浅谈覆土建筑的复兴

　　摘要：论文关注的是面对当今正在迅速恶化和衰减的生态环境，人类社会的飞速发展对生态环境的影响之下，人们对于这种已经不是全新概念的覆土建筑进行了重新认识。认为大力发展和利用地下空间是解决城市问题的最有效途径;并在实践的基础上提出地下空间规划的思路和原则。对当今建筑与整个生态环境的关系进行分析，提出人们由于需要，对于覆土建筑这种建筑形式的价值的再认识。在探讨了这种建筑形式的优点的同时，引入了可持续发展的建筑概念。

　　关键词：覆土建筑 生态 可持续发展 建筑风水 文脉

　　Abstract: the paper is concerned about the face today is rapidly deteriorating and decay of the ecological environment, the rapid development of human society under the influence of the ecological environment, people for this kind of is not a new concept of the cover earth buildings to know. Think to develop and use of underground space is to solve the most effective way of urban problems; And in practice is proposed on the basis of the underground space planning ideas and principles. In today's architecture and the ecological environment of the relationship of analysis, this article proposed by the need to people, cover earth buildings for this kind of building the value recognition of the form. Explores the advantages of the architectural form at the same time, the introduction of the concept of sustainable development of architecture.

　　Keywords: turns the soil ecological building sustainable building feng shui context

　　中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：

　　童年的我对生活在森林里的鸟儿无边羡慕，渴望能像它们一样跟树爷爷对话;然而现在小鸟却已经无家可归。城市人口、地域规模和城市生存环境问题是21世纪中国城市发展所面临的巨大挑战。城市化水平的快速提高，使城市人口超饱和、建筑空间拥挤、城市绿地减少，形成一系列的“城市综合症”，造成城市生存环境的恶化。如何在保持现有自然条件不继续恶化和尽可能减少灾害损失的前提下寻求发展途径，已经成为我国城市发展的当务之急。如何合理的利用有限的土地资源，是摆在我们每个人面前的艰巨课题。在地上的空间出现严重负荷的情况下，覆土建筑又复兴起来，突出的表现在这三方面原因：(1)全球变暖与温室效应;(2)可持续发展;(3)被证明是一个充满前景的答案。它作为居住建筑在世界范围内有着悠久的历史，近年来人们开始在特殊场地环境中成功地利用此类建筑形式。

　　覆土建筑的历史回顾

　　1. 分地区的历史回顾

　　(1) 中国早期的覆土建筑以用于平坦场地的内院式和用于坡地的跌落式为代表土壤的热工性能平缓了大陆性气候的极端性(严冬和酷暑)主要材料是黄土，它的特性是结构均衡，易于开挖。在中国的例子尤其吸引人的地方在于它结合不同场地的多样性。许多地方在建筑的屋顶上仍然保留农田。

　　(2) 早期覆土建筑在美国各州均有分布，当时的住宅的特点是下挖3英尺，上部覆以木条和芦苇，从而有效地御寒和抗暑。

　　2. 覆土建筑的定义

　　全部或部分被土质覆盖的建筑称为覆土建筑。早期的建筑由于天然的建筑材料如岩石、泥土、陶土丰富且廉价，使得历史上人们覆土而居的方式遍布在各地区。就生态方面而言，这种建筑将古代建筑技术和现代应用技术相结合，采用综合设计的方式，把工程师、建筑师、科学家和未来居住者的种种考虑和要求结合起来，考虑自然生态和社会生态的需要，注重节约能源，减少污染，降低造价和居住费用，注意居住者对自然空间和人际交往的需求等等。

　　覆土建筑是在当今人口剧增的情况下缓解居住和使用压力的有效手段。正如H.G.Wells在他的科幻电影中预言的那样，“2054年的典型城镇，将来不是一个摩天楼的天下，而是挖掘在山体中。人们熟悉的山坡和丘陵清晰可见，但以前的旧城镇却消失了，只见到随山势几处跌落的建筑前立面，绿草缓坡和成排的树木。”

　　早在20世纪50年代，以史密森夫妇为首的青年建筑师就认为只考虑人的接触是不够的，必须是“人+自然+人对自然的观念”。在《结合自然的设计》一书中深刻阐述了人与自然的关系，指出：风景是由生态决定的，自然万物均处于相互关联中，主张从整体有机角度去考虑人类与自然环境之间的关系;这种建立在生态学理论基础上的观点，成为生态建筑学产生的基石，对整个建筑与城市规划领域产生了深刻影响。建筑生态学把人、建筑、自然环境和社会环境看作是人工生态系统，建筑只是系统中为满足人某种需要而属于人的部分，它必须跟人一起成为生态系统中一环，依生态规律行事，才能确保生态系统的正常运行。建筑风水讲究选择优良建筑环境，适应自然，使人和建筑、环境密切融合。从这种意义上，建筑生态学与中国风水思想具有一致的步调。

　　3. 产生的条件

　　以上回顾表明，覆土建筑已经不是创新的概念;早期的产生于地形地貌、土质和气候条件有关。具备以下条件的地区容易产生覆土建筑：

　　a. 火山熔岩地貌地区; b. 自承重土质(黄土)地区; c. 极端的大陆性气候地区; d. 日温度波动大的地区; e. 近年来，此类型建筑产生于需要节能和与环境统一的地点。

　　国外实例介绍与分析

　　在西方，生态建筑的发展渗透到了很广泛的领域，位于英国格林威治半岛上的森斯伯瑞店(Sainsbury’s,英国大型连锁超市)是世界上具有前瞻性的绿色超级市场。它以其独特的生态景园和整体性被动建筑设计策略连释了商业性都市超市建筑的未来。在生态、节能、减废，健康舒适以及零售模式方面都提供了有益的启示。森斯伯瑞的节能设计针对超级市场的建筑类型创造性地采取了诸多策略。建筑的周边围护和地板层采用暴露的混凝土材质，可以通过其较大的热容量有效利用太阳能和其他室内的热蓄热，进而维持室内热环境的相对平稳。室外空气通过地下层引入室内，由于利用了地热，引入的新鲜空气温度在冬季高于室外温度而在夏季却低于室外温度。陈旧的空气再通过烟囱山屋顶排出，屋顶的排气方向设计为顺风向，出于负压的存在也加大了自然通风的效果。

　　总的说来，建筑设计应考虑建筑空间组合、建筑造型等与整体景观环境的整合，并通过建筑自身形体的高低组合变化和与住区内、外山水环境的组合，塑造具有个性特征和可识别性的住区整体景观。由于屋顶植物的帮助，覆土建筑可以使周围的雨水有效的被利用，蒸发回大气层，因而减少地表径流，保护地表土壤不被侵蚀。具体表现在如下几方面：

　　(1) 建筑剖面设计充分利用局地风，形成内部的自然通风。因为基地位于自然山地，有着季节性的山地局地风，本方案充分考虑对自然生态资源的利用，将屋顶顺应自然坡地的地势，采用单坡屋面。可以引导风向使风速加快，在屋面形成局部的表面低气压，将建筑内部的空气通过屋面天窗或气窗自然排出，达到自然通风的目的。同时，由于采用覆土的种植屋面也可有效地调节建筑内部的气温，达到节能环保的目的。

　　(2) 在建筑材料方面，格林威治店也是尽可能地使用耗能低的材料。比如，超市门厅的地板是用废弃轮胎制成，卫生间的墙壁是用回收的塑料瓶材料制成。从中可以看出，格林威治店用到了大量生态建筑技术，最大限度的利用自然采光通风条件，在国内，超级市场全部采用的人工照明，而且很少利用那些回收材料，在利用太阳能风能方面远远达不到国外的程度，相比较起来，都要消耗大量的能源。

　　除了物理与化学方式外，它采用了可持续景园的生态策略，可持续景园的策略强调从整体结构上全方位、多样性和动态的整治环境。譬如，保养表层土、恢复维系地方生态体系的植被和生物、建立湿地、生态芦苇池等景观机制。这样的生态景观缓冲层不但通过遮挡为场所提供了适宜的微气候，达到遮阳、调节气流与空气质量、减噪的效果，而且还可以有效地防止水土流失，过滤环境中的有害物质，净化物质流。不仅如此，景观也是建筑的重要表达方法和构成因素，譬如，屋顶种植，覆土建筑。森斯伯瑞在它们的营造当中实践了以上的生态景观原则。在建筑背面的场地上规划了自然湿地景园，收集地面和屋顶的雨水，通过生态芦苇池的原理使池水净化用于动物栖息，灌溉庭园，冲洗卫生间。整个后院围绕着池塘种植着多种当地气候下的植物及植被。庭园与外界主要道路通过石头墙隔开。整个建筑最大限度地利用自然采光，除了提供自然通风的功能外，建筑屋顶朝北的高窗，覆盖了25%的零售面积。高窗设计了智能化的可调控的遮光和通风装置，用来调节室内照度和通风率。人工灯光一般只是用来照明商品而非整个空间。这样的照明策略在博物馆建筑中经常被广泛采用。实际上这种以自然光为背景的策略不但可以大幅度的降低用电量，而且有利于提高舒适度。

　　覆土建筑有如下优点：

　　1. 节能方面体现在它温度波动小，具备良好的保温和隔热工能。

　　2. 建筑暴露面积小，保证优越的隔声功能。

　　3. 用地经济，屋顶用做绿地或广场，同时可减少后退红线使建造密度相对加大。同时，对场地坡度稍大的情况，覆土建筑科沿着山坡自然跌落或镶嵌在山体中。

　　4. 保护生态系统，可进行雨水的再利用。

　　5.由于地下空间的封闭性，就可以把污水、垃圾的污染减到最低限度。日本学者尾岛峻雄等人在20世纪80年代提出了在城市地下空间中建立封闭性再循环系统的构想，尾岛设计了一个覆盖东京23个区的地下大深度公用设施复合干线网，其相交处节点为大型多层地下建筑。所有物流系统如污水、垃圾、供热和供冷的空气等的运送、处理以及回收都在这个大循环系统中进行。

　　覆土建筑对特殊场地的贡献

　　1.与自然景观融合

　　从原来自然位于从属地位到现代建筑日益与自然相融合的探索过程中，覆土建筑被证明是最有希望的一种建筑形式。已经有成功的例子，如：自然公园的接待中心、咖啡厅、旅馆甚至是山中的别墅或艺术家工作室等。在众多先锋中，Emilio Ambasz是对自然最具有洞察力和理解的建筑师。在一些特殊情况下，他甚至力求消灭建筑，如凤凰城历史博物馆，它是以自然风光优美而闻名的州府，城市坐落于山脉和旷野之间。凤凰城历史博物馆是旨在复兴凤凰城的规划中的一项尝试，为使城市与自然结合，场地上的绿色植物需要尽可能保留，依次博物馆和停车场结合地势嵌入坡地，只有通过开敞内院才能意识到建筑的存在。

　　2.与周围的建筑文脉融合

　　同样，当地上建筑可能破坏古建保护区内的建筑文脉时，覆土建筑是可能的恰当答案。在美国，许多古老校园中的新建筑都运用覆土建筑的形式。此外，还保留了背后的文化。更重要的是，历史建筑本身会唤起人们对文化的保护。同时，场地的特殊性被建立，由此可恢复地区的部分风貌。如密西根大学法学院图书馆加建。走入地下的新建筑和哥特式的老建筑和谐一致，且保留大片绿地景观。

　　3.为喧嚣的城市创造绿洲

　　大阪体育馆是城市中生态建筑的典范。它不仅减轻了环境与自然的负担，而且给予大阪居民一种回归历史与自然的多维感觉。大阪是关西地区的核心，城市人口稠密，绿地逐年减少。近来，饱受热岛效应的侵扰，当地政府制定了“绿色政策”，以便恢复原有的小气候。

　　(1)建筑多半埋于地下，可有效节约能量负荷;半年时间利用自然通风换气，从而节能。

　　(2)为使建筑能利用自然光，山丘的顶部(建筑的屋顶)开了17M直径的天窗，可得到300LX的均匀照度。

　　覆土建筑的缺点和克服方式

　　(一) 由于独特的特点，它对特殊的场地有特殊的贡献，但必须指出的是，这种建筑形式也有着显著的缺点。

　　1. 前期费用较传统建筑高

　　2. 内部采光和景观有限，给使用者生理和心理造成一定负面影响。

　　3. 宗教观念对心理的影响

　　4. 在结构方面的要求高于传统建筑。对于某些需要大跨度的建筑，当运用此形式是，结构需要抵抗巨大的上层土压力和侧推力。可以通过使用壳体结构来提高结构的受力性能。

　　5. 防水和保温性能要求高。对于剧场、购物中心等对换气率要求比较高的建筑，费用高于传统建筑。

　　6. 由于突然温度低于室内温度，建筑内部易产生结露现象。

　　7. 由于其热惰性，不是所有季节的节能表现均好。

　　8. 有限的视觉效果：在需要地标性的地区，覆土建筑无法满足要求。(二)但是大多数缺点是可以通过巧妙的设计和现代科技克服的。

　　1. 利用地形，如坡地、台地组织建筑布局，争取自然采光。

　　2. 对于平坦场地，可以挖出内院，或利用中庭或天窗引入自然采光。

　　3. 利用镜子或光导纤维将自然光和外界景物引入建筑深处。

　　4. 利用埋在地下的风馆，经土壤的顶热或预冷作用为建筑提供新鲜空气。

　　5. 运用“太阳管”和“风管”从屋顶上引入自然通风和采光。

　　参考文献：

　　1. 宋晔皓，生态建筑设计需要建立整体生态建筑观， 建筑学报

　　2. 周曦，李湛东 生态设计新论——对生态设计的反思和再认识【M】 东南大学出版社

　　3. 中国建筑和城镇规划

　　4. 澳大利亚地下建筑和空间设计

　　5. 赵祥，成斌， 关于生态建筑设计模式的几点思考，四川建筑

　　6. 李道增 21世纪生态建筑与可持续发展【C】 中国建筑学会2000年学年会报告文集

　　7. 赵慧宁，建筑环境设计中人体活动与心理情感因素分析，东南大学学报

　　8. 李胜才，刘建荣，建构兼具传统理念的绿色建筑技术体系，四川建筑科学研究

　　9. 布莱恩、爱德华兹、周玉鹏、宋晔皓译 可持续性建筑【M】北京 中国建筑工业出版

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