摘要：本文力图从启发思维的角度谈几点笔者对于生态城市的思考。开篇提出了类树的建筑设计方法和森林的城市规划理念，用以解决当前生态策略运用较为混乱，不成体系，各个策略之间缺乏联系的问题，将森林的生态策略类比到城市设计过程中，试图建立较为完整的生态策略框架。并结合近期的一个生态建筑设计案例的构思和形态生成的过程来详细阐述城市即森林的设计观点。
关键词：生态城市；整体生态策略；类树建筑；生态框架
Abstract：This essay is about some ideas at Ecological Architecture Design in side of enlightening thought. In order to resource the problem of confusing use of Ecological Architecture Design，we put forward the design method of tree-like. Thought the analogy of tree to architecture，I try to build a complete frame of ecological strategy. After that，I discuss architecture is tree detailed through a case recently.
Key words：Ecological Architecture，Ecological strategy，Tree-like Architecture，Ecological frame
前言
城市是由建筑物构成的庞大的人工产物，需要一种统一的规范约束单体建筑以保证整个城市的良好运作。刚刚兴起不久的生态建筑学作为人类应对生存环境恶化的药方，得到了普遍认同，然而就像建筑设计不能各自为政的进行一样，生态建筑设计依然需要考虑整体性。这种整体性不能单单从规划角度设定一些指标来要求建筑，而是应该从宏观到微观的指导建筑乃至城市设计。本文正是在这样思考的背景下，提出一种整体性的生态城市设计策略。
类树建筑
生态建筑的提出是为了应对能源和环境的危机：能源方面要求我们做到节能建筑，使用新能源，减少对不可再生能源的消耗；环境方面则要求我们做到低碳，碳是导致全球气候变暖的主要元凶；但仅仅这样还不够，生态建筑还包含另一层深刻的含义，1869年德国生物学家恩斯特·海克尔提出的生态学概念是研究有机体之间及生物与其外部生存环境之间相互关系的科学，也就是说生态建筑除了要考虑到建筑单体的低碳节能之外，还应该充分考虑单体之间的相互协调和单体与场地环境的互相融合。这样的要求恰好是现代的优秀建筑所必须具备的几点条件，但也因此出现了一个问题，那就是在低碳节能的要求越来越多的同时，应对的策略也越来越多，但太多的策略往往导致盲目的使用而不顾各个策略之间的协调关系。比如节能方面控制建筑体形系数的同时，又在自然通风方面加强建筑的通透性，二者是在不同的节能项上进行的不同的操作，若无统一协调则会出现冲突矛盾。若有一种成功的生态运作体系来容纳这些生态策略，则有可能避免这种情况的出现。这些让我们很容易的想到了一种类似于生态建筑的有机体——树。
中国的传统思想中讲究“道法自然”，在应对问题的时候要向自然界请教办法。在整体的环境贡献上，“许多专家指出，应对气候变化应该两条腿走路，一是工业、建筑、交通减排，二是森林碳汇。森林碳汇是指森林植物吸收大气中的二氧化碳并将其固定在植被或土壤中，从而减少大气中二氧化碳的浓度。”“2007年6月，我国发布实施了《中国应对气候变化国家方案》，林业被纳入我国减缓和适应气候变化的重点领域。”在单体的能源利用方面，树的表现更为出色：树根埋入地下，一方面作为基础稳定整棵大树，另一方面从地下吸取各种可以利用的能源维持树木本身的生长和运行；树干粗大，结构上支撑整个树冠，能源的传递方面各种管道有条不紊的包裹在树干之中，高效的传递着能量，同时树皮厚实的外衣极大的减少能量的浪费；树冠的部分最为精妙，枝干的巧妙分支能让每一片叶子都得到相同的光照量，树叶如同一个个小窗户，在接受阳光的同时能以高达99%的效率将光能转化为生物能，在寒冷的冬季，作为薄弱环节的树叶全部脱落，将能源的流失减少到最低。整个树形是一个立着的哑铃型，地面上最小的占用土地，空间上最大的利用光照。
因此可以在这里做一个大胆的预测，类树建筑将会成为未来生态建筑设计的一个方向。这种类树建筑不是简单的仿生建筑，因为仿生建筑仅仅是从建筑物的一些组成出发，模仿生物，如仿生建筑主要的分类：形态仿生、结构仿生、功能仿生、材料仿生，一般都是针对建筑本身概念的延伸。“仿生建筑的价值集中体现在功能、形式、结构、材料、建筑环境等方面模仿自然界中某种生物的特性，使得建筑更加适合环境、更加节能、更加生态、可持续性更强。使建筑具有生命力。”由此可见，仿生建筑仅仅从建筑物的某些方面模仿生物，使建筑变得更加“生态”，而类树建筑则试图借鉴树木的生态框架，将各种生态策略更好的融合在一起，发挥更大的效用。同时，类树的观点也串联了仿生建筑的几大类型，如形态上模仿树的空间优势，结构上、功能上模仿树的组织优势等等。
澄清了与仿生建筑的关系之后，就可以具体的设想类树建筑在实际应用方面的操作了。从树根部分学习经验，可以创造高效的地热空调系统，像树根一样，从地下的土壤中吸取无污染，可再生的地热能源，然后供给树干高效传输至实际的使用部分——树冠；从树干部分学习经验，可以创造出新型的围护结构，既保持良好的透气性，又能有效的阻止能量的流失，保证能量的高效传递，同时做到最小的空间占用，集中支撑树冠，空出地面作为户外空间；从树冠部分学习经验，首先可以类似树枝一样分配房间，使得每个房间都有足够的与空气交换的表面积（主要针对南方湿热地区），以便保证良好的通风采光，其次还可以从树叶的能源利用方式学习，创造新型的外窗——叶窗，其内部填充半透明基质，在满足室内采光的同时又能有效地收集太阳光能源，不同季节通过转换叶窗内部的基质可以达到不同的通透性效果。总的说来，就是广开源，多节流，集中传输，这样就在使用了众多生态策略的同时，保证了相互之间的优势互补，避免各生态策略之间的矛盾冲突。
森林城市
除了在微观的建筑层面类树可以统一各个生态策略，宏观上的城市层面也需要一种整体生态观，这就是森林。将城市比作森林的想法早已有之，不过多是一种形态上的关联，而笔者提出的“森林城市”则是将森林的整体有效性应用在城市的设计层面，就像类树建筑统一了应用在建筑上的生态策略一样，森林城市将有效地组织各个生态建筑之间的关系，创建更加高效节能的生态城市。
建筑的群体关系参照树林的共生关系，相互协作又能相互制约，完成高效的生态建筑聚落。首先从相互协作上来说，同一类型的树木往往生长在一起，拥有同样的高度和树冠大小，多余的树叶落下成为肥料，地面下庞大的根系缠在一起，有效地利用地下能源。这点应用在城市管网中已经有所体现，而建筑的节能策略在地下部分若参考这一点，做成整体性的地热资源网络，将单个建筑物多余的能量放入地下，需要能量的建筑物从地下吸取，相互之间形成一种协作关系，往往能够更加有效地减少损失。其次从树木间的良性竞争角度看，单个的树往往长的弯曲多杈，森林中的树木笔直修长，这是因为达到一定密度的树木相互竞争空间资源以获得阳光，因此减少了树干部分的多余生长。这样看来，生态城市不是抑制建筑高度，而是应该适当的鼓励建筑高度，有效控制整体高度，减少低层建筑对城市空间的浪费，而且满足日照通风等要求下，更高的层数利用集中传输能源和迅速分配能源，就如前文论述的类树建筑一样，达到开源节流的目的。最后从树木间的制约关系来看，树木的密度往往趋向于一个固定值，它既能保障合理的采光间距，又能减少空间的浪费，是一种平衡性的策略，生态城市就是要讲求这样一种平衡性的设计，让各种生态策略发挥到最大值。
总之，森林城市的思维方式能够为我们开启一条新的设计思路，有助于创造出更加舒适、高效的生态城市。同时，若将生态建筑设计整体放进“森林”的生态框架之中，则各种生态节能低碳策略便可以相互协作，更有效地发挥整体作用。
接下来以笔者参与设计的一个类树建筑实例来说明整体生态策略如何应用在建筑设计当中，并由此推广至生态城市的设计。
设计案例
本案例系2010年重庆市建筑节能示范中心概念设计方案参赛方案，用地处于重庆市江北区五里店立交桥附近的公园一角，用地面积2390㎡，建筑面积3200㎡，层数要求控制在三层以内。作为节能示范中心，方案不但本身有很高的节能指标要求（75%），同时还要有一定的展示作用，给人以节能建筑的新形象。方案的最终形象如图所示。
首先，建筑的地下部分参考了树根的组织机理，鉴于对重庆地区的气候条件进行分析，得出地块最有利的能源条件为地热能源，于是整个建筑立意为一株根植于大地之上的黄桷树，强大的根系吸收着土壤里面的能量，这些物化为实体便是一些深入地下的管道，他们通过外壁与土壤进行热交换，通过空气作为介质将能量带到建筑内部以供使用，这便是一套高效节能又非常环保的空调系统。
其次，建筑的中部——树干部分处理相对简洁。由于用地有限，且场地的绿化条件非常好，为了较少的占用城市绿地，借鉴树干形态，将房间全部架空支撑，考虑到重庆湿热天气，树干保温性让位于通透性，但通过上部“树冠”的自遮阳阻挡太阳光的直接辐射，以此减少室内的能量消耗。
最后，建筑上部巨大的出挑部分（从架空层向上算起直到顶部），正是树冠部分。尽管重庆地区的太阳光照不是很强，但考虑到节能示范中心的示范效应，上部依然参照树冠形态处理，最顶部的异形风翼朝向常年主导风向，利于中庭的顶部拔风效果，同时倾斜面布满高效太阳能光电板，收集太阳能。出挑的房间结构上借鉴吊脚楼的形态进行设计，房间平面如叶片状，相互错动，共同形成一个完整的“树冠”，对下部的“树干”进行遮挡，并为下部草坪的公共空间提供凉爽的树下空间。
以上便是重庆节能示范楼的设计方案在运用生态策略方面的考虑。总的说来便是以树作为基本的生态框架，将各种类似的生态节能策略放入此框架之中，共同协调的发挥作用。可以想象，若是若干的建筑物均以类树系统作为生态设计的出发点，那组成的建筑群将会是一片真正的森林城市，树木之间相互协作，共同创建可持续的发展社会。
结语
全文通过对生态建筑与城市设计的现状梳理，得出了生态策略之间各自为政的尴尬局面，提出以森林作为整体生态框架，以此统一各种单项的生态策略，达到各种手段协调运作的效果的猜想。之后通过具体案例，论证了这一猜想在实际方案构思过程中的应用效果，为今后的生态城市设计有序的发展提供了一个独特的思路。
参考文献：
[1]李华东，《高技术生态建筑》天津大学出版社，2002年
[2]叶炯，张鸣，朱达莎，《关于生态建筑设计的几点思考》，《建筑设计研究》2009年第6期
[3]田新程，《森林碳汇——中国的努力》，《中国林业》2010年第1期
[4]丁晓斐，《浅谈仿生建筑创作方法》，《华中建筑》2007年第1期
注释
①《关于生态建筑设计的几点思考》叶炯，张鸣，朱达莎，《建筑设计研究》2009年第6期
②《森林碳汇——中国的努力》田新程，《中国林业》2010年第1期
③《浅谈仿生建筑创作方法》丁晓斐，《华中建筑》2007年第1期
论文作者:杜永亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：生态论文; 建筑论文; 策略论文; 城市论文; 森林论文; 树冠论文; 节能论文; 《基层建设》2019年第14期论文;