对未来建筑的一些构想
（郑州大学土木工程学院 李文博）
摘 要：建筑是人与自然的中介，如何使建筑既能适应环境的自然规律，又能适合人类不断发展的需要，这是定义未来建筑的一个出发点。未来的建筑必须是生态的、和谐的、艺术的、环保的、科技的和智能的结晶,建筑物的功能不再局限在使用上,自然、环保、智能的理念将成为设计的主流,这将把建筑的发展带人到一个新的高度。笔者从未来建筑的形态设计；绿环保理念和智慧化三个方面对未来建筑进行分析与畅想。
关键词：未来建筑;仿生建筑;绿环保；智慧建筑
1. 前 言
衣、食、住、行是人们基本的生活需求,在满足了基本的生活需求后,人们往往会追求更高的生活质量。随着社会进步和人们生活水平的提高,人们对居住环境有了更高的要求,建筑不再是仅仅为了满足人们居住这一基本功能了,建筑艺术化、建筑环保化和建筑智能化的出现将建筑市场提升到了一个更高的层次,当然,也为人们的生活提供了更加安全、舒适、便捷的环境。当今
时代，技术发达，科技先进，出现了一大批如：云计算技术、物联网技术、大数据技术、BIM 技术、人工智能技术、3D打印技术、光学纤维技术、纳米技术等先进技术，这些都为未来建筑的发展提供了可能与支撑，为我们对未来建筑的大胆设想提供了可行性依据。
2. 未来建筑的形态设计
2.1 仿生建筑
仿生建筑是指从自然生物中获得灵感的建筑，在它们中我们可以感受到自然的气息和造物的神奇，体验到自然的生命的力量。自然的形态是地球演化进程中上亿年优选的结果，人们已经开始意识到自然形态的优越性。仿生学体现了人类对大自然智慧的欣赏与尊重，仿生设计最核心的价值是理解自然界运作的模式及背后逻辑，并巧妙地采纳它们来解决设计问题。比如国内的水立方，法国蒙彼利埃设计的多功能于一身的“白树”集合住宅，天然岩层的新加坡皮克林宾乐雅酒店，这些都是极为成功的例子。不仅可以通过仿生取得新颖的造型，而且往往也能在发挥新材料新结构新体系的作用的基础上创造出非凡的效果。
最近几年迅速走红的“新仿生建筑”在计算机科学的再次高潮下逐渐勾勒出自身，拓展着仿生
学的边界。美国建筑设计师扎克雷.贝克杰所设计的“蝠鲼”项目。该设计全部由高密度的聚乙烯材料制成。体翼时而向上收拢，时而向下张开，就像在海中穿行，但让它柔韧起伏的并非海水和空气，而是声音。“蝠鲼”项目结合了建筑学、纺织工艺、互动技术和物理形态的声学研究。空间中声音的强弱变化，会实时转变成数字控制信号传输到计算机中，通过机械控制让蝠鲼产生不同的体翼高度，使得这些聚乙烯织物获得生命和行动的能力。当你鼓掌，它挥舞体翼的频率会更高、幅度更大，显得十分欢快；而当周围一片寂静时，她又仿佛睡着了一般。通过“蝠鲼”这类看起来无所指向的艺术品，指引了未来建筑不仅仅只是外形上的仿生，而应当具备“响应”和“易变”的特点，这或许是未来建筑的一个发展方向。
2.2 建筑形态艺术化
韵律作为一种体现音乐的美感的旋律也存在于建筑中。建筑艺术是一种建筑的形态美,它不仅可以结合绘画、音乐等的艺术表现形式来体现,也可运用独特的艺术语言来表达。建筑形象的构成手法多种多样,常常与建筑的要求相适应,不同特性的建筑要求具有与之相配的建筑形式,这时候的建筑又具有了人文价值和艺术价值双重价值。随着人们审美情趣的提高,建筑形象在建筑设计中的地位也越来越突出,不同的建筑风格给城市带来不同的美的感受,有的建筑
庄严、肃穆,有的建筑则简洁、大方,有的显得轻巧、活泼,有的则自然、稳重,通常的情况下建筑和它要表现的含义相适应。
繁华的都市，高节奏的生活再加上“静态、惰性和自闭”的建筑形态，往往给人以压迫、肃穆、紧张的视觉和体验。未来的建筑不仅仅只作为一栋建筑独立地坐落于繁华的大都市之中，而应当作为一个艺术品给人以视觉的冲击和心灵的抚慰。学数学出身的英籍女建筑师哈迪德对周围世界有着独特的视角和体验,总是从人们意想不到的具有存在性之处创造出平面、空间与片断,其作品带有强烈的空间欲望,虽凌乱却又隐含有序的线条,是动态和静态的完美结合体。哈迪德的建筑充满运动感,这种运动可以表述为一种不动之动的形式,它是艺术表现中一种极为重要的特质。当视觉形状向某一个方向聚合或倾斜,扩张或收缩,就会使人感受到物体在形态上造成的动态效果,引发视觉上的“幻觉”。同时,哈迪德也探索抽象化概念,这包括避免运用相似性和典型性,她总在考虑如何把一个具体的几何形状,变成从未见过的新形式———新的人流、车流、建筑与城市流。于是,建筑被设计成流线形。哈迪德并没有创造新的结构或技术,而是以一种全新的表述方式向世人展示独特的视觉景观。辛辛那提当代艺术中心是哈迪德在美国建成的第一个项目,它被誉为现代艺术同城市生活的完美结合。辛辛那提当代艺术中心坐落于城市活动频繁的地点,其动态、奇异的空间设计给运动于其中的人带来了超乎
寻常的空间体验,创造出城市高节奏生活同人文气息相融合的全新场景。
3. 在未来建筑中贯穿绿环保、节能降耗的理念
当今社会，鉴于人类面临着迫在眉睫的环境危机，世界性的生态观念和共识已逐步形成，绿建筑也逐渐发展起来。未来绿建筑的设计不仅仅只体现在环保材料的使用和施工上。未来绿建筑还应当充分利用各种高新技术手段，用最合理的方式、最少量的资源，实现最高的性能。
现在人们在进行建筑设计时,已经把整个建筑面积中的绿化率当成了建筑中的一个指标,让建筑物之间充满绿。不仅建筑间的空地上有绿,建筑物中配套有公园,而且有的建筑的屋顶上还有花园。很多的房地产商打出的建设理念就是:家在公园里,公园里就是家的说法。可见绿设计的理念已深人到人们的心中,让城市的绿化面积增加,让建筑物披上绿的外衣,使建筑物与自然和谐相处,让绿建筑走进人们的生活已成为一种时尚。环保建筑还体现在建筑设计的节能和使用清洁型能源上,例如建筑物的采光要尽量采用自然光,通风当然也是以自然风为主;要利用以太阳能为主的自然能源,如可以利用太阳能发电照明等,以使用清洁型能源为主。
对于建筑外墙的有效利用这一方面，诸多学者在此上面发表了很多创新观点。但多数似乎并不具备可行性，不过这并不能动摇对未来建筑的美好想象。正如日本新陈代谢派成员黑川纪章所说 ：“未来城市提案的意义，不在于该提案能否存在，能否实现技术问题，而在于它提示当今的矛盾，预见未来的思想。”其中较为有代表性的是生物发电技术，通过植物苔藓在光合作用中产生的细微电量来对生物燃料电池进行供电，从而进一步减少设备使用能耗。不仅能起到令人愉悦的视觉效果，还能达到绿环保节能减排的目的。
被动屋，也叫被动式超低能耗绿建筑，是集高舒适度、低能耗、经济性于一体的节能建筑。之所以称其为“被动屋”，是因为它不会主动从外界索取能源，更没有传统意义上的空调和暖气，但是它却可以使屋内一年四季保持恒温、恒湿、恒氧、低燥和适光。被动式房屋于1991 年源于德国法兰克福，作为低能耗和极高舒适度的节能建筑，被动式房屋已在世界各地尤其是德国得到了迅速推广和广泛应用。一般而言，被动式房屋比普通建筑可节省高达 90%的能耗，理论上可将采暖和供热能耗降低到零或接近零的水平。被动式房屋”是未来建筑的发展方向和必然趋势，符合各方利益，我国要努力做下去。
4. 智慧建筑
如果用“人”来比喻建筑的话，传统建筑是只具有皮肤和骨头的空洞框架，智慧建筑是具有神经等生命系统的完整人，是与自然和社会环境相结合的社会人。智慧建筑是以建筑、人与环境为对象，集计算机技术、互联网技术等，提供安全高效、环境舒适、能耗更低的建筑生态体系。横向是涉及建筑、城市电网、
家居设备、网络城市环境等方面的建筑生态圈。纵向是从规划、设计、建造到运维与使用的完整建筑生态链。
智能建筑可以做到如郑州大学行政楼中人来灯亮、人走灯灭的生活场景，以实现节能的目的。智慧建筑不仅可以完成智能建筑的这些基本功能，同时还可以通过安装在建筑中各类传感器采集建筑中居住者的行为、热、光和空间利用等数据，学习其行为习惯，预见其对照明、温度和其他服务的需求和喜好，便可有针对性地供能从而实现更有效的节能目标。智慧建筑可以追踪门禁一卡通的使用情况，通过建筑服务管理系统就会知道人们聚集的时间和地点，并对供暖、制冷、照明和通风做出相应的调整从而实现节能目标。智慧建筑可以根据人的需求做出反应，而不是要人去适应建筑。智能建筑的应用系统之间是各自独立的，智慧建筑的应用系统之间是开放的、互联的，采用大数据技术可以解决数据共享的基本问题，实现
行业内外的连接，如: 建筑与城市电网、建筑与环境、建筑与交通、建筑与通讯等。只有实现了跨专业甚至跨行业的连接才能做到更安全、更健康舒适、更节能，从这个意义上来说智能建筑非常有必要升级到智慧建筑。
另外还可以在墙体与楼板上网络规划输送路径，以便于方便快捷输送快递、外卖或者文件，用户只需在显示屏上输入门牌号，就可以在各个各个入口处投放物品。同时还可以应用面部识别技术在未来建筑中，通过与物联网平台相连，面部识别时间仅0.7s，随即建筑内嵌的授权智能系统自动启动。此技术可用于智能设备的自动启动与关闭，它也可以提供考勤、能耗数据查询、资费交易等功能。当智能系统开启时，网络平台内的所有设备即刻开始工作。如会议室的智能系统启动后，“智能化”将贯穿于会议从预定到结束的整个流程，包括：通过移动、PC端在线一键操作，开展会前远程预订通知；通过无线设备启动、脸部识别签到，服务会前准备；通过全息数字演示代替PPT、同声传译借用、大数据储存等技术，服务整个会议进程等。
当前最热门的新兴通信技术——可见光通信是未来建筑创新的一大亮点。可见光通信的“秘密”在于灯泡LED灯，与普通曰先灯、白炽灯不同，LED灯可快速明灭，闪动频率极高，可承
担发送信息任务。只要在LED灯泡中加入一个芯片，其便具有无线路由器、通信、WIFI接入点甚至＂GPS卫星”功能，这就提供了一种全新的无线通信方式——可见光通信技术，简称为“UR”，其优点并不仅仅是可以让世界上任何LED灯节约日渐稀缺的射频频谱资源。为智慧建筑提供了新的助力。
5. 结 语
经过几十年递进式发展，我国建筑业已走到了一个十分关键的关口。建筑工业化和预制装配化,各种高新技术的兴起，为未来建筑的发展提供了无限的可能性。我们应该充分发挥想象力，着眼明天，积极构建未来建筑的实施方向。这是一个建筑人的思考，也是整个全行业的责任。我们要加快建筑业的创新发展，共同迎来建筑业更加美好的明天。
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