智慧生态城市语境下有机建筑表皮的开发策略初探

郭婷婷

（武昌理工学院）

1 引言

我国在快速城市化进程中面临着顽固而难以根治的城市病，这催生了中国特色社会主义“五位一体”的总体布局。智慧生态城市就是在人与自然和谐共处的基础上，按照生态学原则和信息技术发展而建立起来的促进社会、经济、自然协调发展的新兴城市发展概念。智慧生态城市的终极目标是建设面向普罗大众和子孙后代的智慧宜居城市，将新兴技术融入人文关怀和环境关切，从而优化城市中人口、资源与环境的关系。智慧生态城市自其概念提出后就得到了全球范围内的共同认可，并且与中国特色社会主义事业的"五位一体"总体布局步调一致。

建筑表皮是建筑与其周边环境直接接触的界面，与人体结构中的皮肤类似，建筑表皮是建筑与环境实现代谢的主要途径，同时也是建筑视觉形象的构成手段。有机建筑表皮是利用在自然界中自行生长、自行代谢的有机材料作为建筑表面材料，如：木材、藤本植物、竹材、动物皮毛及代谢物等，这些材料在制作和使用过程中较少地使用能耗，可再生利用也可自行降解。

2 有机建筑表皮的开发意义

2.1 有机建筑表皮的开发现状

目前在智慧生态城市的建设中对有机建筑表皮材料的研究与运用存在一定的局限性：一是目前建筑材料研究多是立足于高科技材料和工业化材料而忽视传统低技术材料的应用；二是在当前高速城市化进程背景下，建筑材料的开发研究多偏重于材料的技术和使用功能，而忽略了材料的人文价值和生态价值；三是材料可持续发展研究多偏重低碳环保技术的运用和新材料新工艺的开发，对传统有机材料的改良和开发兴趣不大。

2.2 有机建筑表皮的开发有利于应对当前和未来的环境挑战

当前的城市发展面临着前所未有的挑战，特别是中国在当前迅速的城市化进程中，经历着异常严峻的气候变化、资源枯竭、食品危机和经济震荡。而有机建筑表皮在满足功能需求的前提下还能满足“自然-经济-社会”这一复合系统的协调发展。因为智慧生态城市建成的根本是满足人与自然的需求，所以开发有机建筑表皮对智慧生态城市的环境和资源有着异常深远的意义，可以让人类在保有经济高速发展的同时能够享有美好和谐的环境。

2.3 有机建筑表皮的开发有利于应对节能降耗的可持续发展模式

我国每年的能源需求以5%的速度递增，其中建筑的能耗就占到了1/4。这其中有相当大比例的能源应用于建筑材料的生产和建筑本身的运营，所以研究建筑及材料工业中的节能降耗技术已迫在眉睫。而有机建筑表皮在材料的生产、使用、废弃和再生的循环过程中能够同时兼顾最少资源消耗、最小环境负担、最少环境污染和最佳使用性能与循环再利用率。

2.4 有机建筑表皮的开发有利于应对传统生态自然观的复兴

柯布西耶对建筑与城市机器论的论述并不适用于智慧生态城市的发展。与机器只能通过替换零件或外部维修维持正常运作不同，智慧生态城市是经历生老病死的生命体，这同样也表现在建筑表皮的生命性上。在现代化和机械化的今天，回到最原始的自然、满足最原始的需求，也许是人与自然可持续发展的最好答案。中国长期存在着质朴和谐的“生态美学”，千百年来先民们运用有机建筑表皮维持了生命和文化的延续，这对当今智慧生态城市的研究有一定的借鉴价值。开发有机建筑表皮可以吸纳看上去不那么高科技、不那么先进的传统理念与方法，再对其进行现代化改造使其适应当今社会的发展，变对自然无度贪婪的索取为人与自然和谐共处的美好愿景。

2.5 有机建筑表皮的开发有利于应对建筑材料造成的环境污染

建筑材料造成的环境污染主要来自于放射性物质和空气中的有害物质，虽然这些有害物质的浓度不高，但可怕之处在于有害物质会长期而缓慢地释放，造成过敏、免疫系统、神经系统等疾病。有机建筑表皮可以让人类置身于安全的、健康的自然养和能量系统中，减少城市的健康威胁与环境污染。使用对人类安全有益的有机材料能够提升智慧生态城市的生态属性和健康属性。

3 有机建筑表皮的开发策略

3.1 有机建筑表皮的改造策略

目前有机建筑表皮应用的技术瓶颈主要体现在力学性能、工艺构造、可塑性、耐火性、耐候性和防水保温属性上。对有机建筑表皮的技术改造不仅仅要依靠先进技术，更要依靠中间技术和传统技术，特别是要运用先进技术改造传统技术，并通过相应的实验和研究建立有效实用的中间技术。例如在“长城脚下的公社”的“竹屋”设计中，隈研吾运用适宜的技术改造原始材料并使之投射出新的生命力。他的设计团队利用在竹材中插入钢筋，灌注水泥的做法加强了竹材的力学性能，从而让传统建筑中仅作为装饰性材料的竹子成为可承重的结构性材料。

笔者目前设计实验的藤编幕墙利用有机的手工藤编材料与工业化的框架幕墙结合，先制造出符合耐候性能和力学性能的建筑外墙单元板块，然后采用锣接的方式与主体结构结合。这种藤编幕墙的外框架为铝合金，其内部利用藤材的韧性与拉力形成半钢半柔的结构体系，从而具有一定的普适性。此外，运用现代技术改良传统藤编工艺，提升藤编幕墙的防火性能和耐久性能，这使得藤编幕墙既满足了功能、经济、安全及美学的要求，也让其散发出自然和生态的光辉，满足可持续发展的要求（见图 1）。

3.2 有机建筑表皮的受众导向策略

建筑材料获得受众认可的关键在于客体物质与主体精神诉求之间形成链接，这使得受众在面对建筑时能够浸润在与设计师的主体精神相契合而被强化出来的精神诉求中。而建筑设计在将主体精神外化为艺术形式的过程中，需要借助相应的物质材料，所以建筑材料在某种意义上可以说是内在精神的物化结果。在智慧生态城市的设计中，设计者首先要调查分析当地可用的有机建筑材料，并对其进行适当而合理地改造和开发，同时正确引导受众对有机建筑表皮的审美观与认可度。如伦佐·皮亚诺在芝柏文化中心的设计中改良了当地原住民世代居住的棚屋，在传承传统惯用的木肋架结构的同时，把传统固定肋柱的棕榈编织结构换成了现代工艺的胶合层板与镀锌钢材，让人类在高科技浪潮下还能实现诗意栖居的理想。

其次在智慧生态城市的建设过程中还需要政府和主管部门从资源状况、经济扶持、观念引导和技术支撑等方面出台相关优惠政策，为有机建筑表皮的开发创建滋养的温床。当然，建立认可度是一个持续而动态化的过程，关键点在于用作品说话，让受众实实在在地体验出有机建筑表皮的价值，而不是用自上而下的角度绑架受众的认知。

图1 藤编幕墙的设计实验

3.3 有机建筑表皮的评价策略

生态城市的设计原则和指标多种多样，这些维度和指标基本涵盖了生态城市建设的土地利用、能源管理、经济发展、社会保障、公众参与、文化传承、生态平衡、健康保障、城市管制、低碳交通、污染政策、住房政策等，但对有机建筑材料的应用却没有相应的评估标准。

有机建筑表皮评价体系的建立可以采纳全球通用的6E评价体系(包括节能、健康、舒适、环保、生态、经济)，从宏观上真实有效地评估有机建筑表皮材料的功能价值、生态价值、人文价值和经济价值。然后采纳LCA生命周期评价体系动态评估有机建筑表皮材料在其整个生命周期中从原材料获取、生产、使用直至废弃物处置等四个环节中对环境的影响。通过目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释对有机建筑表皮进行物质和能量流平衡的评价。最后通过案例研究结合地域特征和材料特点，有针对性地制定不同有机建筑表皮材料的评价方式，通过对个案与总量的分析、均衡与非均衡的分析、定性与定量的分析得出相应的有机建筑表皮评价标准。

3.4 有机建筑表皮的产业化策略

有机建筑表皮的研发是现代人居环境清洁生产、可持续发展的时代需求，这需要研究者结合现代技术手段对其原始物质属性进行改造与开发，使之实现产业化。在不破坏有机建筑表皮的人文属性的前提下，改造其物理和化学属性，使之更适合当代智慧生态城市的需求。如对素土、草泥粘土、原木、手工纸等有机建筑表皮进行“新材料+全产业+大生态”优化与开发，提高其实用性和高效性，实现有机建筑表皮应用的规模化、系统化、标准化和普适性。有机建筑表皮的应用水平和产业化程度需要结合可持续设计理论研究和中国传统工艺，改良传统有机建筑材料的性能，革新有机建筑表皮的建构技术，也让中国传统建造技艺和工匠精神在智慧生态城市的建设中得以延续和传承。

4 有机建筑表皮的前景研究

在智慧生态城市的建设过程中，有机建筑表皮的开发前景蕴含着巨大的生机，这表现在以下几点。

4.1 人文效益

有机建筑表皮的开发利用强调对“自然”和“生长”的尊重，折射出和谐长久的“人地”关系这与智慧生态城市的建设目标有着天然的契合性。我国传统哲学对于“天人合一”的阐释和“五行观”的象征使得建筑材料与宇宙气脉有了相通的物质根基，物质世界的意指成为了生命的象征。有机建筑表皮的应用与人文精神诉求相融通，它不仅是建筑设计思想表达的物质基础，更是物质作为艺术存在的本质依据。有机建筑表皮的内在力量由自然属性臻达至文化属性，进而使建筑的视觉力量在超物质的精神关怀中焕然为感动生命的力量。

4.2 经济效益

用有机建筑表皮设计出的作品具有更好的投资吸引力，这直接影响到建设项目的发展和商业化，如“长城脚下的公社”等实验建筑的成功在一定程度上靠的是设计思想的先进性和材料表达的人文性。另一方面发展有机建筑表皮不仅仅是应对资源短缺、能源枯竭的权宜之计，更可以推动经济朝健康、可持续的方向发展。开发可生长材料同时可以促进农村和小城镇当地的产业经济转型、农民创收、就业职位提供等，对各级政府来说有百利而无一害。

4.3 生态效益

有机建筑表皮立足于环境学的基本要求，是一种节约资源和能源，减少环境负荷的改性建筑材料。2020年东京奥运会主场馆“木与绿”的概念给我们释放了“为环境而设计”的信号。有机建筑表皮不同于大量耗费资源并对环境回馈浅薄的工业化建筑材料，而是能够与人类一样与自然生生相息，与环境相融相合。有机建筑表皮的运用能够保护现有的生态系统，从而有利于保护大地景观和水域景观，与周边自然环境相生相合。

5 结语

目前我国十三五发展规划明确提出“坚持绿色发展，着力改善生态环境，实行绿色规划、设计、施工标准。”这使得有机建筑表皮的开发具有不可估量的价值。有机建筑表皮的应用能够实现建筑科技进步和建造宜居环境的双赢。