1、王其钧:生态建筑与仿生建筑(下) 仿生建筑大自然是人类生存的场所,也是人类知识的重要来源。从人类最初的木结构棚屋,到当代的摩天楼和航天飞机,自然界一直是人类获取各种资源和能量的补给所。自然与建筑的联系更是有着深远的历史。在古典建筑中,除了建筑材料全都来源于自然以外,建筑中还要设置大量从自然界中提取而来的装饰图案。从古埃及时期各式各样的纸莎草,到古罗马时期标志性的苕茛叶;从文艺复兴严谨的花纹装饰,到巴洛克时期那些灵动而抽象的图案,无一不追求自然与建筑的和谐。但对于绝大多数现代建筑来说,除了获得与自然相协调的关系,以及采用自然建筑材料以外,似乎很难让人们与大自然联系到一起,无论是现代建筑简洁、理性2、的结构还是建筑那“钢筋铁骨”、玻璃外皮的形象,都带有强烈的人造意味。虽然如此,建筑与自然形象的天然联系从现代建筑萌芽时期就从来没有中断过,只是在不同的时期有不同的表现,有时以更加抽象、概括和含蓄的方式出现。在一个世纪之前的西方社会影响深入的工艺美术运动、新艺术运动等针对工业品与建筑设计活动展开的一系列艺术运动,都以主张回复自然形态为主要宗旨。只是在建筑中,这种对自然形态的模仿和表现大多体现在了细部的装饰上。 以早期的有机建筑风格(OrganicArchitecture)为代表,随着现代建筑的迅速发展以及建筑结构和技术的改进,尤其在能源问题出现之后,人们又重新开始研究自然形态与现代建筑形象之间相3、结合的问题。从沙里宁(EeroSaarinen)设计的具像鸟形候机楼、鲸鱼形冰球场,到夏隆(HansScharoun)用抽象有机线条设计的音乐厅,这些作品都直接表现了来源于自然界的生动形象。而这些建筑的形象,不管是逼真地模仿还是抽象地表现,都能够让人们很容易联想到自然界与之相对应的 形象。就像文艺复兴时期达?芬奇和帕拉第奥等,许多大师级人物发现的新比例关系那样,在当代精密的计算机运算出的各种复杂的比例关系,很多早已经蕴含在自然界当中。人们仿照鱼的比例建成了流线型的抗阻建筑,仿照蜂巢的结构做出了供航天飞机使用的超轻高强度材料。事实上,许多科学技术上的进步都与人们对自然界不断深入地了解有关。建筑界4、也有一些建筑师走上了专业的模仿自然生物形象设计建筑的道路上来,由此诞生了一种新的建筑类型仿生建筑(BionicArchitecture)。美国建筑师尤金?崔(EugeneTsui)就是一位专门设计仿生建筑的建筑师,他用一些简单和普通的建筑材料,靠模仿动物具有的一些优良结构和富于表现力的外形,创造出了各式各样既实用又新奇的建筑形式。2001年,崔在他的故乡美国加利福尼亚州设计了一组为培养旋水按摩人才的国际性学院。由于教学的需要,建筑与水池紧密相连。这座建筑体的结构和用料都非常简单。首先是用混凝土砌筑不规则弧线形的基座,这些基座在水池的映衬下犹如曲折蜿蜒的堤岸。基座上的建筑采用圆球形式,这是一种经5、典的省材又得到最大使用空间的几何图形。支撑圆球的是天然的木结构,而球形结构表面则用混凝土与一种特殊的乙稀类材料混合后覆盖而成。用这种材料覆盖后的建筑表面没有做过多的粉饰,而是直接裸露着粗糙的墙面,但围绕这些球体却做了一些连续而突起的曲线,使建筑更具有生命体的特征。这种建筑不仅省时省料,制作简单,而且非常实用。相比起那些大体积的建筑来说,造价相当低廉,这也是崔设计的仿生建筑的另一大特点。早年,在崔所设计的一座小住宅的加建项目中,他更是大胆地使用了一些天然材料。由于住宅背靠一座小山,因此加建的一层就像是一个地下洞穴,颠覆了传统建筑的形象,用混凝土的基座与钢铁架分隔的高窗围合而成。窗框全都使用木材,6、并且整个建筑没有基座和屋顶的形象。除了在混凝土 基座外嵌入一层当地的石块以外,建筑顶部还特别设置了一个蜻蜓形式的遮阳棚。这个遮阳棚利用钢索悬挑两翼,可以随需要拉起或放下,从远处看去,就像是一只巨大蜻蜒落在上面。这种仿照动物形态建造的小建筑,大多因其单一的使用性而对建筑面貌的形式要求比较自由,而这些用石材、木材和混凝土、塑料等材料建成建筑较低的维护费用也是吸引人们的因素之一。在追求个性化和独特性的今天,这种建筑开始受到人们的喜爱。随着这种模仿生物体形式的建筑越来越受到人们的欢迎,建筑师开始把它们应用到稍大型的建筑项目中。无论业主还是用户,似乎也都很乐意接受通过独特的建筑形象来彰显企业形象和特色的7、这种安排,因此仿生建筑得以不断发展壮大。与环境形态结合的建筑最初人们大多认为,当仿生形式的建筑位于郊外或自然环境中时,由于不受周围建筑的限制,不仅可以使建筑本身的造型更加自由,还可以显示出一种与城市建筑完全相反,却与自然环境相契合的张扬、蓬勃的生命力来。来自日本的建筑师叶祥荣(ShoeiYoh),是一位注意探求现代建筑自然性的建筑师,他在日本福冈地区茂密的丛林中设计了这样一座活动中心建筑。这座小型的活动中心建筑中使用了竹子、木材、钢铁构架、混凝土、玻璃等建筑材料,让人们看到了现代材料的传统气息和传统建筑材料的现代气息。整个活动中心是一个不规则倒椎形建筑,像一朵倒扣的花朵,又像是八爪鱼一类的海生8、物立在平坦的草坪上,在它后面,还有一条向外延伸出的建筑部分,像一条拖后的尾巴,又像一只巨大的触角。 建筑内部的结构实际上非常规整。因为虽然整个建筑的形态极不规则和充满变化,但支撑屋顶和主体建筑的却是规则的网格形结构。而且这个网格形结构都由自然生长的竹子编成,编好后的竹子结构上面用混凝土浇注成薄壳体,并涂以防护材料,整个屋顶系统就全部完成。虽然整个屋顶仅靠薄壳屋顶不足以获得坚固的支 撑,但由于将建筑底部围绕的金属支柱系统巧妙地设置在建筑边缘的皱褶处,所以这部分结构被很好地隐藏了起来。在主体建筑内外,人们看到的都只是纤弱竹网外包裹的混凝土薄壳屋顶,十分独特。仿生建筑具有优美又独特的建筑形象,因此除9、了用于兴建一些小型建筑之外,人们也一直在探索将其与都市建筑、大型建筑类型相结合的出路。在这方面,日本建筑师伊丰东雄(Toyolto),就是通过现代高科技手段的辅助,来实现对自然界简单生物形象的模仿的。2004年,伊东丰雄在日本东京表参道地区设计的大楼,是一座位于东京最繁华商业城区的高层建筑。受到基址的限制,建筑平面呈“L”形,将容纳商业、办公、会议等多项功能于一身。并且,作为永久性建筑项目,该建筑还要达到足够的坚固性。 由于大楼本身是一座商业建筑,因此要想在繁荣的商业建筑聚集区引人瞩目,以最大限度地达到招揽顾客的目的,就要赋予建筑独特的建筑面貌。同许多繁荣的国际大都市的商业区一样,表参道地区云10、集了大量的商业建筑,而且各个店家都极尽所能地求新、求异,以便在琳琅满目的商业背景下突出自己。因此本地区传统多样化的结果是没有了传统。为此伊东丰雄回到本街区的自然周边环境氛围中,将道路两边郁郁葱葱的桦树作为新建筑的外观形象。这个建筑的形象来源其实很简单,设计师将茂密的桦树林复写在一张矩形的纸条上,再将这个纸条折叠成“L”形的纸筒,整个建筑也就呈现在人们眼前了。但在实际建设中,要想既保持树的形象,又保证建筑受力结构的合理性,却不是那么容易的事情。因此在整个建筑的设计过程中,全程引用计算机模拟建筑各部分结构的受力情况,再通过对细部结构进行不断调整,才得到了最终的建筑形象。建筑真正的结构部分反而相对简11、单,通过计算机指示的科学结构构造,建筑表面纵横的“树枝”采用钢筋混凝土结构建造。在铺满建筑表面的枝杈中,既有真正的承重结构,也 有为增加表现力而增加的装饰部分,但这两部分完全融汇在了一起。底部粗壮的树干部分为高敞的商业层提供足够的支撑力,而上部较细的枝杈则是规整的办公空间。树杈间的空隙大部分都采用玻璃幕墙形式,但也有一小部分采用了铝板。 无论黑夜还是白天,这座充满自然气息的建筑都比旁边高科技含量十足的玻璃盒子式建筑显得更加玲珑通透,而特殊的造型所带来的人们的极大关注,也满足了商业建筑的要求。在这里,现代主义整齐的框架结构成为一种老套的传统,建筑师真正用自然形态所具有的特殊力学结构与现代建筑材料12、相结合,产生出了具有生命动态的建筑。高科技的仿生建筑如同现代主义早期小沙里宁所做的那样,将现代建筑中应用最普通的材料,与高科技(HighTech)建造技术以及独特的仿生建筑形象相结合,创造适用更广泛的动人建筑形象,成为当代建筑积极探索的方向。而像卡拉塔瓦(SantiagoCalatrava)、格雷姆肖(NicholasGrimshaw)这样身兼结构工程师与建筑师双重身份的人,则为赋予钢铁建筑新形象做出了杰出贡献。英国的建筑师尼古拉斯?格雷姆肖,是一位擅长运用钢铁结构和玻璃、铝等材料创造惊人建筑形象的建筑师。他虽然常被人们归为高技派建筑师一类,但在他的设计中不仅体现出对高科技结构的关注,还体现出对建筑本身在情感表达方面的高度关注。1998年,格雷姆肖在德国柏林设计的一个工商协会建筑中,使用了15组半椭圆形弧线的钢架拱结构并列组合,作为内部办公空间的主要承重框架。这种新的外墙结构支撑着内部的办公楼层,不仅使内部空间的分隔更加自由,也让这座建筑呈现出如同穿山甲类动物一样的形象。极具生命体态的巨大办公楼,在方方正正的现代高层建筑群中显得极为特殊。虽然新办公楼的使用功能和内部空间设置与一般的现代办公建筑并无本质差异,但它不仅为现代都市增添了新奇的景观,也为人们营造了一个趣味十足的工作空间。当然,