建筑真的会有机吗?

1994年,来自15个国家的科学家在美国聚会,提出“运用新材料和新技术,与生物界相仿、能感知建筑内部的状态和外部环境并做出反应和判断的建筑物”,便是“生命建筑”.难以想象,和地球上的每个生物一样,这些新颖的建筑具有生命体的相关属性.

作为一种生物,你可以看到这些生命建筑具有“肌肉”,例如美国南加州大学实验室的建筑设计师用能自动收缩和舒张的智能材料,让建筑物的机理像肌肉纤维一样产生形状和张力变化,从而根据受到的振动,改变梁的刚性和自动振动频率,减少振幅,可以大大延长框架结构的寿命.

它们也有“感觉神经”,来自美国的建筑设计师彼得富尔把光纤直接埋在建筑材料中作为建筑物的神经,光纤是光纤传感器的一部分,通过感知光信号的相对变化特征,从而输出建筑物变形和振动的情况；如果建筑物因此产生裂缝,就能通过神经传导机制,发出预防的信号.

除此之外,生命建筑还有进行调节控制的“大脑”,建筑师为控制建筑物设计了一种计算机程序,模拟真实的神经细胞,能让建筑在突发事故中具有判断能力,或是由神经网络处理,送往远端的处理器处理.日本竹中建筑公司在市中心建了一栋六层大楼,在强烈地震模拟实验中安然无恙.因为楼的顶层安装了一个大滑块,重达9吨的滑块会根据计算机的指令朝反方向移动.

换另一个“微观”的角度去解读这种生物,它由典型的生命细胞组成――分别包括了细胞质、细胞液和细胞壁.生命细胞体作为建筑生态系统的最小单位,在与环境发生关系时从外界纳入物质与能量,包括了太阳能、风能和热能.每个建筑生命细胞与外界环境之间有分割也有联系,因此“生命建筑”也被称作“细胞结构建筑”.

倡导有机建筑的美国建筑大师赖特认为,“只有当一切都是局部对整体如同整体对局部一样时,我们才可以说有机体是一个活的东西,这种在任何动植物中可以发现的关系是有机生命的根本.”在工业社会里,那些水泥浇铸而千篇一律、毫无个性、号称“标准化”的“方盒子”,让建筑物失去了魅力.而另一些形态各异的“怪家伙”,也因为与周围的环境格格不入,而失去了生长的土壤.作为生命体,它是从大地中、它所处的社会和自然环境中生长出来的.

日本建筑设计大师伊藤忠雄坦言：“如果建筑不能如同生命,与所在的环境进行对话,就会落入对周围环境没有任何意义的形态游戏的窠臼.”让“方盒子”和“怪家伙”成为有生命的符号,是建筑大师反思现代建筑的设计源泉,其理念已经为更多的建筑设计师们所认同.美国设计理论家维克多巴巴纳克也在专著中指出,“设计的最大价值不是创造商业利润,也不是包装和风格方面的竞争,而是一种适当的社会变革过程中的动力元素.”生命建筑便是如此.

在日本,以丹下健三为代表的新陈代谢派将“生命周期”引入了建筑现象,认为建筑与生命体一样,处于不断成长变化的过程中.从设计、建造、使用直到拆除,建筑也表现出生命体那般出生、成长、成熟到衰亡的过程.这便意味着建筑不应在建成之后就固定下来,而是继续成长变化,具有良好的易变性.在迪拜建造的GEOtube大楼,以金属钢为结构,通过管线引入海水喷洒其上,使得海水析出的盐分慢慢凝结在上面,逐渐生长形成建筑物的表皮,让大楼表面产生一个水晶般的透明外壳.而联合国维也纳总部,也被设计师西萨佩里设计成为“开放端式”的生命建筑,留出足够的空间,在水平和垂直两个方向生长变化,力求创造一首“永不结束的乐章”.

在建筑的生命周期中,建筑物的再利用是一个重要环节.当建筑物走向“衰亡”之后,传统的拆除会大量产生建筑垃圾破坏环境,还需要为新建建筑制造钢铁、水泥,造成大量的资源浪费.而一旦建筑物符合生态原则,也是建筑物可持续发展的有效途径.以丹下健三设计的山梨文化馆为例,除了建筑的“支撑骨架”――电梯、楼梯这些内核被固定之外,其他功能体都可以根据需要增加,如抽屉一般插入或取出,满足建筑本身成长和发展的需要.建筑物被拆除时,把这些抽屉取出来就可以了.今天在设计过程中如果能充分考虑到建筑物的衰亡,明天便能方便地进行自然的循环,为回归自然创造理想的环境.

新陈代谢是所有生命体的共同特征,贯穿于建筑的整个生命周期的始末.这一方面指建筑吸收外界太阳能、风能和热能,具有调节自身采光、通风、温度与湿度等方面的能力,为可再生性能源的利用提供机会；另一方面建筑又具有自我净化能力,尽量减少自身污染物的排放,包括污水、废气、噪音等.建筑物的这项特征,也正在引起广泛关注.

2009年在深圳落成、由StevenHoll设计事务所设计的万科中心,就以“形式遵循功能”为理念.从能量采集角度来看,建筑物整体悬空,山风、海风自由穿行其间.它的表皮是“会呼吸”的轻质碳纤维,每个方向的墙面都经过计算,根据年度太阳能采集量,控制百叶的开关和角度,保证采光和温度,相对同类建筑节能75%.

不过,在生物有机体需要不断与外界进行物质、能量和信息交换的同时,也需要抵御外界的不利因素,因而产生了很多依赖于表皮的功能,如保护、排泄、呼吸、温度调节等.随着新材料、新技术的迅速发展,玻璃幕墙、复合式玻璃幕墙乃至灵敏化智能材料的应用,使得建筑表皮由“衣服”发展为“皮肤”.“表皮”不再是内部与外部的严格分界线,而是一种多功能的界面.

2010年上海世的日本馆的理念是“像生命体一样会呼吸的环保建筑”.建筑表皮采用了发电膜材料,钢筋的使用量消减至普通建筑物的60%.高透明度的薄膜内含太阳能电池,具有高效透光、发电的功能,最大程度地发挥了自然的力量.当然,这样的建筑在日本并非首例,理查德罗杰斯在TurbineTower设计中,建筑北立面抵御热交换,南立面则通过技术装置可以使其气温升高时自动关闭,气温降低时自动开敞,让“表皮”智能地调节温度.

生物体对外界刺激产生一定的反应,被称为“应激”.植物的根能够向地生长,是植物对重力的刺激反应；生命体受到阳光刺激后会朝着太阳方向生长等,也是一种应激.西班牙隆卡建筑事务所推出了一种旋转式公寓住宅,由计算机操纵和控制,里面安装了一种如同雷达的红外线,天一亮,屋内的马达便会启动.整座房子像向日葵般一直与太阳保持着最佳角度,以保证每个房间都得到充足的阳光和流通的空气.太阳下山后,房屋又慢慢回复到原位.此外房屋还能储存宝贵的光能,以便阴雨天和晚间使用.

这种应激性尤其在房屋遭到损害时,会发挥传统建筑所不具备的能力――美国伊利诺斯大学让生命建筑做到自我修复：它的执行元件是充有异丁烯酸甲醋粘结剂和硝酸钙抗蚀剂的小管.当生命建筑出现裂缝时,小管断裂,管内物质流出,形成自愈的混凝土结构,这完全像人体血液中的血小板,能够填补创口,使肌体康复.而在近年,日本发展了智能化的质量阻尼技术.地震发生时,生命建筑中的驱动器和控制系统会迅速改变设在建筑物内的阻尼物的质量,改变阻尼物的振动频率,以此来抵消建筑物的振动.当地震造成建筑物大幅振动时,生命建筑就能在灾害发生时保护自己,生存下来.