大空间建筑绿色设计的腔体导控技术

张帆

张伶伶

李强

一、问题驱动

在现代结构工程技术的支撑下，大空间的建造已经不再是特权建筑的专属。随着城市化水平的不断提高，人们对大空间所承载的特殊社会需求与日俱增，以体育设施、会展建筑、观演建筑和大型交通建筑等为代表的大空间公共建筑成为日常性的场所。不同于一般尺度的建筑，大空间公共建筑具有尺度巨大、结构特殊、界面开放、运行复杂等特征，能源和物质消耗在建筑能耗总量中占有相当大的比重。大空间建筑的尺度不仅仅受结构技术的制约，与环境物质能量交换的效率也决定了其适应环境的能力。当建筑的尺度增长到临界值时，原有的建筑调节机制就已经不能满足其对环境的应变的需要了。针对大空间建筑的绿色设计，需要发展出一套独特的适应性导控策略和技术，以面对其在可持续发展上面临的严峻考验。

二、腔体导控

建筑腔体的概念源于生物形态学的研究。经过漫长岁月进化形成的生物形态具有很强的环境适应性，为了提高物质和能量获取效率而发展出许多精巧的结构，“腔体”结构就是进化树顶端的高等动物共有的形态。作为生物主体中内置的若干与外界连通的微空间，腔体是组成各种复杂器官的基本模式。通过不同类型的腔体形态，生物体得以过滤环境的不利因素，高效汲取环境中有利的物质能量。如果生物体可以发展出特殊的形态来增强生物体内环境调节能力，那么对于大空间建筑来说，借用生物中既有的形态导控机制，同样可以避免以高能耗为代价的建造和运营。……