基于親生物理念的公共建筑設計研究
——以全國高等學校木結構設計競賽獲獎作品為例

文／李子秀 南京工業大學建筑學院 碩士研究生

胡振宇 南京工業大學建筑學院 教 授（通訊作者）

引言

保護城市生態環境對于人類可持續發展和城市健康發展具有重要的戰略意義[1]，而親生物設計（Biophilic Design）是實現城市健康發展的重要途徑。親生物設計強調建筑、城市與自然環境共生，其在個人健康、城市環境和經濟發展方面的效益不斷顯現，例如，促進人產生積極情緒、提高人的認知能力和生產力、增強城市韌性等。

1 親生物設計

從美國景觀建筑學的奠基人弗雷德里克·奧姆斯特德（Frederick Law Olmsted）到親自然設計的先驅伊恩·麥克哈格（Ian McHarg），設計結合自然是歷史悠久的傳統?！坝H生物性”（biophilia）的概念是由美籍德裔心理學家埃里克·弗洛姆（Erich Fromm）在1964 年提出的[3]。在2006 年的美國羅得島州學術會議上被正式引入環境設計領域[4]。耶魯大學的史蒂芬·科勒特（Stephen R. Kellert）教授將親生物設計定義為：“通過對自然的重現、利用、模擬和提取等手段，創造能夠支持和復興人類親生物天性的人工環境?！盵5]他還提出了3 種親生物設計方法和24項設計要素（表1），以便更具體地指導設計實踐。

表1 史蒂芬·科勒特等的親生物設計方法及其要素（2015 年）[2]（表格來源：作者自繪）

現代木結構建筑是實踐親生物設計的一個重要領域。木材是一種可再生建筑材料，木結構比混凝土結構節能8%～16%；每立方米木材將存儲0.9 噸二氧化碳，同時在木材生產制造階段還可減少1.1 噸碳排量[6]。因而，現代木結構建筑其實是固碳、生態、環保的居所，符合親生物設計的理念，值得大力推廣。

2 案例分析

2.1 項目概況

本案例是作者參加的全國高等學校木結構設計競賽的獲獎方案。

場地位于北京鷲峰國家森林公園東南門的主干路北側，地勢西高東低。公園環境幽靜古樸，周邊散布著北方傳統民居風格的仿古建筑，具有較為濃厚的北方傳統園林色彩。公園內現存多處高校教育基地，如北京林業大學成人教育學院實習實踐基地、梅園溫室等。競賽要求在現在場地內設置一處集教學實習、科研、科普和旅游為一體的綜合體木構建筑。

項目用地面積10600m2，總建筑面積1479m2，占地面積1317m2，建筑密度12.4%，容積率0.14，停車位12 個（圖1）。

2.2 平面設計

方案設計結合地形高差，在建筑入口處設置人工池塘（雨水花園），形似“項鏈”，“墜于”展廳之下，連接南、北建筑空間。展廳既是屋宇又是橋梁，與池塘交相輝映。池塘水體是人與建筑之間的過渡區域，增強了建筑的“親自然性”。

建筑一層平面按功能要求分為南北兩個部分，南側包含入口空間、商品售賣區和展廳，北側包含餐廳、會議室和報告廳，由棧道連接形成以水景為中心的完整游覽路線。建筑主入口設有無障礙緩坡，方便殘疾人、老人和小孩通行（圖2）。僅北側區域有二層，包含會議室、餐廳和報告廳（圖3、圖4）。

3 親生物設計的應用

3.1 直接的自然體驗

（1）光：建筑采用坐北朝南的平面布局，充分利用自然采光來解決室內使用需求。展廳南北面為雙層中空玻璃幕墻，滿足保溫和采光的需求。展廳采用小尺寸構件以疊木、穿插的方式組合，具有漏光和透光的功能，光線投射在展廳室內平面，能夠形成豐富的光影效果。餐廳通過拼合柱、疊木樓蓋和拼合桁架的形式，以實現在無梁、少墻的條件下營造通透的視野的目的（圖5）。

（2）空氣：建筑群體采用三面圍合的合院平面形式，一面開敞，地勢上西高東低，庭院內部形成天然的通風井，使建筑能夠進行自然通風，環保節能。

（3）水：水景可以提供視覺和聽覺上的享受，讓人聯想到瀑布或春雨，在建筑設計中創造了一種親生物的吸引力，有助于創造親生物的環境。水的聲音可以是模擬山腰下小溪的涓涓細流，也可以是噴泉輕柔的潺潺聲。將水添加到建筑環境中，最經典的模式是傳統園林，由水、石、植被組成寧靜優美的空間。在方案中，建筑院落中有一處模擬自然的水景，流水自西北方向朝東南方跌落，經報告廳底部在南側形成較為開闊的水面。依托于這一自然水系，一系列的親自然空間由此展開。

（4）自然景觀和生態系統：自然景觀主要集中在中庭水景和南側的水面附近，圍繞這一水面形成了具有生物多樣性的微型濕地系統。以水系為中心，在其周圍形成草本-灌木-喬木的植物群落，具有豐富的植物層次。因水系具有自然彎曲的形態，曲折的水岸能夠為生物提供良好的棲息地。

3.2 間接的自然體驗

（1）自然材料：建筑承重結構的用材選用具有可再生、可自然降解、固碳、節能等優點的木材，能夠產生自然森林的聯想。建筑圍護結構的用材選用具有鄉土特征的灰磚。盡量減少對森林的生態污染和破壞，并將森林的自然屬性延伸到建筑內部。

（2）自然色彩：自然色彩主要通過建筑材料和自然景觀呈現。建筑材料以白墻、灰瓦和暖黃色的木材為主，前兩者是場地建筑文化的留存，而黃色木材則是來自森林的自然色彩。在建筑的室外環境，種植多種觀葉、觀花樹種，如烏桕、櫻花和海棠等，以增強使用者對室外的季節性的色彩感知體驗。

（3）自然形狀：拱形、弧形等曲線是從自然中提取出的幾何形式，能夠使人產生自然聯想。報告廳采用疊木拱體系，與周邊自然環境相呼應。中庭的水系形態也采用模擬自然棲息地的彎曲形態。

3.3 空間和場所體驗

（1）瞭望和庇護

親生物理論認為，在人類進化史上，人類在自然中生存而產生的某些傾向成為了人的天性，這些傾向有助于我們的生存。例如，“瞭望-庇護理論”（Prospect and Refuge Theory）認為，人類更偏愛于有廣闊的自然視野和能夠提供庇護的場所，如洞穴、沿海等環境。

作者在本競賽方案中，設置了許多棧道、平臺、廣場和檐下空間，用來觀賞遠景和提供廣闊的視野，形成環線交通，能夠讓使用者迅速地進入到內部的庇護場所（圖6）。

（2）秩序性與復雜性

秩序性是指視覺易辨析的組構邏輯，復雜性代表著環境包含豐富的信息，清晰的邏輯使得信息容易被獲取，這樣的環境有利于生存。

該建筑結構保留了傳統木結構中穿斗式的風格，使用拼合桁架和疊木斗拱，以截面尺寸100×180mm 的小型木構件為基本建筑構件（圖7），進行拼合穿插，組成整個結構體系，具有嚴密的組構邏輯和搭建秩序。

（3）移動性和尋路

方案設計以功能為引導，形成了入口區-展廳-餐廳-報告廳-商業區的完整閉合流線，并且在建筑的南側使用了大面積的雙層中空玻璃，能讓使用者包括游客在建筑中能感受到步移景異的效果，觀賞到中庭景色和遠處山景，使游客雖在建筑內部，卻有著被自然包圍的感受。

（4）文化、生態和情感聯系

場所精神意味著建筑與環境的文化、生態和氣候等各個方面產生著密切的聯系。建筑應該具有場所精神而不僅僅只是一個符號。方案采用北方民居常見的雙坡頂造型（圖8），以適應地方風貌和氣候。延續傳統的合院布局形式，三面圍合，內部形成獨特的院落空間。從山巒中汲取山形特點，使用類似“耳房”的屋頂形式逐級跌落。在結構上，傳承了古代木結構建筑的斗拱和抬梁形式（圖9），并結合現代木結構技術進行了創新，以此來產生建筑的場所精神。

結語

目前，我國的建筑設計尤其是公共建筑設計更加注重建筑與自然環境的關系，以保護和協調城市生態環境，實現可持續發展。親生物設計主張使用自然材料進行建造，通過仿生等模擬自然的手法進行設計。一方面能夠增強使用者在建筑中的親生物體驗，以此增強個人的健康效益和生產效益；另一方面，能夠庇護場地的生境和生物多樣性。這對于城市發展具有重要的生態意義?！坝H生物”理念是對現有的建筑設計理念的重要補充，也是實現“美麗中國”和“園林城市”的一種新途徑。

本文論述了親生物的概念和親生物建筑設計的內涵，運用科勒特教授所提出的直接自然、間接自然和空間與場所的體驗這3 種類型的親生物設計方法，以筆者參加的現代木結構建筑設計競賽方案為例，探討了親生物設計方法在現代木結構建筑領域中的具體應用，拓展了公共建筑設計的思路，獲得了較好的效果。

實際上，親生物設計是指一切能夠支持人類親自然天性復興的設計，包括城市設計、景觀設計、建筑設計和室內設計等各個方面，具體可落實在木結構、雨水花園、室內景觀、垂直綠化以及一些仿生的室內裝飾等。將基于親生物理論的建筑設計、室內設計以及周邊的景觀設計進行一體化研究，無疑有益于拓展公共建筑設計的思路與方向。