论建筑空间及其物理环境的生态属性

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1、论建筑空间及其物理环境的生态属性（1）（2）周伟，刘加平（1、昆明有色冶金设计研究院股份公司，2、西安建筑科技大学）摘要：本文从建筑的基本问题出发，探索在建筑本质存在中所内涵的、与大自然“息息相通”的特殊属性，提出了空间约束及空间缺陷的概念与定义，同时，籍助集合的数学分析，深入讨论了空间在特定环境中的基本约束、以及可能产生的第一、二类缺陷问题。指出应认真关注空间在特定环境中的基本约束形态、能流平衡状态以及可能产生的缺陷、生态环境问题，以创造符合时代特征与可持续发展的建筑物理环境以及满足绿色发展的建筑空间。关键词：建筑空间，建筑物理环境，

2、空间约束，空间缺陷，空间的生态属性1、对建筑基本问题的思考（1）21世纪是关注环境与生存的时代，是人类“生态觉悟”的时代，而关注生存环境、节约能源与自然资源，创造健康空间等理念也已渗入建筑体系，成为建筑理论研究与设计创作实践的重要方面。空间是建筑的本质存在，是人类进行物质与精神活动的重要场所，空间的基本属性决定了它对上述时代发展的必然映射，而这种影射往往让我们返回到建筑学的基本问题层面上，如果在建筑体系中，对时代赋予建筑空间的任务与地位模糊不清，我们就至少无法把握建筑在时代多重特殊要求下的空间特质，因而也就难以准确地描述建筑的“绿色”或

3、可持续发展问题。建筑首要且重要的是创造空间品质。对建筑个性出现的关注有一个前提假设：“即建筑（2）有一个具体的实质，对本质的理解，无论对建筑理论还是建筑实践，都是最基本的。建筑作为人类的居所，无论是作为“类型的建筑”、“语言的建筑”、还是作为“空间的建筑”，至少有一点是客观的物质反映，即建筑是介乎于人与自然之间的物质存在，这种存在使人类具有了生存与繁衍的充分条件，同时也是人类与自然互动关联的基础。维特鲁威在《建筑十书》中，将建筑的起源描述为一堆无意点燃的篝火所引（3）发的事件，如图1。火的属性把人与自然关联在一起，空间也由人们的聚议而产

4、生了。由此我们得到一个启示，要在今天人与自然的中间界定建筑空间所关联双方而具有的属性，应该回溯到人与自然双图-1篝火－建筑的起源方都具有的本原关系上去，而这种关系所反映的，正是人与自然的生态联系，或者说，是空间关联二者的生态属性，如图2。当我们面对建筑对环境的反思，重新回溯并审视由篝火引出的人与自然之间的关联时，我们得到的另一个启示是：如果火失去了它固有的燃图2人与自然的关联烧放热、光照温暖的属性，它就不会是人类与自然之间最初始而简单的关联，即维特鲁维心中引发空间发生的初始事件。同样地，如果空间失去了对人类健康的护佑作用，或者反过来有害

5、于人的健康，那么空间就失去了它本应该具有的“健康”属性。为了梳理上述建筑空间在时代特征映射下的基本问题，探索在建筑本质存在中所内涵的、与大自然“息息相通”的特殊属性，我们需要尝试从一种新的、建立在技术思维逻辑关系上的视野来对空间进行分析研究，探索与时代特征关系密切的解析空间的新途径，寻求空间的绿色特质与可持续发展之路。2、空间的约束从人类创造空间的进化历程来看，人类对空间初始的基本需要，是原始建筑形式作为人类生存繁衍的基本条件，也是建筑发展与成熟时期支承建筑空间功能与表现的物质条件，这些条件在建筑空间日趋复杂的融合与多元化时期已经演变并

6、分离为空间设计的独立因素。为了形象地描述与分析，我们借助结构力学中关于“约束”的概念来说明。在结构力学中，“自由度”是描述某一体系在运动时，可以独立变化的几何参数的数目；而“约束”可以称为减少该系统自由度的联系数。即体系增加一个约束，就减少了一个在空（4）间中的自由度。把人对空间的基本需要条件视为空间的约束，反映了空间在构筑中的自由度，如当空间只有第一个单一约束（对冷热的基本需求）时，空间可以置于地下，当空间增加视觉条件的约束后，必须附加上“在地面以上”的条件，即空间减小了可以在地下的自由度，而当再加上“听觉条件”的第三个约束时，空间就

7、必须再加上“须设围护与门窗的条件”，即空间减少了可以开敞的自由度。显而易见，人类对空间的三个基本需求条件，可以称作是空间的三个约束，它们是人类在创造建筑的萌芽时期逐步赋予空间的，并在建筑以后的发展过程中形成了空间内在的一种稳定结构，如图4。在人类创造建筑的历史时段中，人类自身的生理结构与对外界的生理反应并未发生巨大的改变，我们对于空间的感知却由于社会文化与科技的进步而发生了复杂的变化。空间的三个约束也由简单的基本条件发展为可以进行量化与解析研究的复杂环境要素，即热舒适环境、光环境与声环境。图4空间的三个稳定约束把对热、光、声三种环境的描

8、述用图来简单表示，如图5、图6、图7，可以得出结论，无论在现代建筑中人对环境的创造如何发展，无论现代建筑空间的形态如何复杂丰富，空间中三个基本的核心或者约束是始终不变的，因为它们是基于人的生理结构未发生巨大