10种弹性建筑的自适应墙体方案赏析

10种弹性建筑的自适应墙体方案赏析

“弹性”(Resilience)的概念被广泛应用于广大学科。从科学定义的角度来说,弹性是物质或者物体在遭受某种创伤后恢复其形状的能力。换句话说,它与抵抗力有较大的不同,因为它关系到适应和恢复的能力。在生态学中,弹性是指生态系统对扰动或干扰做出反应、抵御破坏和快速恢复的能力。然而,在建筑学中,在设计时如果能考虑到弹性则可以产生多种方案。弹性设计是基于特定地点的,预测建筑使用的可能情形,甚至是可能危害到建筑和居住者的灾难是非常重要的基本准则。此外,更进一步的关注自适应结构和材料的应用,使其能够从环境中不断地学习和改造自己。既然有能够从环境中学习的软件和算法,为什么我们不能在构建的过程中使用相同的方法呢?

我们选取了10个在建筑和施工的弹性概念下的自适应材料及其解决方案,这些方案或许在某一天会成为主流也可能只是昙花一现。

Image Courtesy of Faulders StudioImage Courtesy of TuDelft and the Spong3d projectImage Courtesy of TuDelft. ImageDouble Face© Alejandro Cartagena+ 26

  1. SPONG3D

Spong3D 是一个集多重功能于一体的外立面系统,可以根据全年不同的环境条件优化热性能。该想法目的是控制全年建筑内部和外部部分之间的传热。系统包含用以提供隔热层的空气腔和储存热能的液体。液体是可以流动的,它可以通过位于系统外表面的通道(在立面的内外表面上)流动储存热能,在需要的时候,液体可以从立面的一边流向另外一侧以吸收和释放热能。沟道和空腔的组合形成复杂的结构,将多个功能集成为一个单一的组件,然而这种结构只能通过增材制造技术实现(例如,3D打印)。

Image Courtesy of TuDelft and the Spong3d project
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Image Courtesy of TuDelft and the Spong3d project
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  1. GEOtube

GEOtube 是总部位于伯克利的 Faulders Studio 提出的一个方案,使用盐水形成立面。迪拜塔的立面设计方案是通过一条4.52公里的管道从波斯湾(世界上含盐量最高的海水来源)汲取水,然后将水喷洒到其网状里面上。建筑的立面是完全通过这种方式形成而非建造。不同于即刻完成,它是处于不断发展的过程中的。随着时间的推移,在水的蒸发和盐的沉积的共同作用下,塔的外观从透明转变成一个坚实的白色表面。

Image Courtesy of Faulders Studio
Image Courtesy of Faulders Studio
Image Courtesy of Faulders Studio
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  1. Al BaharTowers

对于阿布扎比最新的双子塔来说,Adedas建筑事务所设计了一个可以响应的立面,它从传统的伊斯兰格状遮阳设备 mashrabiya 中汲取灵感。通过对可以进行变化的外立面进行参数化调整,该团队能够模拟在不同阳光照射和入射角度变化的操作。幕墙位于建筑物外立面2米外的一个独立框架上。每个三角形都涂有玻璃纤维,并通过编程对太阳的运动做出反应,以减少太阳光的照射和眩光现象。晚上,所有的屏幕都会关闭。

Via Flickr, User 'Still ePsiLoN'. Licensed by CC BY 2.0
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Responsive Facade © Aedas
Responsive Facade © Aedas

  1. ResponsiveShading

为了从建筑的角度处理信息和性能之间的关系,该项目研究和开发了一种响应式的遮阳结构,该结构与位于得克萨斯州奥斯汀和德国慕尼黑的两个热测试实验室一同建造。德克萨斯大学建筑系助理教授Michael Leighton Beaman通过前后关系、发生的现象以及太阳光的数据编写了代码,从而开发了参数化模型。

Responsive Shading | Intelligent Façade Systems © Michael Leighton Beaman
Responsive Shading | Intelligent Façade Systems © Michael Leighton Beaman

  1. HygromorphicMaterials

水成材料是一种对水分敏感的材料,其反应受到木材的收缩和膨胀的影响。这是利用现有材料的固有特性的自然反应机制,如针叶树球果的水分诱导开闭的现象。

  1. ResponsiveGeometry

几年前,IAAC(加泰罗尼亚高级建筑研究所)的建筑师创建了“Translated Geomertries”,一个由形状记忆聚合物(SMP)三角形镶嵌设计而成的响应模型,使得材料能在外部和可控的刺激条件下改变形态,从而在较热环境下能够达到一个柔软而灵活的形态。

© IaaC (Instituto de Aquitectura Avanzada de Catalunya) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
© IaaC (Instituto de Aquitectura Avanzada de Catalunya) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

  1. Double Face

该系统是基于Trombe墙体热原理而进行创新的方案, 比传统Trombe墙体轻5倍左右,以避免建筑结构过载。双面的形式利用了相变材料(PCM)的动态特性并且参考了其外观样式。部件是半透明的,被设计处于玻璃幕墙之前以抵御外部最大的热影响,并可扩展成新建筑的设计方案,以应对现有建筑的改造。此外,该系统是自适应的,能够充分利用热能,其设计能够在冬季将墙体置于太阳辐射下以获得热量,但却能够在夏季保护建筑不受过强的太阳辐射影响,从而起到缓冲作用。在冬季,PCM面朝外,白天会接收冬季太阳的热能而“充电”,在夜晚朝向室内释放出积聚的热量。在夏季,白天与室外遮阳相结合,将室内的达到阈值的热量储存起来,夜间通过风将热量释放到室外环境中,起到散热板的作用。

Image Courtesy of TuDelft. ImageDouble Face
Image Courtesy of TuDelft. ImageDouble Face
Image Courtesy of TuDelft. ImageDouble Face
Image Courtesy of TuDelft. ImageDouble Face

  1. Adaptive Glazing

自适应玻璃的解决方案能够在不需要百叶窗或者太阳能板的情况下自动控制透光率使得自然透光率达到最大,它能根据户外条件改变光和热的性能,例如修改玻璃颜色。当太阳辐射过强时可以从透明转变为深色。

Adaptive Glazing. Glassolutions by Saint Gobain
Adaptive Glazing. Glassolutions by Saint Gobain

  1. Algae Façade

该方案由Splitterwerk建筑事务所和奥雅纳(Arup)公司共同开发,由在玻璃幕墙中培育的微藻类生物组成,这些微藻为建筑提供热量,为食品和制药行业提供生物质。在阳光直射下,快速生长的小细胞会加热水,这些热量会被系统收集并储存在建筑中。建筑立面也可以随着藻类的不断生长而改变颜色,从而形成动态样式。

Image Courtesy of Arup. ImageAlgae
Image Courtesy of Arup. ImageAlgae

  1. A Pollution-EatingFaçade

Prosolve370e是一种装饰性的建筑模块,当安装在交通道路附近或建筑立面时可以减少城市的空气污染。这种材料含有二氧化钛,可以有效地“净化”空气中的毒素,释放出海绵状的自由基,从而消除污染物。当瓷砖安装在交通附近或严重污染的环境中时,可以中和空气污染物。受自然界分形的启发,其采用的波浪形式最大化了活性涂层的表面积,以尽可能地消散光、空气湍流和污染。

Image Courtesy of prosolve370e
Image Courtesy of prosolve370e
© Alejandro Cartagena
© Alejandro Cartagena

翻译:杨起

关于这位作者
引用: Souza, Eduardo. "10种弹性建筑的自适应墙体方案赏析" 07 8月 2019. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/922099/10chong-dan-xing-jian-zhu-de-zi-gua-ying-qiang-ti-fang-an-shang-xi>

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