諾曼·福斯特技術(shù)策略

1、技術(shù)策略研究諾曼福斯特Norman Foster組員：柴鑫、葉鑫、韓藝文、唐坤 content1 2 3 技術(shù)策略自然因素的利用技術(shù)因素的利用生態(tài)平衡的實(shí)現(xiàn)1.1綠色的空中花園 1.2太陽能的利用 1.3技術(shù)中的仿生傾向 2.1可呼吸的生態(tài)幕墻 2.2可調(diào)節(jié)的智能技術(shù) 3.1自然光源的獲得 3.2自然通風(fēng)的利用 3.3能源節(jié)約的獲得 3.4自然環(huán)境的適應(yīng) 自然因素的利用綠色的“空中花園” 在人類進(jìn)入現(xiàn)代高科技時代的今天，生活在大都市里的人們希望每時每刻都接觸到大自然中的植物、花草，呼吸到新鮮空氣。然而現(xiàn)代建筑的全人工的空調(diào)環(huán)境隔斷了人與自然的聯(lián)系，無法讓渴望與自然親密接觸的人們感受到季節(jié)和氣候

2、的變化。在諾曼福斯特的建筑中，“空中花園”是他擅長使用的設(shè)計(jì)手法之一(如圖)?！翱罩谢▓@”的出現(xiàn)打破了室內(nèi)外空間界限，密切了人與大自然的接觸，創(chuàng)造出了一種能夠滿足了人們生理和心理等多方面需求的人工環(huán)境中的自然場所。 堪稱“世界上第一座生態(tài)摩天樓”的法蘭克福商業(yè)銀行大廈是全球最高的生態(tài)建筑，也是到目前為止歐洲最高的一棟超高層辦公建筑(如圖）。在這個作品中，諾曼福斯特將生態(tài)自然景觀引入到超高層集中式辦公建筑中，成功地運(yùn)用高科技的手段解決了高層辦公建筑的生態(tài)問題。 這座有53層、298.74m高的具有柔和曲線、十分通透的三角形塔樓位于萊茵河畔。大廈的標(biāo)準(zhǔn)層由三個花瓣形的部分圍繞中庭構(gòu)成。在任何一層平

3、面，三片“花瓣”中的兩片是辦公空間，第三片則是花園。諾曼福斯特將大廈主體建筑劃分為4個組，每組12層，總共有九個面積，高15m的“空中花園”，這些花園環(huán)繞中庭盤旋交錯上升。錯落分布的“空中花園”面對大廳完全敞開，據(jù)方位種植各種植物和花草:朝東的花園種著竹子、日本楓樹、木蘭、杜鵑花、雪球樹和北美杜鵑，主要為了營造出東方情調(diào);朝南的花園種有橄欖樹、夾竹桃、熏衣草、百里香、石榴、軟橡樹和柏樹，主要為了營造地中海的氛圍;而朝西的花園則種著刺槐、楓樹和美洲衫，則為了營造北美的氣息。這些不同朝向的植物和花草給建筑內(nèi)的每一個辦公室都帶來令人感到愉快和舒適的自然綠色景觀，并獲得了自然通風(fēng)，還使陽光最大限度地進(jìn)

4、入了建筑內(nèi)部。 在中國上海，諾曼福斯特也創(chuàng)造了一個相類似的建筑，那就是久事大廈。該建筑是諾曼福斯特在中國大陸的第一個作品。這座大廈建筑面積為6.8萬平方米，總高168米，地上40層。在這個項(xiàng)目中，諾曼福斯特也同樣采用了“空中花園”的設(shè)計(jì)手法。在設(shè)計(jì)時他充分考慮到城市空間的利用，在大廈的15-17層、26-28層、36-40層由沿街圓孤面開始向后層層退臺，形成三個層次的階梯型超大平臺，用于營造綠色的“空中花園”。在這異乎尋常的超大空間里，種植著各種各樣的植物。這些綠色植物，不僅能夠有效改善室內(nèi)環(huán)境與氣候，而且.其豐富的色彩和優(yōu)美的形態(tài)讓辦公空間融入了大自然的勃勃生機(jī)。自然因素的利用太陽能的充分運(yùn)

5、用“好似在某種北方寒冷氣候條件下生活了很長時間的人一樣，太陽對我有著巨大的吸引力。同樣，在陽光充足的氣候環(huán)境中，我尋找蔭蔽則也是為了發(fā)現(xiàn)和利用陽光?！?諾曼福斯特 太陽能集熱板將水加熱，供給輻射冷卻系統(tǒng)的吸收冷卻器。所有這些都減少了建筑的燃?xì)獍l(fā)熱、發(fā)電設(shè)備所需要的并使業(yè)主在向租戶供能時獲得經(jīng)濟(jì)上的收益。 諾曼福斯特在對德國柏林國會大廈的改建時，同樣也將太陽能的利用作為生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的一個重要手段加以運(yùn)用。改建的過程中，他為原有的建筑物注入了新的元素一一玻璃彎頂。這個彎頂結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒁欢ń嵌鹊墓饩€折射到彎頂下面的議會大廳，同時作為自然通風(fēng)系統(tǒng)的一部分它將空氣排出。在這個鋼結(jié)構(gòu)的玻璃彎頂中，安裝了一排

6、太陽能電池，作為議會大廳遮陽和通風(fēng)系統(tǒng)的動力能源系統(tǒng)。太陽能發(fā)電設(shè)備和彎頂內(nèi)可自動控制的遮陽系統(tǒng)相互結(jié)合。自然因素的利用技術(shù)中的仿生傾向 在建筑仿生學(xué)的形式仿生中，除了我們常見的模仿生物原形外，另一種建筑形式仿生可稱為塑性建筑，它并不直接模仿某種生物的形態(tài)，而是在造型上反映出生物形體的共同特征，即“連續(xù)性”一一生物體的外部和內(nèi)部是完全連續(xù)的一個整體，沒有任何割裂的碎片，相臨部分的連接都是流暢的，不會有生硬的拼接痕跡，動物的形體和骨骼就是極好的例證。 動物在寒冷季節(jié)通常喜歡蜷縮成一團(tuán)來保持體溫，因?yàn)檫@樣可減少散熱表面積。諾曼福斯特設(shè)計(jì)的倫敦市政廳就模仿了這一原理。位于泰晤士河南岸的倫敦市政廳的外

7、形非常獨(dú)特，是經(jīng)過諾曼福斯特精心設(shè)計(jì)而成的傾斜螺旋狀。整個建筑向南傾斜31，表面積比同體積立方體少了25%，冬季采暖大大降低，大大降低，使得建筑具有很好的節(jié)能效果。此外，倫敦市政廳模仿動物身體的三維曲面形和下大上小的建筑體形有利于風(fēng)從高層建筑表面平緩的流動，減少水平風(fēng)荷載，增加建筑的穩(wěn)定性。 該建筑物的承重磚大部分按鋼梁的斜格狀網(wǎng)格排列，而這些鋼梁是通過水平環(huán)箍加固的。建筑物外形上的斜格知陣不禁讓我們想起了附著于海底的海綿、海葵和有孔蟲類身上具有幾何規(guī)律性的花紋。通過這些斜格知陣建筑師可以在建筑中插入螺旋上升的光井，它們打散了各個圓形平面而把每層分成一些小的區(qū)域。借助于建筑的氣動外殼，這些光井

8、可以保證氣流自然循環(huán)，就像海綿通過基膜從水里吸入養(yǎng)分并通過上面的“煙囪”或排水孔排泄一樣，通過氣流的自然循環(huán)，建筑物能夠大大減少耗能。技術(shù)因素的利用可呼吸的生態(tài)幕墻 在上海久事大廈的設(shè)計(jì)中，諾曼福斯特采用了無色透明的雙層玻璃幕墻，這種體系被稱為“可以呼吸的第四代生態(tài)幕墻”。久事大廈的“可呼吸的生態(tài)幕墻”是一種令人耳目一新的、與外部并無阻隔的“全透墻”，在我們國內(nèi)還是首次使用，在“亞洲上海久事大廈也是第一幢采用雙層全通透動態(tài)玻璃幕墻的現(xiàn)代建筑。”該建筑的生態(tài)幕墻外層為透明的雙層中空LOW一E 鋼化玻璃，內(nèi)層為可開啟的潔凈透明鋼化玻璃組成的單元板塊玻璃，內(nèi)外層玻璃形成間距320mm空腔，內(nèi)置可上下

9、移動和水平調(diào)節(jié)的35mm寬銀灰色鋁合金穿孔電動百葉，電動百葉可以由中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制開啟的角度，用以遮陽和調(diào)節(jié)光線明暗。室內(nèi)的一層玻璃可以山鉸鏈控制從左面或右面打開，也可以卸下，以便清洗和更換遮陽百葉，這層玻璃為本體著色單層玻璃。 久事大廈的室內(nèi)外兩層玻璃之間的空腔內(nèi)有通風(fēng)系統(tǒng)，這樣無論夏天還是冬天都有非常好的熱工效果。技術(shù)因素的利用可調(diào)節(jié)的智能系統(tǒng) 德國杜依斯伯格商務(wù)促進(jìn)中心的設(shè)計(jì)中，為了給建筑的使用者提供一個非常舒適的建筑空間，曼福斯特采用了十分先進(jìn)的技術(shù)控制系統(tǒng)。該技術(shù)控制系統(tǒng)的目的是對建筑的能源消耗和功能機(jī)構(gòu)進(jìn)行微電子控制。這個系統(tǒng)的核心是高效的PC機(jī)和精細(xì)復(fù)雜的軟件。這個軟件能夠分

10、析現(xiàn)在的天氣情況并目.也能預(yù)測將來的天氣情況。中心PC機(jī)與地區(qū)氣象站聯(lián)網(wǎng)，與此同時在建筑的屋頂上還設(shè)有一個自動氣象站。這個氣象站主要用來測量建筑表面接收太陽光的情況。另外它還包括室外溫度計(jì)、風(fēng)速儀、一個100m深的地質(zhì)探桿及熱通道內(nèi)的探測器。這些裝置一起幫助提供用以保持建筑物高效利用能源所需的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)通過分析計(jì)算向各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，對建筑物內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、活動百頁進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些系統(tǒng)可以根據(jù)建筑使用者的個人習(xí)慣進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。 在法蘭克福商業(yè)銀行的設(shè)計(jì)中，諾曼福斯特也采用了現(xiàn)代化的、可調(diào)節(jié)的智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許用戶最大限度地控制環(huán)境。建筑的控制系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，它不斷地

11、分析周圍的條件。生態(tài)平衡的實(shí)現(xiàn)自然光源的獲得 在對ITN電視臺總部設(shè)計(jì)時，諾曼福斯特就在利用自然光方面反映了他的上述理念。該建筑用地原是一個報(bào)紙印刷廠，所以建筑的空間又寬又深，進(jìn)深達(dá)30米?？紤]到建筑的采光問題，諾曼福斯特將屋頂設(shè)計(jì)成透明和半透明的玻璃頂棚，這樣室內(nèi)就保證了有充足的自然光源。在這個建筑中的地下室部分，在改建后將被作為電視工作室，但是山于地下室很深，致使許多空間昏暗無光無法使用。為了解決這一問題，諾曼福斯特將地面層的地板打穿，這樣中庭可以直延伸至地下，使光線進(jìn)入地下室。通過諾曼福斯特的精心設(shè)計(jì)，光線就可以從各方向射入，這樣一來，不但建筑中庭有足夠的自然光源，就連地下室也能利用天然

12、光進(jìn)行采光。 在柏林國會大廈改建工程的設(shè)計(jì)中，諾曼福斯特再一次向人們展示了他對自然光線的完美掌握和出色應(yīng)用。建成后的議會大廳與一般人們常見的觀眾廳有所不同，它主要依靠自然采光而目.還利用了光的反射，通過透明的玻璃彎頂和倒錐體將水平光反射到下面的議會大廳。另外，在議會大廳兩鋇J的內(nèi)天井也可以達(dá)到補(bǔ)充自然光線的作用。這些采光措施的運(yùn)用基本滿足了議會大廳內(nèi)的照明需要，并目.大大減少了平時人工照明設(shè)備的使用。除此之外，議會大廳彎頂內(nèi)的遮光板可以隨日照方向自動調(diào)整方位，以防止熱輻射并避免眩光。沿著導(dǎo)軌緩緩移動的遮光板和倒錐形反射體，都有著極強(qiáng)的雕塑感，因此很多人把這個具有雕塑感的倒錐體稱作“光雕” 。

13、每當(dāng)日落的時候，彎頂內(nèi)的室內(nèi)光線向外放射使玻璃彎頂成了夜空中一個絢麗多姿的發(fā)光體，這個發(fā)光體猶如一座燈塔一般成為了柏林市夜景中的一個獨(dú)特景觀?？梢哉f柏林國會大廈的改建，使人們對生態(tài)建筑有了更深刻的理解，深入認(rèn)識到了對自然資源的合理使用并進(jìn)而達(dá)到生態(tài)平衡的優(yōu)勢所在。生態(tài)平衡的實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的利用 在進(jìn)行弗雷尤斯地方中等專業(yè)學(xué)校的設(shè)計(jì)時，山于弗雷尤斯氣候炎熱，諾曼福斯特利用“煙囪效應(yīng)”的原理使熱空氣通過吹拔從建筑的頂部天窗排出，新鮮的室外空氣再通過窗戶進(jìn)入房間，達(dá)到自然通風(fēng)的目的。此外，在屋面構(gòu)造上諾曼福斯特也進(jìn)行了周密的考慮。他借鑒傳統(tǒng)阿拉伯建筑的做法，在混凝土屋面的結(jié)構(gòu)層和防水層之間設(shè)有通透的空

14、腔，這樣既降低了屋面的導(dǎo)熱系數(shù)，又有利于加速自然通風(fēng)。在屋面所用的混凝土上諾曼福斯特采用了當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的一種高熱容材料，這種材料能夠進(jìn)一步增加屋面的熱惰性。雖然諾曼福斯特的這一嘗試僅僅是在功能最簡單的建筑中利用最基本的空氣動力學(xué)原理，但它卻標(biāo)志著諾曼福斯特已經(jīng)開始探索一個新的領(lǐng)域。 德國法蘭克福商業(yè)銀行總部大廈這個項(xiàng)目中，利用“煙囪效應(yīng)”的原理來組織辦公空間的自然通風(fēng)。經(jīng)過風(fēng)洞試驗(yàn)后，諾曼福斯特在建筑中設(shè)置了多個錯落分布的“空中花園”。這些“空中花園”分布在三個方向的不同標(biāo)高上，成為“煙囪”的進(jìn)、出風(fēng)口，它們不但有效地組織了辦公室間自然通風(fēng)，而目.還使每個辦公室里工作的職員都能看到大廈中的溫室，并

15、目.整座大樓的所有辦公室都可以通過開窗實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。 在柏林國會大廈的改建中諾曼福斯特也將自然通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得非常巧妙。在西門廊的檐部設(shè)置了議會大廳通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口，新鮮空氣進(jìn)來后經(jīng)過大廳地板下的風(fēng)道及充在座位下的風(fēng)口，低速而均勻地散發(fā)到建筑內(nèi)的各個角落，然后再從彎頂內(nèi)倒錐體的中空部分排出室外，此時倒錐體成了拔氣罩。國會大廈的側(cè)窗都是雙層窗，外層為具有防衛(wèi)性質(zhì)的層壓玻璃，內(nèi)層為隔熱玻璃，兩層之間為遮陽裝置。山于雙層窗的外窗可以滿足保安要求，內(nèi)層窗可以隨時打開。側(cè)窗的通風(fēng)既可以自動調(diào)節(jié)也可人工控制。國會大廈內(nèi)的大部分房間可以得到自然通風(fēng)和換氣，根據(jù)空氣換氣量的需要進(jìn)行調(diào)整，每小時可以達(dá)到1/2次到

16、5次。生態(tài)平衡的實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約的取得 在諾曼福斯特看來，“可持續(xù)發(fā)展”意味著用最少的來做最多的。他認(rèn)為可持續(xù)發(fā)展并不僅僅是單體的建筑，其概念可以擴(kuò)展到整座城市、區(qū)域乃至整個地球。一個集多種功能為一體的綜合體可以減少土地消耗而提供舒適的生活、工作和娛樂社區(qū)。東京的千年塔計(jì)劃就是諾曼福斯特這種觀念的代表建筑之一。這座規(guī)模巨大、高聳入云的千年塔將傳統(tǒng)的意識中城市向水平方向拓展改為垂直發(fā)展。千年塔里容納了商業(yè)、餐飲、居住、影院、綠地、體育等設(shè)施。該建筑高達(dá)840米，容納近6萬人，然而它的占地面積還不到0.013平方公里，而目.因?yàn)樗墙ㄔ煸诤Ｖ?，所以就更為?jié)約土地。千年塔將成為一個能夠自行運(yùn)轉(zhuǎn)并維持和滿

17、足各種需求的小型垂直城鎮(zhèn)。 “新的德國議會大廈將成為世界上第一座完全山可更新能源供應(yīng)和進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的重要的公共建筑?！敝Z曼福斯特這樣說道。在設(shè)計(jì)中，他充分考慮到了能源消耗、環(huán)境污染和地球變暖等比較宏觀的問題。他將植物油，如菜籽油和葵花子油，在一個發(fā)熱發(fā)電設(shè)備中燃燒產(chǎn)生電能。這一過程是清潔的，只有最少量的氣體污染物釋放。燃燒后產(chǎn)生的廢渣，以熱能的形式，被填充到一個熱能吸收裝置中，逐步冷卻。經(jīng)過加熱或冷卻的水被輸送到嵌在天花板、墻壁和地面中的薄壁發(fā)散器中，使室內(nèi)變暖或變涼快。這樣做使得建筑沒有傳統(tǒng)的運(yùn)送大量冷熱空氣的巨大管道，也就沒有了隔柵和懸掛式天花板。另外，他將地下湖作為冷熱交換器儲存能量，使

18、夏天的熱能儲存在深層以便冬天使用，把冬天的冷量儲存在淺層便于夏天使用，這樣就形成了可循環(huán)的生態(tài)平衡。生態(tài)平衡的實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境的適應(yīng) 1964年的康沃爾郡河濱住宅項(xiàng)目就是諾曼福斯特將建筑與周圍自然環(huán)境很好結(jié)合的典型代表。該建筑設(shè)計(jì)場地處于被一片茂盛的樹林所覆蓋，并能俯瞰皮爾河灣的康沃爾郡地段。方案試圖避免出現(xiàn)常見的沿河地段被隨意擴(kuò)展、侵占的情形。所以諾曼福斯特采用了錯落的布局，這樣一來住宅與繁茂的樹木層疊交錯，如同植根于這塊土地上一樣，這也正像諾曼福斯特所說的那樣“建筑應(yīng)植根于環(huán)境，融入自然”。在德國法蘭克福的國家室內(nèi)體育場的設(shè)計(jì)中，諾曼福斯特也同樣對建筑周邊的自然環(huán)境給予了足夠的重視。他將建筑設(shè)計(jì)成扁拱曲線屋架，凈跨70m,橫跨比賽場地。大廳空間稍沉入地面下，從外面看去，體育場與其周圍環(huán)境、基地結(jié)為一體，如同一座半露天劇場。拱架山柱礎(chǔ)升起，與場地周圍的青翠叢林相融匯，形成極佳景觀，并以此為屏障與周邊