鄉(xiāng)土建筑中可動表皮應(yīng)用的思路探究

林瑾如，薛雨亭，李孟圓，劉天宇，孟繁熙，李異

(西南交通大學(xué)，四川成都611700)

在鄉(xiāng)村振興的背景下，農(nóng)村積極開展建設(shè)活動。但如今大部分鄉(xiāng)土建筑在通風、日照、衛(wèi)生、節(jié)能等方面存在一些問題，亦不能滿足當下社會發(fā)展、氣候條件變化以及使用者對建筑環(huán)境日益提高的需求。

而隨著科學(xué)與建造技術(shù)地發(fā)展，可動建筑、可動屋頂、可動表皮等一系列適應(yīng)時代發(fā)展而產(chǎn)生的建筑設(shè)計改良正逐步走進人們的視野。可動建筑表皮是指建筑和建筑的外部空間直接接觸的可以動態(tài)調(diào)節(jié)的界面，它不僅可以為建筑帶來靈活多變的使用需求，還可以使建筑更好地適應(yīng)氣候變化。鄉(xiāng)土建筑是指鄉(xiāng)土環(huán)境中擁有本土、匿名、自發(fā)、民間、傳統(tǒng)、鄉(xiāng)村等特征的建筑①保羅·奧立佛在《世界鄉(xiāng)土建筑百科全書》中指出了“鄉(xiāng)土建筑”的幾個特征:本土的、匿名的(即沒有建筑師設(shè)計的）、自發(fā)的、民間的(即非官方的）、傳統(tǒng)的、鄉(xiāng)村的等。。可動表皮運用于鄉(xiāng)土建筑將發(fā)揮一定的價值。本文探討可動表皮在鄉(xiāng)土建筑中的應(yīng)用方式，使建筑能更好的適應(yīng)節(jié)能減排的要求，使鄉(xiāng)土建筑的界面空間具有多樣化的可能。

1 可動表皮的價值思考

1.1 可動表皮對鄉(xiāng)土建筑空間功能的提升

通過可動表皮在鄉(xiāng)土建筑上地應(yīng)用，使鄉(xiāng)土建筑的使用功能得到優(yōu)化與提升。這種功能優(yōu)化的結(jié)果包括鄉(xiāng)土建筑功能“量的增加”與“質(zhì)的提高”。功能優(yōu)化主要是通過遮陽采光、保溫隔熱、自然通風等措施調(diào)節(jié)氣候環(huán)境，提高鄉(xiāng)土建筑應(yīng)對氣候變化的能力，滿足人體熱舒適性的要求。同時，可動表皮在造型、技術(shù)等方面的創(chuàng)新也可推動鄉(xiāng)土建筑新功能的產(chǎn)生與舊功能的優(yōu)化。

1.1.1 基于氣候適應(yīng)性的可動表皮與功能關(guān)系的三種邏輯

在對(室內(nèi))氣候環(huán)境的調(diào)節(jié)方面，可動表皮對空間功能的提升有如下三種邏輯：

(1)環(huán)境穩(wěn)定-舊功能維持：即通過可動表皮對氣候地調(diào)節(jié)而達到室內(nèi)小氣候地穩(wěn)定，使受到氣候環(huán)境變化影響的空間得以維持其原有的功能。

(2)環(huán)境改變-新功能拓展：即通過可動表皮對氣候地調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)室內(nèi)小氣候，使在原有氣候環(huán)境條件下未能實現(xiàn)的空間功能被激發(fā)產(chǎn)生。

(3)環(huán)境調(diào)節(jié)-現(xiàn)有功能的優(yōu)化。即通過可動表皮對氣候的調(diào)節(jié)來使室內(nèi)小氣候變得更加舒適，使空間功能得到優(yōu)化。

1.1.2 可動表皮的美學(xué)與技術(shù)特點對空間功能的提升

可動表皮在技術(shù)、造型方面有很大的創(chuàng)新空間。因此可動建筑表皮設(shè)計具有多學(xué)科多專業(yè)融合的特征，從而推動鄉(xiāng)土建筑的發(fā)展，使之在空間功能上發(fā)生質(zhì)的改變——鄉(xiāng)村圖書館、鄉(xiāng)土博物館、鄉(xiāng)村文創(chuàng)基地……可動表皮作為新技術(shù)、新方法與鄉(xiāng)土建造技術(shù)進行結(jié)合，對建筑空間造型、功能等方面帶來強有力的活化作用。

1.2 可動表皮的科技含量

隨著工業(yè)4.0時代的到來，數(shù)字化、智能化、信息化都將成為影響建筑未來的發(fā)展趨勢?？蓜颖砥さ目刂品绞娇扇诤瞎饪?、溫控、數(shù)控和聲控等高新技術(shù)；可動表皮的表皮構(gòu)件也可與新型能源的采集方式(如薄型太陽能板)結(jié)合；同時建造方式上，可動表皮常常結(jié)合數(shù)字化建造、預(yù)制模塊工業(yè)化建造等方式，因此可動表皮將會對鄉(xiāng)村時代感的提升起到一定的促進作用。

1.3 可動表皮對空間體驗的豐富

1.3.1 四維空間的營造

“建筑不只是事件的地點，而且是事件的容器，時間由此被空間記錄?！?桑福德·昆特《時間的建筑》)與傳統(tǒng)建筑表皮不同的是，可動表皮能在時間維度上生長、拓展，展現(xiàn)一個富于變化的動態(tài)過程。表皮材質(zhì)能隨時間變化而變色、表皮構(gòu)件能隨風向變化而轉(zhuǎn)動。表皮構(gòu)件的開合產(chǎn)生的光影能隨太陽方位角與高度角、光線強弱變化而變動，營造出獨特的立面與動態(tài)的感官體驗(圖1)。

圖1 澳大利亞停車樓表皮設(shè)計(圖片來源：網(wǎng)絡(luò))

1.3.2 作為地域文化與建筑表情的載體

鄉(xiāng)土建筑的可動表皮設(shè)計中，將地域文脈要素引入可動表皮，是對鄉(xiāng)土建筑歷史性的再現(xiàn)?？蓜颖砥ぷ鳛榈赜蛭幕磉_的載體，與場地環(huán)境景觀、鄉(xiāng)土聚落核心空間歷史文化對應(yīng)，豐富了鄉(xiāng)土建筑的表情，從而使人產(chǎn)生場所認同感，產(chǎn)生情感上地波動與共鳴。

2 可動表皮在鄉(xiāng)土建筑中的應(yīng)用策略

將可動表皮這一新技術(shù)運用到鄉(xiāng)土建筑中時，我們切不可照搬照抄大都市的做法，而需要在在地性的前提下，結(jié)合鄉(xiāng)土建造技術(shù)和鄉(xiāng)土表達文脈，提出有推廣性價值的可控的適宜性策略。以下，本文從技術(shù)、文脈、自然三個方面對可動表皮在鄉(xiāng)土建筑中的應(yīng)用進行探討。

2.1 適宜性技術(shù)的運用

2.1.1 低技建造與高技的結(jié)合

可動表皮的建造大多是數(shù)字化、模塊化的，這樣的建造方式對于一些鄉(xiāng)村地區(qū)較為困難。而從鄉(xiāng)土建筑中的實踐證明，將傳統(tǒng)的營造技法結(jié)合數(shù)字化范式，通過適宜性的技術(shù)改良，應(yīng)用在可動表皮的營造上，是能得到實現(xiàn)的。

以蘭溪庭“水墻”的建造為例(圖2)，當?shù)厥┕げ辉试S使用機械臂的數(shù)控加工設(shè)備來控制青磚錯縫，因而設(shè)計師預(yù)先設(shè)計了多種磚縫模板來實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計下的低技建造。這為鄉(xiāng)土建筑可動表皮的建造提供了思路。

圖2 蘭溪庭“水墻”

2.1.2 村民自建與技術(shù)指導(dǎo)的結(jié)合

在當下的鄉(xiāng)村發(fā)展中，一些示范性鄉(xiāng)村建設(shè)的試點得到大范圍推廣，推廣的動力在于群眾基礎(chǔ)。在可動表皮的鄉(xiāng)村營建中，充分發(fā)動村民加入到家園的改造與建設(shè)中，輔以技術(shù)指導(dǎo)和經(jīng)驗傳授，讓當?shù)厝嗣裾莆湛蓜颖砥さ慕ㄖ夹g(shù)，有利于將新技術(shù)新方法進行推廣。

2.1.3 適宜動態(tài)與智能控制的結(jié)合

在當下可動表皮的很多案例中，動態(tài)模式大多是以智能感應(yīng)為基礎(chǔ)的自動調(diào)節(jié)。而對于經(jīng)濟水平較低的鄉(xiāng)村地區(qū)，這種模式難以適應(yīng)?？蓜颖砥ひ部刹捎煤唵蔚臋C械方式(圖3：2010年上海世博會馬德里竹屋，框架可人為折疊)，依靠人力對可動構(gòu)件進行調(diào)節(jié)。這樣還可充分發(fā)揮人對空間需求的主觀能動性，令其主動改善室內(nèi)環(huán)境。

圖3 2010年世博會馬德里竹屋(圖片來源：網(wǎng)絡(luò))

而對于經(jīng)濟水平較高的鄉(xiāng)村，可考慮其經(jīng)濟基礎(chǔ)，采用結(jié)合智能感應(yīng)的可動表皮，使建筑可以接受外部環(huán)境信息，通過相關(guān)計算機技術(shù)控制表皮變化。建筑可依靠數(shù)字、智能來適應(yīng)氣候地變化。

2.2 地域性元素的融入

2.2.1 地域材料的挖掘應(yīng)用

地域材料本身具有耐久性、文化性等，將其用于可動表皮上，是文化傳承地體現(xiàn)。

在吉隆坡Petaling Jaya的住宅改建中設(shè)計師運用了將瓦片和可動表皮結(jié)合的手法。瓦片是一種傳統(tǒng)的建筑材料，設(shè)計師通過將瓦片串聯(lián)到豎直的鋼絲上實現(xiàn)瓦片的可旋轉(zhuǎn)，瓦片所蘊含的地域語匯以一種新的富有活力的形式展現(xiàn)(圖4)。

圖4 吉隆坡鄉(xiāng)村住宅改造項目

2.2.2 鄉(xiāng)土工藝的轉(zhuǎn)譯

鄉(xiāng)土文化中有很多非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，如草編、竹編、藤編。如今這些普通的鄉(xiāng)土材料通過加工可成為富有文化符號的建筑材料，如2010年上海世博會西班牙館的建筑立面，它由鋼結(jié)構(gòu)和藤條覆蓋物組成，藤條柔軟，造型優(yōu)雅。

將傳統(tǒng)的非建造的技藝運用到可動表皮的建造中，是有效地實現(xiàn)可動表皮在鄉(xiāng)土建筑應(yīng)用的方法之一。

2.2.3 傳統(tǒng)空間功能的人性化更新

室外空間環(huán)境的變化對建筑小氣候具有一定的影響，傳統(tǒng)功能空間會因氣候因素無法達到全天候的使用?？蓜颖砥ぴ卩l(xiāng)土空間中的運用中需要充分考慮鄉(xiāng)土空間功能與人行為活動的關(guān)系。

如在傳統(tǒng)院落空間中，可動表皮在第五立面的應(yīng)用，達到無論季節(jié)、氣候變化都能實現(xiàn)人在院落中的交流、休憩的需求。在富春俱舍走馬樓中(圖5)，設(shè)計師將一個傘型的可收縮的竹結(jié)構(gòu)置于中庭，骨架可根據(jù)氣候的變化靈活地關(guān)閉開啟，以滿足人的行為活動需要。

圖5 富春俱舍走馬樓

2.3 綠色生態(tài)設(shè)計的策略

2.3.1 與節(jié)能技術(shù)相結(jié)合

可動表皮的設(shè)計應(yīng)綜合鄉(xiāng)土區(qū)域性氣候的優(yōu)劣，利用該地區(qū)新能源的優(yōu)勢(如風能、水能、太陽能)來彌補外氣候條件不足給建筑帶來的能源消耗，通過恰當?shù)谋砥ぷ兓Ｊ?，調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候環(huán)境，甚至實現(xiàn)一定程度的能源自給。

如在日照強度較大的地區(qū)，可動表皮的表面結(jié)合太陽能光伏板，通過可動表皮構(gòu)建的角度追蹤太陽軌跡，實現(xiàn)對太陽能的最大化利用。

而在日照較弱的環(huán)境下，可動表皮可采用具有反射性能的材料，通過構(gòu)件單元的引導(dǎo)，使得室內(nèi)獲得更多自然光，從而降低人工照明帶來的能源消耗。

因此可動表皮的設(shè)計應(yīng)當因地制宜，在材料、構(gòu)建、動態(tài)等方面上采取不同的策略。

2.3.2 與可再生材料相結(jié)合

變廢為寶的生態(tài)材料在現(xiàn)代建筑中也得到了運用。在鄉(xiāng)土建筑的可動表皮上充分利用可降解、可再生的綠色材料，例如在中國廣大農(nóng)業(yè)種植區(qū)，利用秸稈、稻草等農(nóng)業(yè)廢棄物制成秸稈石膏渣空心砌塊、秸稈人造板、稻草板……并將其運用在可動表皮的材料選擇上，一則緩解秸稈焚燒引發(fā)空氣污染問題；二則將可動表皮結(jié)合鄉(xiāng)土材料，賦予了鄉(xiāng)土的語義。

2.3.3 與垂直綠化相結(jié)合

鄉(xiāng)土建筑的可動表皮可以結(jié)合綠色植被。單元塊的種植表皮能實現(xiàn)植物對陽光、氣候的動態(tài)模擬(圖6)［12］。一方面，鄉(xiāng)土建筑與自然環(huán)境形成有機融合；另一方面，植被的光合作用與蒸騰作用，可為建筑提供保溫隔熱條件，削減建筑能耗的同時改善鄉(xiāng)土建筑小氣候。

圖6 介質(zhì)板施作案例

3 結(jié)束語

可動表皮作為建筑設(shè)計的關(guān)注點，在適應(yīng)鄉(xiāng)土建筑的設(shè)計中需要運用在地性的策略。本文從適宜性低技術(shù)的運用、地域性元素的結(jié)合、綠色生態(tài)設(shè)計的策略三個角度切入，對可動表皮的應(yīng)用進行初探。而可動表皮對鄉(xiāng)土建筑的價值和意義遠不止功能的提升，更有時代感的賦予和體驗性的增強，以及鄉(xiāng)土文化在建筑風格上的豐富表達。本文對可動表皮的應(yīng)用和價值進行的論述，意在期待為鄉(xiāng)土建設(shè)者們提供更為廣泛的思路。