建筑师:徐卫国/清华大学建筑学院-中南置地数字建筑中心

图1.武家庄接待中心

浅山丘陵与黄土缓坡是武家庄(张家口下花园定方水乡)特有的自然景观,据说山里壑间还深藏宝藏;这里正在积极准备迎接2022年冬奥会将要蜂拥而至的旅游人群。清华大学徐卫国教授团队结合数字建筑设计研究,在村头设计建造了一个30平米的旅游接待中心。

图2.闭合状态下的接待中心

图3.南侧视角

图4.东南侧景观

图5.东北侧景观

这个小小的旅游接待中心平常的功能是旅游接侍、纪念品销售,而每逢节日或大的活动,它又成为表演的舞台,它是一个可开可合的小屋。

图6.鸟瞰

更有趣的是这个小屋是一个互动建筑,它能够随着气候的变化而改变它的形态。该建筑的设计采用了准晶体结构的单胞形态作为小屋的形体,它是一个不规则的16面体,其中有3个面装有机械装置可以开合;当室外气温在摄氏16-29度时,这三块面板会在不同的角度打开,

以保证建筑室内获得自然通风及观看室外景色;当室外温度低于16度时,3块面板会自动闭合、并启动盘管式地暖系统进行采暖;当室外温度高于29度时,3块面板也会自动闭合、并启动空调系统进行制冷;而当刮风或下雨时,3块面板也会关闭以防风雨侵蚀。

图7-图10. 小屋打开过程

小屋的这些动作的实现主要依靠安装在建筑里的互动系统,它包括了三个部分,第一是采集环境信息的传感系统,如温度传感器、湿度传感器、风传感器等,第二是软件中枢控制系统,它负责将采集到的信息按照设定的要求进行计算,并发出指令,第三是装在三块面板上的机械装置,当该系统接收到中枢发出的指令,它会执行命令推动面板运动到合适的位置。当小屋的三块板完全打开时,它成为一个表演的舞台,观众坐在周边的坡地台阶上自由自在地观看演出。

图11-图12. 演出现场

这个建筑的用地位于一个坡台上,它是黄土高坡的延续,建筑形状采用了不规则的16面晶体形态,与山体形状、地段台地地形相契合;同时建筑面板采用GRC材料再现了当地传统民居的夹草夯土墙材质,它溶于黄土山坡的自然环境,同时唤起村民潜意识中的认同感。

图13. 建筑师手绘草图

图14. 建筑面板采用GRC材料再现了当地传统民居的夹草夯土墙材质

图15. 建筑细部

该建筑的设计采用了数字三维模型建模方法,结构、面板、窗户、室内等深化设计均以数字模型为载体。建筑结构采取了不规则钢框架体系,整体钢框架由14根直径13公分的圆形截面钢管现场焊接而成,圆形钢管在工厂数控加工,现场定位及焊接采用了数字全站仪;GRC面板由宝贵石材公司在工厂加工、在现场装配并做接缝处理形成密闭的整体;面板上的窗户依据来自数字模型的图纸,加工厂商工厂加工后现场安装。

图16-图17. 施工过程照片

该建筑室内在外部面板的内侧用欧松板贴面,内部空间随外形呈现出不规则的折叠形式,最高处有5.5米,形成向心性倾向,其尺度大于当地民居尺寸,而与传统的祠堂庙宇相当,实际上创造了一个村民的精神空间,它更具有现在性及未来性。建筑室外地面及护坡使用了武家庄村普遍使用的红砖砌筑,形态因山就势自由活泼;建筑东北边的台阶坡地形成自然的观众席,当建筑面板打开当作舞台表演时,这些地方坐满村民,他们轻松愉快地欣赏各种表演。

图18. 室内空间采用欧松板贴面

可持续发展已经是人类共识,绿色建筑、生态建筑、建筑节能等等是建筑发展的必由之路。但是如何真正实现建筑的有效生态化,需要以建筑为载体和基本单位、将各种已有技术综合到一起、创造一个新的建筑系统来完成这一使命。互动系统与建筑的结合将是一种潜在的有效途径。这一新的建筑体系涉及到建筑、结构、水暖电、声光热,涉及到健康室内、建材循环、能源系统等等,需要各专业的通力合作。这个互动小屋实验了这一新的建筑系统。

图19. 互动小屋鸟瞰

项目设计团队:徐卫国、韩冬、高远、左杰、纪艳珍、李煜茜、刘洁等

面板加工:宝贵石材公司

窗户加工:幕华建设有限公司