浅析极限环境下的建筑设计
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摘?要：未来的地球环境变得琢磨不定，会否变得不适宜人生存?在这样变得恶劣的环境中，建筑设计会随着改变，从被动地迎合建筑环境及资源，到积极地利用和改造环境，为建筑设计提供一种思路。各种变化的资源环境都会影响到建筑设计，其中光的影响是其中值得思索的一项，这项会直观的影响到建筑的造型及结构。
地球上的化石燃料正走向枯竭，人们随意污染环境，大气环境日益复杂，未来的地球环境变得琢磨不定，终将会变得不适宜人类生存。如果大气被破坏，地球将会失去最起码的保护层，昼夜温度失衡，辐射超量。地球自转减慢，会影响地月距离，进而影响潮汐运动，更会影响全球大气运动。自转减慢还会影响地球的磁场强弱，进而会影响对宇宙磁暴的保护能力。以上各种情况都影响到人类的居住环境，变得不适宜人类居住。
人们不得不考虑适应新的生活环境空间，建筑设计方式需要重新探索。姑且将这种复杂多变的环境称为“极限环境”，它可能极寒或极热，高辐射，重力环境失常，甚至空气稀薄，居住环境恶劣。对应的建筑应当有更高的要求，以此满足人类的要求。如太空微重力环境对人类行为方式的影响，从而改变人的空间利用方式,建筑设计需要考虑这种变化。同时可能因为重力的减小，建筑体型更加自由活泼。气环境温差巨大，会影响建筑的外立面构造，更多要考虑建筑的保温隔热的构造，多层建筑表皮，窗户开洞方式尺寸等。如果在真空状态，建筑外表皮还要兼备密闭空气的作用。这时的建筑可能更像一个航天站。同样光环境的变化，也会影响建筑设计，光辐射的大小直接关系到人类活动的范围。这种情况下,建筑不能再像原来那样被动地适应环境，而应该以一种更加主动的方式。可移动的建筑是当下新兴的建筑类型，通过可拆卸的基础及交通方式，主动变换建筑环境。房车是常见的可移动的居住单元，甚至有可移动的摩天大楼。还有一种就是建筑结构构造的可变形，建筑外立面可以变化扭曲，趋利避害，调节视觉领域，控制日照角度或照度，或风的影响方位。如迪拜的达·芬奇塔的设计。希望通过各个楼层上安装风力涡轮机发电，充分利用太阳能资源，保证自身每时每刻不停地旋转，外部造型不断变化，提供了一种应对环境变化的策略。这些基于高科技机械，或是新潮的数字技术，都是一种十分积极的应对方式，对建筑设计的影响是深远的。
1?光环境变化对建筑设计的影响
纵观历史，人类创造了消耗资源的建筑物，太阳能是一种理想能源,未来城市需要依靠这种清洁可再生能源。光对于建筑的重要性不言而喻，它是建筑设计需要考虑的重要因素，从日常应用上、技术利用、建筑空间组合设计、营造建筑场所精神，光在建筑上的运用面面俱到。
在让努维尔的阿拉伯世界研究中心，它拥有世界最昂贵的墙面。外部的幕墙后是不锈钢方格构架，构架上有数百个一米见方的金属图案，组合起来像是阿拉伯清真寺的图案。每个构架则类似相机镜头的结构，上面有精细的电子设备，通过光敏原件来控制它的开合。如果外界照到幕墙内的光线强烈，镜头就关闭多一些；如果光线弱，镜头则会自动张开。它是一个全自动的电子遮光幕墙。这种结合自然天光，自动控制室内亮度,从而满足室内人需求的构造，同时很好的结合形式作为展示阿拉伯国家艺术的窗口。室外光环境的变化改变建筑的立面，给人以积极变化之感，同时积极回应环境变化。这是一种建筑师对光线的主动控制一种方式。
2010年的世博会英国馆建筑则给我们提供了另一个思路——调整控制光的路径。托马斯?赫斯维克为英国馆设计最大的亮点是那由6万根透明亚克力杆组成的“种子圣殿”，各个杆件中还蕴含植物种子，它们组成的一个巨型“种子圣殿”。这些杆件同时是外部构造主体材料。白天日光会透过亚克力杆，像光纤那样传导光线，营造出现代感和震撼力兼具的空间,照亮“种子圣殿”的内部。同时数万颗种子伴随着光线的传输呈现在参观者的面前。这些触须状的“种子”顶端还带有一个细小的彩色光源，内含一个LED的发光二极管,夜晚通过发光，触须形成可变幻的光泽和色彩，组合成多种图案和颜色，在外界营造出夜晚璀璨迷人的光影盛宴。所有的触须将会随风轻微摇动，使展馆表面形成各种可变幻的光泽和色彩。这种亚克力表皮不仅是立面的构成，也是一种积极的对光线控制的方式。人们可以将光线引导到人们想要的地方。伴随设计者丰富的想象力，种子结合光线、结合建筑设计，完美呈现在参观者面前。
2?光线的控制
假设在未来地球光环境不同了，而且光照强度的变化幅度很大，强度过高会灼烧人的皮肤，过低则无法满足人的需求。这时会需要对其加以控制。如果能将光像太阳能那样作为能源形式加以利用。不用的时候，并不是单纯的屏蔽，而是加以能量形式加以收藏储存。需要的时候能积极的利用，满足不了要求的时候能以其他能量形式补充，如同电灯满足人们夜间对光的需求。
考虑到可行的方式，我们宏观上对光进行吸收，作为能源储备。如同水流一样，我们无法直接利用瀑布的水，因为它过于强烈的运动方式，但我们可以将之收集起来用设备加以改造，缓和他的运动方式，来满足日常的使用。如同太阳能，直接将光能转化为电能，在需要的时候，以电能的形式释放出来，满足建筑照明及其他需求。
微观上，通过调节建筑的外立面构造，通过分析光线对建筑的影响作用加以区分，有用的光线区域加以保留利用，无用的则可以将光线直接吸收储备利用。在建筑外立面上垂直折线的构造，立面斜向上的区域会更好的接受光照，因为光照角度的问题，如入射光的角度与面的夹角越大，对光的吸收量会大于夹角小的。对光线的积极吸收和被动避免，从而提高我们对光线利用效率提高。如果对与积极吸收的光线加以分摊改造利用到我们需要的地方。
3?对光线控制引入建筑设计
同样和建筑的冷桥热桥概念一样，引入“光桥”的概念，即在立面构造上加入如同世博会英国馆的亚克力杆一样的构件，将光线有计划地引入建筑系统当中。光线这时体现了建筑的艺术表现。如同电影艺术一样，两者都依赖光的表现，这时，光是实体，是材料。将光桥与建筑实体材料砌筑统一到一起，通过光桥将外部光线经过区分利用，系统的引入到室内。当然考虑到光的可逆性，我们需要保护建筑内人的隐私。为了防止内部景象的透出，可以通过光桥系统的构造将内同一位置的光桥面，分散到建筑外的不同位置。这样整体的光受面被分散开来，光线通过光桥贯穿在建筑中，形成一种新的建筑语言。
4?总结
这种光的建筑，效果看似简单，构造却复杂。空间可以给人以洁净、简单、渗透的直观感受，人的视觉系统可以通过光桥，关注更多的建筑的外部空间或周围的环境，当然这种外部系统是经过光桥系统解构的，看似光怪陆离，这种光线上的扩张延伸不会受到建筑构造约束的建筑内部空间，达到内外空间的对话。同时很好的利用环境资源。阿拉伯世界研究中心和英国馆给我们提供了很好的技术先导，剩下的则需要我们继续深入研究。光桥会形成一种新的建筑语言，在未来的建筑中越来越多的出现。未来的地球环境千变万化，还有更多的建筑可能性值得研究。
参考文献：
[1]《当代建筑思潮与流派》邓庆坦、邓庆尧 华中科技大学出版社
[2]《访问世博建筑师——69个梦》 上海文艺出版社 胡廷楣、洪菁耘
[3]《让.努维尔》 中国电力出版社 第1版 林崇华
[4]《光学系统设计》机械工业出版社 莱金