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建筑适应性设计的影响因素分析

添加时间:2019/05/13
  摘要:建筑适应性设计能使建筑在其全生命周期内的价值最大化,能有效减少资源浪费,对于实现环境、建筑可持续发展具有重要意义。通过文献研究及案例研究,对建筑适应性的界定进行了梳理,提出建筑适应性指建筑通过有效的调节以适应使用者和环境不断发展的需求的能力,从而使建筑在其全生命周期内的价值最大化。同时分析了建筑适应性设计实现的内部及外部影响因素。发现层高结构系统、服务设施、平面开间与进深、平面形态、空间流动性、外部包络面是影响建筑适应性的关键设计参数。建筑设计前的使用需求,业主和其他利益相关者的支持、建筑师的坚持是影响建筑适应性实现的重要外部影响因素,为建筑适应性设计策略的决策奠定了基础。
  
  关键词:  建筑适应性  建筑适应性界定  建筑适应性影响因素  .
 
  
  建筑适应性设计能提升建筑生命周期内的有效使用,能有效减少资源浪费,对于实现环境、建筑可持续发展具有重要意义。建筑设计是否具有适应性与建筑空间、尺度、层高等内部因素相关,也与业主意愿、设计师意识等外部环境有关,界定建筑适应性的范围,研究建筑适应性设计的影响因素是实现建筑适应性的必要前提。
  
  1  建筑适应性设计界定。
  
  适应(adapt)一词来源于拉丁文“ad”(to)(为了)“aptare”(fit)(适合)。赫瑞·瓦特大学(Heriot-Watt University)学者詹姆斯·道格拉斯(James Douglas)在其2006年着作《建筑适应性》中对“建筑适应”做出了定义,是指任何通过维护改变建筑的容量、功能或性能的工作,换言之,指任何为调整、再利用或提升建筑以使其适合新的环境或需求而做出的干预性工作[1].
  
  适应性指调整或被调整到适合新局面的能力。对于建筑适应性至今还未做出统一的定义,研究者分别提出了不同的解释。谢菲尔德大学建筑系教授约翰·沃辛顿(John Worthington)等在《优化设计管理》一书中认为,适应性既要关注面向长时期的建筑大尺度规模的变化,也要在例如房间的尺寸和形态等小尺度方面满足变化的需求[2].荷兰建筑师阿尔该(Arge)在研究办公建筑的适应性时,认为适应性是满足不断变化的使用者和业主需求的能力,通过三种方式来实现:不改变建筑性质,以简易的方式改变建筑性质,或者根据需求扩展或分割建筑[3].加拿大瑞尔森大学(Ryerson University)建筑科学系副教授戈戈莱夫斯基(Gorgolewski)在建筑部件的再利用设计研究中,认为适应性建筑是能适应未来变化的能力,能以最简易的方式以及最低成本满足业主不断发展的需求[4].建筑师罗伯特·达尔齐尔(Robert Dalziel)等在《城市中的居住建筑》一书中称,建筑大规模的使用上的改变,反映了城市或商业的发展,建筑适应性就是对这些发展带来的影响的回应,在无需对基本结构进行改造的情况下,重新阐释空间[5].
  
  对建筑适应性的讨论具有复杂性和多样性,但大多基于一个基本问题,即建筑如何随时间发生变化,以及如何能适应这些改变,对建筑适应性的理解具备以下四大共性[6]:
  
  ①适应性反映了建筑自身发生改变以适应环境的能力。建筑自身的改变包括主动对环境变化的响应以及被动地适应环境,建筑的改变可发生于结构、空间和环境等,但从大多数文献来看,建筑适应性多关注于由于使用变化带来的功能改变。约翰·沃辛顿等还将建筑发生的改变进行分类,如按照变化频率分类,分为高频改变、低频改变;按照变化程度分类,分为高幅值改变、低幅值改变等。
  
  ②建筑适应性反映了建筑符合使用者需求的能力。建筑适应性强调人与建筑的关系,适应性较高的建筑能长期满足使用者的需求,并且能控制因性能下降而造成的空间供给与使用者需求之间的矛盾。
  
  ③建筑适应性反映了建筑最大化有效使用的能力。建筑适应性强,意味着它能以最低的成本,既适合于建筑系统本身的运行需求,也能满足各利益相关者的需要。建筑师肯德尔将这种适应能力解释为是“对建筑有效性和价值的评估”.因此,花费最少的时间和成本对建筑进行改造,是适应性体现的重要方面。
  
  ④建筑适应性体现在时间尺度上。根据对建筑适应性定义的梳理,可见,大多适应性定义中均包含对时间的描述,主要包含两种方式:a 描述建筑改变发生的速度,如在研究办公建筑适应性时,适应性指办公空间能快速地转变为开放的、半开放的及封闭的空间,同时能保持其多功能性的能力;b 强调是在建筑整个全生命周期内的变化,如英国的“儿童、学校及家庭部门(DCSF)”将建筑适应性定义为“适应性在学校建筑的整个使用周期内都是必要的,适应性能可以使得内部墙体能被移动,空间的尺寸和使用能得以改变。”因此,最大化延长建筑的生命周期,延长建筑部件、材料等的使用周期是适应性的关键特征。
  
  结合已有的建筑适应性理论研究,本文将建筑适应性定义为:建筑通过有效的调节以适应使用者和环境不断发展的需求的能力,从而使建筑在其全生命周期内的价值最大化。
  
  2  建筑适应性设计的内部影响因素。
  
  关键设计参数是影响建筑适应性的重要的内部影响因素,这些参数表述了对建筑适应变化的能力产生重要影响的设计特征,包括建筑高度、平面上的开间、材料、颜色等。一部分研究提出的参数基于适应性设计过程中的限制因素。如博伊德(Boyd)提出了24个设计参数[7],这些参数是办公空间智能化改造适应性设计过程中的受限因子。博伊德将这些参数归为6类,其中5类与建筑本身相关,包括建筑尺度、外部建筑形态、内部空间形态、结构及外包络面;另一类为场地类。
  
  同时博伊德还分析了这些参数对于建筑外观、建筑空间数量、建筑内部空间质量、智能化服务设施的分布以及环境性能五个方面的影响程度。道格拉斯在《建筑改造》一书中提出了影响建筑适应性的四大类因素,包括较差的建筑位置、尺度受限的建筑形态、受限制的场地条件以及不良的微气候环境,并且将这些类别细分,进一步总结了阻碍建筑适应性实现的参数,如楼层高度、大进深平面等。
  
  哈里斯(Harris)在欧洲智能建筑的研究中提出了难以实现建筑灵活性的元素,包括建筑在场地中的位置、主要的承重结构系统、底层楼板、基础及地下排水系统[8].
  
  另一部分研究则着重于分析那些最有可能实现适应性的或最具价值进行改变的建筑参数。巴罗(Barlow)在“将办公建筑改造为住宅的技术可行性”研究中,提出值得改造的五大类参数,包括建筑高度、进深、结构、外包络面、内部空间结构、服务设施、隔音设施、防火及逃生设施。他们同时强调在建筑改造过程中,最昂贵的是基础设施的改造,包括水、气、电、光、污水排放等,将占整个改造费用的60%,因此在考虑平面布局时,如果能易于达到这些设施,将在很大程度上减少改造费用[9].金凯德(Kincaid)在“可持续城市中建筑与基础设施的适应性潜能”的研究中也强调了服务设施是建筑改造中最常改变的要素,其次是建筑逃生方式、可达性、包络面等。但是,建筑改造最重要的驱动因素是建筑特征、建筑层高及开窗的尺寸[10].道格拉斯提出建筑改造中需要改变的设计参数包括,品质不佳的声学设计及热学性能、难以满足需求的结构或空间承载力、缺乏灵活性的及有明显缺陷的平面布局、不良的便利设施与服务设备。本文对15篇文献中所提及的关键设计参数进行总结[1-3][7-18]
  
  发现,层高被认为是最重要的设计参数,同时层高与结构设计相关,因此,结构形态、结构系统、楼板荷载、基础设计等参数也被认为较为重要,这与结构层级在建筑适应性设计中的重要性具有一致性。其次为服务设施,再次为平面开间与进深,以及与之相关细分的日照、自然通风等参数。与此类似,平面形态、空间流动性也被多次提及。最后,外部包络面被认为是建筑外观的重要影响因素。另外,在关键设计参数中,还包括建筑本身以外的要素,如场地条件、政策法规等,塞巴(Saba)研究中指出,这些参数与建筑参数之间具有相互依赖关系,如层高由建筑本身的需要决定,同时也受规划限高的影响。因此建筑外部参数对于适应性设计决策同样具有重要意义。
  
  3  建筑适应性设计的外部影响因素。
  
  建筑设计前的使用需求,业主和其他利益相关者的支持、建筑师的坚持是影响建筑适应性实现的重要外部影响因素。
  
  (1)建筑使用需求。
  
  建筑最初的使用需求是建筑适应性设计的原初驱动因素。例如,由REX和OMA共同设计完成设计的WYLY剧院在改造前即以临时性、具有高度灵活性着称。剧院改造前它只是一间近乎荒废的金属小屋,由于没有固定的舞台结构,也无需使用昂贵的室内装修,使用者可以挑战传统的剧院布局,根据他们的艺术需求重组舞台形式。这座具有多重可变形式的剧院,与美国其他最具灵活性的剧院享有同等的盛誉。然而,舞台的重组,需要花费高昂的人工与材料费用,随着时间的推进,舞台改造带来的成本已经变成难以承受的经济负担,这也成为实现剧院灵活性的最大的限制因素。因此,对于WYLY剧院而言,解决适应性的问题是建筑改造最重要的出发点。
  
  (2)业主开发理念与设计师的坚持。
  
  从建筑适应性设计成功案例中我们可以发现,业主的开发理念、态度以及设计师在一定程度上的坚持,都是适应性设计能否实现的决定因素之一。如诺丁汉科技园建筑设计业主Blueprint,该开发商长期致力于可持续住宅及工作空间的开发。Blueprint归Aviva投资的“igloo重建基金”(iglooRegeneration  Fund)及诺丁汉市政 府(Nottingham City Council)所有,采用可持续投资政策,坚持开发的项目具有可持续性,保护环境,为人们创造良好的空间。Blueprint开发主管John Long称:“创造性的设计及追求可持续发展是Blueprint的根本。诺丁汉科技园展示了Blueprint为应对房地产开发及重建过程中的改变而所采用的方式。从概念设计阶段,我们就努力减少能源使用需求,并且保证建筑材料的回收利用及可持续性。所有的木材来自良好管理的森林,森林能保证种植的树木多于处理加工的树木”.他还强调,“我们使用的窗需要具有隔热性能,以便对于居住者来说能具有较低的运行成本,灵活的窗体解决方案,优化了自然光线的进入。这些是建筑设计及环境设计中的重要元素”. WYLY剧院建筑师总结了与客户交流的经验:要在与客户的接触中占核心地位;要坚定立场,和客户达成一致,这个时候作为建筑师就可以和客户一同注入各自的创想,这必须由客户和设计师共同完成。
  
  结语。
  
  建筑适应性设计的实现基于对建筑未来可能发生的变化的准确预测,同时还受到业主、建筑师等多重外部因素的影响。建筑设计过程中,对影响建筑适应性的重要设计参数的识别,建筑师对适应性设计的意识程度都对建筑适应性设计的实现具有重要的影响作用。因此,在对建筑适应性需求分析基础上,综合考虑影响建筑适应性设计实现的因素,准确预测新的建筑可能发生的变化,在此基础上提出建筑适应性设计策略,对于实现建筑适应性具有重要的决定作用。
  
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