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7个关于未来城市建造的建筑议题

7个关于未来城市建造的建筑议题
Hong Kong . Image Courtesy of Soledad Sambiasi
Hong Kong . Image Courtesy of Soledad Sambiasi

到2050年,世界人口预计将超过100亿,人满为患的城市成为了当前最紧迫的问题之一。数据分析、机器学习的技术手段、交通运输的发展以及新的社会技术的迅速发展,正日益改变着人们和社区的需求,这将对人口过剩和我们的建造环境产生更加直接的影响。

在这种背景下,由基辅建筑师 Dmytro Aranchii 策划的第二届“未来建筑会议”于2019年10月9日至11日在乌克兰的基辅举行。 此次会议的主题为“未来的必然性:影响建筑、工程和施工行业未来的颠覆性技术”,它是在欧洲举行的规模最大的新兴技术会议,并就不同的职业和技术如何塑造建筑的未来展开了开创性讨论,谈及的领域包括未来化的城市和建筑,以及外太空建筑。会议的演讲者中,不乏一些来自当今最著名的、最具有前瞻性的事务所的建筑师,例如,福斯特建筑事务所扎哈·哈迪德建筑事务所GENSLER、Woods Bagot、Arup、Rat[Lab]、AI SpaceFactoryHASSELL

Hong Kong . Image Courtesy of Soledad Sambiasi
Hong Kong . Image Courtesy of Soledad Sambiasi

在设计新的空间或者对现有空间进行现代化改造时,主要挑战在于人类不断变化的需求,以及围绕并支持这些需求发展的技术的更新换代。当演讲者谈论未来城市时,不约而同地提到了以人为本的设计,以及试验性的数据化驱动手段。而两者相结合,又可创造出一个跨学科的视角,既可用以确定人类的真正需求,又能将其与可用的技术和数据相结合,使我们在建造环境和虚拟领域设计一个优质且可持续的未来。

经过三天的激烈讨论、访谈、专题讨论会和小组讨论,我们整理出了塑造未来城市的7个建筑相关议题,它们使城市设计向着更好方向迈进:

1.气候变化

MCC Carbon Clock. ImageCO2 budget
MCC Carbon Clock. ImageCO2 budget

在讨论未来城市时,气候变化是最紧迫的问题之一。而建筑和施工,共同占与能源有关的二氧化碳排放量的38%。对于气候变化,最直接、影响最大的一种观点是,只要开始建造无论如何都会产生排放,最具可持续性的建筑只能是从未开始建造的建筑。因此尽量以翻新代替拆除成为了重要的趋势之一,它不仅节省金钱和时间,而且零建造过程和零拆除本身便减少了碳排放。

建筑能效是减少二氧化碳排放的另一种方式。整个行业正在经历由 BIM 介导的转型,该转型将建造环境的整个生命周期以及最近的物联网(IoT)集合在一起。简而言之,传感网络和建筑物管理系统会跟踪各种数据,提供对实时能耗的监控与分析,预测潜在问题并提供可采取应对措施的数据。温度控制、功率监控、水消耗、实时动态,这些将被记录,并跟踪处理。同时,与人类行为一起作为考量,使建筑物自身具被实时有效的感应与回应其使用者的能力。

Mario Bodem 就此问题发表了深刻的见解,并着重地提及了水泥制造业。自1990年以来,水泥产品产量飙升了300%,这主要归功于中国土建工程的发展。水泥制造会造成严重的环境破坏,每年有400亿吨的沙子和碎石从海滩和河床上被抽离,这是河流携带的沉积物的两倍。也就是说,我们消耗沙子的速度比自然创造沙子的速度快。不仅如此,仅水泥制造业自身就占全球二氧化碳排放量的8%

Robbie M. Andrew, Global CO2 Emissions from Cement Production. ImageJO  - Earth System Science Data Discussions
Robbie M. Andrew, Global CO2 Emissions from Cement Production. ImageJO - Earth System Science Data Discussions

联合国报告指出,为保证全球平均气温上升保持在1.5°C以下,截至2030年,全球二氧化碳的排放量必须比2010年的水平减少45%。尽管科学家们正在通过数种解决方案来实现这一目标(例如减少所用原材料的数量、改用更有效率的生产方法、以塑料替代水泥和沙来制造混凝土等),但它们都不够好。我们需要彻底地改变施工方式,实现零碳排放。简而言之,要使全球气温上升保持在1.5°C以下,虽然这仍将对我们的栖息地造成破坏性影响,全球碳排放量需保持在一定范围,或“预算”内。如果我们保持当下的碳排放量(但即使连保持都没有做到,因为它们正在逐年增加),那么我们只有26年的时间耗尽“预算”。您可以在这里找到官方发布的二氧化碳实时排放量。

2. 颠覆性技术

Hong Kong Skyscrapper. Image Courtesy of rat[LAB]
Hong Kong Skyscrapper. Image Courtesy of rat[LAB]

人类社交方式的数字化程度呈指数上升,同时,人类适应技术革新所需的时间也相应缩短,时代正见证着第四次工业革命的飞速展开。建筑行业的数字化发展成为了当下炙手可热的投资机遇之一,吸引了全球思想领袖、发明家和其它领域的专业人士的目光。其中,城市规划、建筑和设计,被视为当下对于未来而言,最具前景的影响因素。

物联网(IoT)、再生设计与参数化设计、人工智能、机器人技术、3D 打印技术、大数据、虚拟现实技术等等,这些仅是新型手段的几个例子。它们重塑了建筑师思考和设计的方式,为未来城市的建设提供了新的可能性。也就是说,建筑师所扮演的角色势必发生扭转。他们将通过跨领域合作,以及新兴技术的应用,触发意想不到的机遇。您可以查看我们对来自 Rat[Lab] 的 Sushant Verma 的采访视频了解更多关于技术和建筑设计将如何塑造未来。

 “我由衷相信,技术更迭如弹指之间。当我们真正着手学习任何一种技术或者工艺的时候,它们也许正面临被取代的命运。在设计和技术之间永远存在着一条鸿沟,等着我们去衔接。至此,我们又当如何为未来做准备?我们需要学习工艺技术和方法手段,而非仅安于现有的软件或技术。我们必须了解我们当下面对的难题,我们曾经解决过的难题,以及我们是如何解决的。训练自己成为问题解决者和思想家,这是我们所有人都需要升级的技能。”
——Sushant Verma,来自Rat[Lab]

颠覆性技术适用于解决各个尺度的问题。例如,复杂的多因素的问题,包括参数化城市规划。又如,以人为本的产品设计,包括每几分钟随环境变化而变化的照明设备,用以调节人的生物钟,模拟真实自然环境光线,从而生成更加健康宜人的空间。

Citythinking 组织的总监Anja Ehrenfried,在会议上分享了“参数化智能规划(Parametrial Smart Planning)”,即 PSP 软件。这是一款基于算法的软件,能够创造灵活高效的空间布局,并优化对于未来城市的不同设想和不同城市类型。 PSP 软件对城市模型的各个组成部分进行编目,再将这些原件参数转化成一系列的规则和定义,最终提供一个优化了可步行性、社交互动性、功能混合度及其它因素的布局。

3.新型建材

Courtesy of AI SpaceFactory
Courtesy of AI SpaceFactory

以上因素为新的建造材料和数字化生产技术提供了创新的沃土。与其破坏森林、沙滩和河岸,我们应当通过回收再造或者升级再造的方式系统地解决问题。如废弃塑料材料、吸收二氧化碳的材料(如CLT交错层压胶合木)、可再生材料和生物力学研究等,都是新型材料的突破点。

3D printing process. Image Courtesy of AI SpaceFactory
3D printing process. Image Courtesy of AI SpaceFactory

3D打印技术进一步拓宽了视角,让强化性能的新材料成为可能(如AI SpaceFactory在 Marsha 项目中创造的聚合物材料),且优化了建造过程中使用的材料总量。就混凝土而言,3D打印技术能节省高达40%的材料。由于目前尚没有针对过度设计的惩罚措施,使得设计师和工程师们为求保险和美观而忽视了材料的使用效率。

4. 城市密度

Shanghai Tower, China. Image Courtesy of GENSLER
Shanghai Tower, China. Image Courtesy of GENSLER

会上还讨论了建筑向更高、更深、更密发展的可能性。发言人针对城市应该何种朝向生长见解迥异。

一方面,基于密度和人口增长导致的城市向深地和向高空生长的需求,来自Woods Bagot 的 Helen Taylor,以及 Arup 的 Rachel Cooper 共同探索了未来深地城市的可能性。通过他们最新的项目 The Londoner,他们分享了如何在伦敦市中心向下深挖35米来容纳电影院、舞厅和餐厅等娱乐设施。地下空间为这些没有自然光和景观需求的功能有效地提供了更理想的保温和声学条件。想要了解更多有关该项目和关于地下建造需要面临的挑战,请查看下文采访。

与此同时,GENSLER的主席兼设计总监Lukasz Platkowski则参与设计了世界上最高的建筑之一,上海中心大厦。他展示了GENSLER现阶段对办公空间的看法,提出由中高层建筑将住宅的水平力度转换为周围商业区的垂直语言,形成了一种混合语言。高层建筑被水平分解,从而创造出更为丰富的空间关系,改善了人们的社交质量,使得人们在融合了工作和生活方式的空间当中开展交流和合作。

5. 大数据和人类行为

Courtesy of Woods Bagot
Courtesy of Woods Bagot

“如果说,20世纪的城市命脉在于可移动性,我们生活在“运转之城”,那么,21世纪是数据的时代,我们的城市因数据化的交流而充满活力,成为“交易之城”。因此,建筑师最重要的使命是规划设计出宜人的城建项目,它们应具有灵活性、适应性,以及连贯性。这是挑战,也是建筑师的意义所在。未来即现在。”
——Laura Narvaez Zertuche,来自福斯特建筑事务所

未来城市将会是智能型的,它们将是一个由大数据驱动的生态系统。每一次的互动,以及每一种情况,都被实时记录在网路数据库里。不乏商家在分析这些数据后,构建出一种更能符合人们当下生活需求和行为习惯的设计。城市中一些极为重要的因素,虽已在当下的设计中有所考量,但数据化可使这些城市问题在未来得到更好的回应,例如,可步行性、可达性、混合用途、每周及每日不同时段使用水平的波动性(好的城市规划是将城市的日常使用状态以每天每小时计算,且不会出现“空”间)、多文化和多社区的融合性。最后这一点,也是当下具有超高关注度,并持续发酵的一个社会因素。

6. 联合办公与联合住宅

Courtesy of GENSLER
Courtesy of GENSLER

科技和数据化的发展,也同样有助于优化和提升人类身心健康。个人之间,社区之间,无论哪一种交集和交流方式,公共空间都扮演着至关重要的角色。随着人口不断增长,如何保证公共空间的优质性、可达性、多样性,成为了不可避免的议题。办公和居住空间舒适感的测量,是通过传感器实时记录健康指数和一些关于舒适感的基本指标,包括自然光照、含氧量、人际互动等等。比如,当传感器检测到室内含氧量低于正常值,使人感到疲惫和不安时,室内通风系统将会自动开启。同理,利用日程记录式应用程序,观察空间的实际使用情况后,再对其进行相应的优化调整。

个人舒适感和健康状态同样受影响于室内设计。可用空间越来越小,却又越来越拥挤,因此,空间质量对于心理健康而言也就越发重要。颜色、材质、空间格局、光照,甚至是装饰,不断且深入地了解这些元素会如何影响人类行为,并将理论付诸实践。

7. 外太空建筑

Courtesy of AI SpaceFactory
Courtesy of AI SpaceFactory

在地球之外创建新的栖息地已然成为了21世纪空间争夺的新赛事。被许多人看作是解决人口过剩的最有前景的方法之一,但也有很多人认为这是一个畸形的想法,因为人类不应该在没有发展好现有文明的情况下,考虑去外太空创建新文明。福斯特建筑事务所、HASSELL、AI SpaceFactory 等公司不仅开始设计外太空建筑,它们也对建造技术进行研究探索,希望可以找到一种技术可用于在与地球截然不同的先决条件下的建造。

Living Architecture Lab 研究生存系统,并开发出拥有自主意识的建筑,它们通过机器学习的方式进行自我安排、自我评估,以及自我改善。这相对于传统建筑所拥有的单线生命(提取原始材料、生产制造、修建、投入使用、拆除、清理),无疑是一种冲击。

另一个外太空建筑的例子,是由一个跨学科的建筑与科技设计公司 AI SpaceFactory 开发设计的 MARSHA,它被视作第一个高楼式的地外建筑原型,是一个带有走廊的多层住宅建筑,可直接屹立于火星地表。在地球上设计建筑时,是基于对重力和风力的考虑,而适用于火星的建筑,则需考虑如何去优化建筑物内部的大气压力和温度应力。

该项目保持较小的占地面积,在建筑底部和顶部,最大程度地减小了随直径正比增加的机械应力。它高耸且修长的身姿,为人们提供了更好的制高点去欣赏风景,这在空间上回应了对于火星居住的已知的和预期的身心需求。该项目是“NASA 世纪挑战”的获胜方案,在火星地表就地取材,人们自主修建,即可安居。该项目的一项重大突破是发明了一种新型材料,从有机材料中提取出生物塑料,并将其与火星地表的玄武岩纤维混合。这是一种新型的热塑材料,其坚硬度更胜于混凝土,并且是可持续、可回收利用、可堆肥的。您可以在这里观看完整的访谈

Courtesy of AI SpaceFactory
Courtesy of AI SpaceFactory

 “我认为,建筑师应该意识到,以人为本的设计方案对于外太空居住的紧迫性,这需要优先考虑人类的情感,以及人类生活体验的敏感性。设计方案的具体实施是由一台6轴3D打印机器人完成,因此,设计理念需以具像化的指令引导机器人以螺旋方式攀爬打印,以此堆叠打印层,最终形成一个合理有效的建筑物。”
——Michael Bentley,来自 AI SpaceFactory

Courtesy of AI SpaceFactory
Courtesy of AI SpaceFactory

人类的需求瞬息万变,然而,改变人类本身需求的科技发展更快。建造环境和虚拟环境正在发生变化,面对这样的挑战,我们又应如何有效且适宜去设计、去规划,这正是我们现在需要重新考虑的事情。这篇文章中所提到的相关议题,包括气候变化、颠覆性技术、创新的建造材料、城市密集化、大数据与人类行为、联合办公与联系住宅、外太空建筑,可作为着手点去了解这些转变的产生背景。以人为本的设计,试验性的数据化驱动手段,以及整体化的跨学科合作,是了解人类真正所需的关键。将这些与可利用的技术和数据结合起来,使我们足以创造出优质且可持续的未来理想环境。

您可以通过访问我们 YouTube 频道下的“未来建筑”播放列表,观看会议期间的所有访谈内容。
译者:杨璐潞、付慧瑶、唐久乐

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引用: Soledad Sambiasi. "7个关于未来城市建造的建筑议题" 07 11月 2019. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/927803/su-zao-wei-lai-cheng-shi-de-7ge-jian-zhu-yi-ti>

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