在景观之中,而不是作
10、为一项孤立的事物置身其间”的观点,同时“十人小组”中的另一成员巴马克对巨型结构的兴趣(来自对柯布西埃“奥布斯”规划的研究),这些都影响了“拜克墙”住宅区的设计,使得半环绕着住宅小区的绵长的住宅楼成为小区的标志。后者则体现为不仅关心各种数据指标,而且关注于创造活跃的社区。贝却能认为,许多现代住宅社区设计中延续了这一思想,例如拉尔夫厄斯金设计的位于纽卡斯尔的“拜克墙”(Byker Wall)居住区规划设计,就很好地将住宅小区边界限定与当地的生活模式结合在一起,同时邀请公众参与,将未来的使用者纳入到设计过程之中,从而“较好地解决了战前建筑师与使用者之间较少沟通的问题”。 与注重生态的设计密切相关的一
11、些现代建筑设计思想(11) 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(1)概论生物气候设计和生物气候地方主义关注气候的不同设计策略 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(2)ZHUSHI11:气候和地理是互相联系的概念,地理因素是气候成因的三大要素之一。参见周淑贞. 气象学与气候学. ZHUSHI12:黄薇. 建筑形态与气候设计:从荒漠地区传统建筑的分析探讨现代地方性建筑的创新:硕士学位论文. 北京:清华大学建筑系,1987.ZHUSHI13: Aronin J E. Climate and Architecture. New York: Reinhold Publishing Corpora
12、tion, 1953.气候和地域是紧密联系的两个概念。人们从来没有停止过对建筑与气候、建筑与地域关系的研究。与注重生态的建筑设计理论和实践相关的研究主要从利用太阳能和被动式制冷等方面开始,以降低建筑能耗为目的。例如为了充分利用太阳光,保证冬季的日照时间,法国住宅部官员奥古斯丁雷1913年研究了十个大城市住宅日照间距问题,得出了一些结论,例如“莫斯科南北向21米高的住宅,为了保证冬至日两个小时的日照,间距应为105米;而同样高的住宅在华盛顿间距为42米的情况下,就可以保证三小时日照”。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(3)ZHUSHI14: Cook J. Global indigeno
13、us architecture. Process: architecture, 1991, 98: 518.英国皇家建协1932年在协会期刊上发表了主题为“建筑定位”(The Orientation of Buildings)的研究成果。杰夫里库克认为:“芝加哥的柯克兄弟1933年发明了太阳房,利用收集太阳能解决住宅采暖供热,同时采用密封的双层玻璃减少冬季室内散热量。” 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(4)ZHUSHI15: Curtis W J R. Le Corbusier: ideas and forms. London: Phaidon, 1986.第116页。本世纪20年代3
14、0年代以来,人们对生物圈的科学理解越来越深入。生物学家们认为除了适应性强的人类以外,没有物种能在地球的所有气候带内生存。这向建筑师提出了挑战:如何针对各种不同气候地域的特点,进行适应于气候的建筑设计。因此气候和地域条件成为影响设计的重要因素。为了应对挑战,建筑师构想出了很多设计解决方案,其中一个比较典型的例子是柯布西埃创造的“遮阳构架” ,这是一种“国际式和地方式解决方案的杂交,体现了现代的技术和乡下的智慧”。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(5)ZHUSHI16:哈桑法赛在其著作中,将mashrabya (木格屏)和 “ Claustrum”(复数为Claustra)(花窗格)列入语
15、汇表,并作出了解释:mashrabya (木格屏)是木制的遮阳格栅,安装在阿拉伯住宅主厅的窗户上,或者主厅中间高起部分的窗户上。“ Claustrum ”(复数为Claustra)(花窗格)是装饰性的窗花格,用于通风。见Fathy H. Natural Energy and Vernacular Architecture:principles and examples with reference to hot arid climates. Chicago: The University of Chicago Press, 1986.第165页和第166页。所谓“遮阳构架”,实际上就是指将蜂巢
16、状的遮阳构件与玻璃立面结合在一起以便遮挡照射在玻璃立面上的阳光,是柯布西埃多次去北非旅行,研究了当地的建筑,尤其是摩洛哥当地的木格屏(mashrabya)和花窗格(Claustrum)之后创造的。为了保持自己的框架语汇,柯布西埃将木制的格屏和砖制的花窗格替换为现代的产品,即钢筋混凝土框架,并且经历了一个从简单的外部构件到直接整合于建筑结构的发展过程。这样,遮阳构架与1928年柯布西埃设计北非迦太基别墅方案时采用的凹入的廊子,成为适于热带高温气候设计语汇的代表。柯布西埃在自己的“自由立面”体系中,增加了新的元素,并将其应用于南美、北非、印度的很多设计方案中,而这种新元素的创造根源正是基于对气候的
17、适应性。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(6)ZHUSHI17: Olgyay V, Olgyay A. Solar Control and Shading Devices. Princeton: Princeton University Press, 1957. 到了40年代50年代,象美国的理查德纽特拉、路易斯康、保罗鲁道夫等,巴西的奥斯卡尼迈耶、卢西奥考斯塔等建筑师的许多作品中都充分考虑了气候和地域这两个因素对设计的重要影响作用,尤其是对太阳直射光线的控制,譬如柯布西埃作顾问,由考斯塔和尼迈耶设计的位于里约热内卢的巴西教育部大楼(图2-8)。1957年,维克多奥戈雅和阿拉代尔奥戈
18、雅兄弟出版了名为太阳光控制和遮荫设备一书,研究了上述很多建筑师的设计,从科学的角度进行了总结归纳。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(7)ZHUSHI18: Olgyay V. Design with Climate: Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism. Princeton: Princeton University Press, 1963.1963年,维克多奥戈雅完成了设计结合气候:建筑地方主义的生物气候研究一书,首次系统地将设计与气候、地域和人体生物舒适感受结合起来,提出“生物气候地方主义”这样一种符合生物气候设计原则
19、的设计方法。80年代以来,吉沃尼对奥戈雅的生物气候设计方法的内容提出了一些改进。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(8)生物气候设计的基本原则是通过建筑设计和构造设计,控制一些气候要素对建筑的影响,这些要素包括:建筑物所吸收的以及透入房间内的太阳辐射量,室内的空气温度,室内的气流速度以及水蒸汽压力等。在具体介绍两种生物气候设计方法之前,首先介绍一下几种主要的研究人体对气候的生物反应的热指标。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(9)人体对气候的生物反应的热指标ZHUSHI19: B. 吉沃尼. 人气候建筑,陈士驎译,王建瑚校.北京:中国建筑工业出版社,1982.把人对于热环境的反应表
20、达为单一的环境因素如空气温度、湿度及气流速度的函数是不可能的,因为这些因素同时对人体施加着影响,且任一因素的影响又取决于其它因素的水平。人们对热指标的研究是从评价空气温度、湿度及气流速度等各个因素对人体生物舒适感的影响开始,后来逐渐认识到辐射温度的重要性,随后又进一步考虑了新陈代谢率、衣着以及太阳辐射等作用的影响。可以说,最初的热指标是与热感觉相关的,而随后的研究则是以各种气候因素与人体活动的综合作用为前提,评价人体的各种生理反应,特别是排汗率的反应。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(10)主要的几种热指标是有效温度、合成温度、热应力指标(H.S.I)和另外一种热应力指标(I.T.S)
21、。合成温度指标1948年由法国米森纳德提出,是在人体与环境之间取得热平衡的实验中形成,因此在实验中,人置身于试验条件下所经历的时间较长。虽然合成温度指标的构成结构与有效温度指标完全相同,但是前者与观察到的生理反应更为一致些 。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(11)奥戈雅的生物气候设计方法奥戈雅认为设计的出发点是人体生物舒适要求以及特定设计地段的气候条件,应该按照上述二者的特点进行适应气候的建筑设计。通过设计,以自然的而不是机械空调的方式满足人们的生物舒适感觉。奥戈雅方法的出发点有两个:一是特定场地的气候条件,另一个是在特定的地域条件下人体的生物舒适感觉。奥戈雅认为,空调设计所依据的舒
22、适标准过于敏感,而忽视了人们可以随温度的冷暖变化,酌情增减着装的可能。因此恒定的温、湿度舒适标准并不必然是人们最舒适的感受。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(12)奥戈雅的生物气候设计方法这种方法基于一种“生物气候图”,该图包括与周围的空气温度、湿度、平均辐射温度、风速、太阳辐射强度以及蒸发散热等因素有关的人体舒适区。图表的纵坐标是干球温度,横坐标是相对湿度,图表的中部分别标有冬季和夏季的舒适区范围(人对季节的适应性已经考虑在内)。依照具体的气候条件与舒适区的相对位置关系,确定需要采取的设计策略。例如,如果外温处于舒适水平以上的温度范围内,图中标有恢复舒适所需要的风速(结合湿度条件考虑
23、) 。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(13)奥戈雅的生物气候设计方法依照此种设计方法进行的一般设计过程是以满足人体的生物舒适感觉(冷、热、干、湿等)作为设计出发点,注重研究气候、地域和人体生物感觉之间的关系,建筑设计应遵循的过程是(图2-11):1.调研设计地段的各种气候条件,例如温度、相对湿度、日照强度、风力和风向等构成地域年平均气候特点的因素;2.结合人体舒适图中标识的舒适区域,评价每个气候条件对人体生物舒适感的影响;3.采取技术手段解决气候与人体舒适之间的矛盾,应该在环境气候条件最不利时,能提供一定的补偿。例如建筑的选址和定位、建筑阴影范围评价、建筑形式设计、引导空气流动和保持
24、室内温度近似恒定等;4.结合特定地段,区分各条件的重要程度,采取相应的技术手段进行建筑设计,寻求最优设计方案。图2-11气候条件生物感觉技术选择方案设计 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(14)ZHUSHI20: Hillmann G, Nagel J, Schreck H. Klimagerechte und Energiesparende Architektur. Karlsruhe: Verlag C. F. Muller, 1981. 生物气候地方主义理论系统地对地域气候的通风、日照等因素进行了充分的研究,提出一些策略。遵循这些策略,就可以设计出适合特定地域气候条件,同时又可以满
25、足人体生物舒适感设计方案。这种理论较大地影响了以后注重气候的建筑设计,例如70年代德国适应气候和节能的建筑研究。 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(15)吉沃尼对生物气候设计方法的改进 适应气候和地域等条件要求的建筑设计研究(16)对于注重生态的建筑设计而言,这两种方法都值得重新评价和借鉴。已经有人在进行这一工作,例如马来西亚建筑师杨经文就提出 了 “ 生 物 气 候 摩 天 大楼”(Bioclimatic Skyscraper)的概念,并且结合热带气候的特点,进行了非常成功的设计实践。ZHUSHI21: Yeang K. Bioclamatic Skyscrapers. London:
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