元宇宙的低碳形态:以气候适...心的重庆元宇宙中心设计解析_徐辉.pdf
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1、31Design Technology设计技术 丨丨 中图分类号中图分类号 TU244 文献标识码文献标识码 A 文章编号文章编号 1003-739X(2023)07-0031-06 收稿日期收稿日期 2022-08-24摘 要摘 要 以“气候适应与空间形态”合一的视野解析重庆元宇宙中心,通过对元宇宙中心设计过程中的空间与气候的映射关系考察,论述以气候适应为核心的元宇宙中心在设计过程中呈现的韧性结构、山地竖向、形态原型及材料构造与气候环境的映射关系;指出该建筑设计借鉴了元宇宙数字技术体系,将元宇宙概念中的“数字映射”转译为建筑设计中“形态映射”关系的过程,并将其应用于气候适应性下元宇宙中心设计
2、的方法,进而揭示了形态映射是如何在元宇宙中心低碳设计的多维互动中引发空间形态和气候适应的建构关系。关键词 关键词 气候适应 韧性结构 山地竖向 形态原型 材料构造AbstractAbstract Analyzing Chongqing meta-universe center from the perspective of adaptation and the space form,based on the architectural design of the space in the process of the mapping relationship with climate,we d
3、iscuss the mapping relationship between ductile structure,mountain vertical,morphological prototype,material structure and climate environment presented in the design process of the meta-universe center with climate adaptation as the core.We also point out that the architectural design fully draws o
4、n the digital technology system of the meta-universe,then we translate the digital mapping technology in the meta-universe theory into the form mapping relation in architectural design,and apply it to the design method of the climate-adaptive meta-universe center,which reveals how morphological mapp
5、ing initiates the constructive relationship between spatial morphology and climate adaptation in the multi-dimensional interaction of the design of the meta-universe center.KeywordsKeywords Climate adaptation,Ductile structure,Mountain vertical,Morphological prototype,Material structure元宇宙的低碳形态:以气候适
6、应为核心的重庆元宇宙中元宇宙的低碳形态:以气候适应为核心的重庆元宇宙中心设计解析心设计解析The Space Form of the Meta-universe:Architectural Design Analysis of Chongqing Meta-universe Center Based on Climate Adaptation徐 辉|Xu Hui董莉莉|Dong Lili杨子龙|Yang Zilong“两个非空集合A与B间存在着对应关系f,而且对于A中的每一个元素a,B中总有唯一的一个元素b与它对应,这种关系称为从A到B的映射,记作f:AB。”1 高等数学2018版1 元宇宙数
7、字映射技术的启发1 元宇宙数字映射技术的启发元宇宙数字映射(Digital twin)技术是一种将物理实体在信息化平台中进行数字模拟的技术,确保能够实时地在数字世界中呈现出实体的真实状态。为了能更加准确地还原实体,需收集大量的数据源,这是一种超越现实的概念,可以被看成一个或多个重要、彼此相关联的设备数字映射系统2。映射过程的实现依赖于各种传感器,并将数据反馈到同一个信息化平台,元宇宙数字映射根据海量的信息反馈,进行迅速的深度学习和精确模拟3,该过程实现了两个维度之间的信息传递和表达。立足于元宇宙数字映射技术体系,将建筑设计同样看作一个对现实世界进行空间抽象的“映射”过程,在功能空间需求与诸多的
8、现实世界空间制约因素之间,寻找最适宜的解决思路。其中涉及到以建筑学为主体,涵盖地理、生态、气候、物理、计算机科学及新兴AI技术等多学科交叉内容,并通过特定的地域建筑创作,如韧性结构、场地竖向、形态原型及材料构造等方面进行形态映射,最终完DOI:10.13942/ki.hzjz.2023.07.02832HA 07/2023成在适应气候环境下的建筑空间形态。2 基于气候适应的空间形态映射2 基于气候适应的空间形态映射人类生产建造活动是环境演变的重要因素,当前高强度的城市开发模式促使建筑工程表现出对自然气候和生态环境的漠视。建筑空间与生态自然环境的联系被逐步隔断。在这种背景下,建筑设计不得不重新关
9、注自然气候的特征及其演进机制,寻求建筑空间与自然气候、功能使用和生态环境的协调,探索一种可操作的适应气候环境的设计策略,倡导一种适应气候环境的建筑空间营造。印度建筑师查尔斯柯里亚(Charles Correa)在论及气候与建筑的关系时谈到:“气候在根本上影响着我们的建筑物和我们的城乡直接影响建筑物外表是由阳光照射的角度、遮阳设施、能量节约问题等等决定的”4。在进行建造的过程,不应当只关注对建筑物本身布局、设施功能的考查,当把“气候适应”理念引入到现代建筑设计的过程中5,便认知到地域空间演化的机制是一个极为复杂的过程。借鉴元宇宙数字映射技术,将其中“数字映射”转译为建筑设计中“形态映射”的过程,
10、其根本内涵在于通过空间与气候的关系重构,不过度依赖以人工能耗设备为主体的主动能效控制,而是强化“被动式节能”在气候调节中的效率,将建筑用能的“源头减量”作为优先原则6,气候适应性形态能有效利用气候资源,再阶段降低运行能耗、提高舒适度7,以期达到建筑空间对气候环境的适应性,这不仅指该空间在特定气候环境下能很好地持续运行,而且还能够被动式持续的生长与发展。重庆元宇宙中心工程位于重庆市,建设用地为永川区和畅大道与兴业大道包围的扇形区域,总用地面积约10hm2。该工程以永川云谷科技生态城为依托,汇聚元宇宙的基础研发、数字资产及内容场景,逐步开放元宇宙应用场景,构建重庆数字文创的全产业链,为西部数字文创
11、产业的可持续发展注入新动能(图1)。该工程设计尝试借鉴元宇宙的数字映射理论,融合元宇宙的复杂功能需求,以气候适应为原则,展开重庆元宇宙中心空间形态的生成。重庆地区属亚热带季风性湿润气候,冬暖夏热,多雾多雨;且地处四川盆地东南部,地貌以丘陵与山地为主,从而形成典型的湿热气候环境。在这种背景下,历经千年演进的巴渝传统建筑采用轻盈通透的材料构造、架空悬挑的结构形式、通风遮阳的围护界面及出檐设施回应其独特的气候环境特征,塑造了具有强烈地域特色的山地建筑空间。其建筑营造的复杂程度及生态敏感性远超出其他平原地区。在此次的重庆元宇宙中心工程设计中,立足于重庆特有的地域气候条件,充分借鉴元宇宙数字技术体系,将
12、元宇宙理论中的“数字映射”技术转译为建筑设计中“形态映射”关系的过程,强调对自然环境的尊重,图1 项目的产业发展布局与空间解析图2 重庆元宇宙中心鸟瞰布局及模型研究图3 不同风廊模式下规划布局对比分析33Design Technology设计技术 丨丨 减小生态破坏,根据场地气候条件提出设计策略,从韧性结构、山地竖向、形态原型、材料构造四个方面分析形态映射关系,创造适应气候环境的建筑空间,塑造可持续发展的人居环境。3 韧性结构与气候环境的映射关系3 韧性结构与气候环境的映射关系重庆元宇宙中心工程集数字研发、生产、制作、展示、文创、居住等多功能于一体的综合产业基地。场地由两条城市主干道围合,形成
13、扇形区域,交通通达便利,自然生态基底较好。从气候适应的角度,该工程进行韧性结构设计时会在优化既有地貌形态,塑造良好宜人的微气候环境,而园区中不同的功能类型结构也对气候环境有不同程度的需求。在进行总体布局时,依照气候学原理分析,综合考虑场地因素,通过地质单元和气候单元两个方面的韧性结构设计,减弱或消除建筑空间对气候环境造成的负向影响。地质单元包括原始地貌、土壤植被、场地基础设施等。在经济技术可行的基础上,进行韧性结构设计,合理分析场地限制条件,利用现有地形进行微气候环境调节。在现场勘测过程中,注意到北部区域存在高差极大的绿地山坡,坡度大于45,通过GIS分析,评估出工程成本极高。出于对原始地貌的
14、最小化干预理念及土石方平衡策略,设计中将北部坡地进行完全保留,作为山地绿地系统,这样建设用地则集中在相对平缓的场地范围中;同时建设场地中部位置有城市高压走廊,极大地制约了土地利用效率。设计中强调因地制宜,因势利导,在该区域塑造东西走向的自然绿廊,加强区域内的绿廊结构(图2)。西南侧利用向心式结构增加组团建筑的功能效率,同时圆环廊道作为多义性空间增加南北两区建筑空间与功能的连续性,并与场地绿地系统有机呼应。元宇宙中心工程设计综合考虑各类气候单元(日照、风向、温度、湿度),以匹配不同建筑功能体,并进行韧性结构的多组学模拟调试,塑造气候适应的最佳范型(图3)。建筑集中布局在建设用地的南北两翼,其中北
15、部区域为规整方形用地,南部区域由于受到原始地形和城乡高压走廊的限制,呈不规则多边形。为保证土地利用效率的最大化,结合不同功能建筑对气候条件不同程度的需图4 项目的总体布局及规划结构图5 原始地面标高及高差分析图6 分层筑台和立体车库系统34HA 07/2023求,采取相应的布局形式。例如对于日照、主导风向等有较高需求的高层公寓、研发办公等建筑类型,依据山地筑台院落的空间原型在北部区域进行调试。对温度、湿度等条件需求较高的建筑则顺应南部场地形状走势,采用集中式布局的空间模式(图4)。南北建筑组团之间通过生态连廊加强联系,建筑单体、连廊、地形高差之间塑造了十余个尺度多元的绿地空间,提升了场地内生态
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