仿生区域设计将建筑、景观和基础设施与区域性材料、当地文化及可持续发展相结合。
将生物区域纳入考量进行建造,作为应对气候变化和全球性动荡的一种方式,正日益受到关注。
将仿生区域设计从小众实践扩展为稳健的生态系统,既能创造新的市场,也有助于应对气候变化。
在人类历史的长河中,“仿生区域设计”曾是人类建造居所的唯一方式,这并不算久远。然而,混凝土、玻璃和钢材等工业材料的全球化取代了手工建造方式,尤其是在现代主义成为财富与进步象征之后。
如今,仿生区域设计是一种小众但正在增长的规划与设计方法,它将人类居住环境的开发(如建筑、景观和基础设施)与区域性材料、具有文化相关性的应用以及适应气候的策略相结合。
传统的仿生区域设计实践在一些地方因需要或出于对工艺的坚持而得以延续。较为当代的版本则因被视为减少碳排放的解决方案而获得认可,并且近年来,由于全球局势的不稳定,它又被视为提升自给自足能力的一种途径。
具有悖论意味的是,要重新推广这门几近失传的仿生区域设计技艺,需要在全球范围内交流传统实践与创新成果,并将其与地方性应用和政策相结合。
结合本地材料与可迁移的全球知识
大规模木材(Mass timber)为理解如何发展和推广仿生区域设计提供了若干关键经验。
20世纪90年代初,正交胶合木(cross-laminated timber)在奥地利发明,其主要动因是为软木材提升附加值。该工艺通过将多层木板胶合在一起,制成坚固、稳定的板材。
加拿大是北美较早采用该技术的国家,得益于与欧洲的知识交流以及政府资助的项目,例如位于不列颠哥伦比亚省的木材创新与设计中心。
美国随后也推出了一些重要项目,例如位于波特兰的Framework Building以及位于明尼阿波利斯的T3大楼,这些项目表明大规模木材建筑适用于中高层乃至高层建筑。
加拿大《国家建筑规范》于2020年修订,美国《国际建筑规范》于2021年修订,允许在特定条件下建造最高18层的大规模木材建筑,其依据正是这些试点项目。
推进仿生区域设计的三点经验
1. 全球知识是关键。
仿生建造实践依赖全球知识交流,尤其是在气候条件和材料资源相似的生物区域之间。例如,将大规模木材生态系统的发展过程从欧洲转移到北美相对简单,因为生产方式和材料性能保持一致。
2. 区域性应用需要健全的政策支持。
然而,区域性应用需要量身定制的政策和建筑规范,以确保施工实践的质量并赢得信任。例如,Framework Building曾历经严格的防火、抗爆和抗震测试,于2016年获得批准,其经验为美国其他地区的建筑规范提供了参考。该项目目前仍未建成,但Framework是原型项目开辟审批路径的一个范例。
3. 材料的多样性。
尽管大规模木材可以说是商业化程度最高、工程化最成熟的仿生材料,但石材正沿着类似的发展轨迹前进正在推进中。与大规模木材一样,这一进程正通过国际知识转移来实现,包括传统砌石技艺的传承、通过本地试验验证其可行性,以及推动进一步发展的技术创新。
随着我们推动采用影响更低的建造方法,其他生物基材料也将沿着这一模式持续发展。

重塑手工技艺
比利时的砖砌建筑,尤其是哥特式风格的砖砌建筑,是该国建筑遗产的重要组成部分。布鲁日的砖砌建筑如此普遍,以至于该城市被称为“砖之城”。
作为一种成熟的建材,比利时在砖块生产方面保持着稳健的发展路径。然而,问题在于制砖过程的隐含碳足迹相对较高,几乎与混凝土相当。
为解决这一问题,比利时材料研究人员发明了低碳砖。这种砖无需耗费大量能源在窑炉中烧制,而是通过石灰粘合剂进行“养护”,这一过程被称为碳化;砖块通过与空气中的二氧化碳发生反应而获得强度。
最初的小规模原型生产如今正在大幅扩大规模。布鲁塞尔启动了地下地铁扩建工程,Metro3项目则将土块作为新地铁站的建筑材料,通过将挖掘产生的建筑废料转化为砖块,以减少废弃物。
为满足新建七座车站的需求,各方组建了新的合作伙伴关系,以将创新的材料突破推向商业化规模。
此类重大项目(以及根特艺术博物馆的扩建工程)刺激了市场需求,并促成了与成熟制砖行业的新合作关系。该行业在其工厂中提供了分时使用的生产安排,从而使低碳砖的生产得以规模化。
经济与劳动力发展的推动力
全球首所碳正向大学是卢旺达保护农业研究所,其校园占地3,400英亩,由MASS Design Group设计建造。这家非营利性建筑事务所率先提出了一种劳动力与经济发展模式,即利用仿生区域设计来建设社会基础设施。
校园内的所有建筑均采用低碳材料建造,包括石材地基、土墙和木材。该项目7,500万美元预算中的90%用于校园500英里范围内的采购与支出。
MASS培训了300名工人(其中16%为女性),使其掌握可持续建造方法,以完成该项目。
这为实验以及针对新习得技能的本地市场发展创造了机会,相关工作涉及赤陶和木材等材料。
除了使用区域性采购的材料外,该校园还通过种植本土物种和湿地,修复了一个生物多样性生态系统。该项目培育了一种以生物区域可持续建造知识为基础的本地经济,并引发了人们对如何利用本地生物材料建造以及重新培训本地工人的重新思考。

亲生命性的力量
仿生区域设计方法中贯穿始终的一条主线是亲生命性(biophilia)的力量,即人类对天然材料与生俱来的亲近感,以及这种亲近感如何推动了建筑与设计中仿生形态图案的运用。
尽管人们对自然的亲近感已被直观地理解,近期研究在认知神经科学和环境心理学领域表明,建成环境对我们的身心健康有着深远影响,无论是积极还是消极的。
至关重要的是,我们必须调动技术、社会和文化方面的意愿,更新法规、经济体系和框架,以便纳入天然材料,应对当前的时代需求。
正如社会生态学教授、亲生命性理论先驱斯蒂芬·R·凯勒特(Stephen R Kellert)在其著作《Birthright》中所言:“如果我们与自身演化所依托的环境相互隔绝、彼此疏离,我们便永远无法真正健康、满足或充实。”

