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性能化数字设计研究 | 3XN vs GXN

2016.05.19 | , ,
FAB-UNION

作者:黄舒怡

3XN建筑师事务所是丹麦著名的建筑设计事务所,1986年在丹麦奥尔胡斯由三位同姓Nielsen的设计师共同创建,故称“3XN”。近年来,一系列鲜明的文化建筑如阿姆斯特丹音乐厅(2005),利物浦博物馆(2011),哥本哈根水族馆(2013)以及洛桑国际奥林匹克协会(2014)逐渐将3XN推向了国际舞台。

GXN是丹麦建筑事务所3XN的内设研究团队,成立于2007年。其中,“G”代表Green-绿色,体现了GXN通过数字化设计方法和创新的材料策略来研究生态设计。GXN同各行业的权威专家建立了合作关系,共同探讨材料研究、数据分析、生物学和数字化,通过从其他学科借鉴建筑中可以应用的创新技术,从而针对特定的建筑挑战创造定制的解决方案。成立之初,GXN只是3XN的一个分支,但自从2012年后,GXN已经成为一个独立的团体,也在3XN提供建筑咨询服务。

“GXN的视野在于设计创新型建筑,从而在建筑和环境两方面对我们所居住的世界产生积极的影响。”——Kasper Guldager Jensen, GXN主创,3XN合伙人

GXN的团队非常多元化,有建筑师、软件设计师、工程师、景观设计师等,每个人都有自己的专长和兴趣点——如可持续设计、数字化建筑、先进几何建模、模拟分析、新材料、新兴建造技术、环境心理学等等。

GXN对材料非常痴迷,有一年的新年台历索性以12种环保材料为主题。

GXN也聚焦最先进的建造技术,认为机器人将变革未来建造业。通过使用机器人和数字化工具,GXN将改变混凝土建筑的建造模式。GXN同 Odico Formwork Robotic以及丹麦技术大学合作了机器人研发项目,以寻求未来机器人在建筑中的机遇和发展,推动建筑学的边界。

GXN的设计策略主要由五个部分组成——绿色设计Green Design、信息化设计Informed Design、行为化设计Behavior Design、技术设计Technology Design、实验性设计Experimental Design

绿色设计

绿色设计不仅仅是负责任的、健康的设计;更是从长远角度来说,具有环境可行性和经济可行性的设计。

绿色设计策略是GXN对所有项目的一种态度,这一可再生的设计方法对当地的社会、生态和经济都产生了积极的影响。通过绿色设计,GXN创造了更好的环境,并通过材料的选择,提供更加健康的工作场所。GXN将建筑的负影响转化为正能量,创造产能远大于耗能的建筑,或使用可再生材料降低污染。

“通过将设计作为可持续性和全生命周期的解决工具,我们可以重新思考我们的工作模式,解决未来的绿色挑战。”—— LasseLind, 建筑师, GXN

CASE:可持续生活——Green School Stockholm

斯德哥尔摩绿色学校通过丰富的室外绿化公共空间创造了一种新的绿色校园模式。建筑涵盖了可持续生活的全生命周期——从幼儿园到高中到大学。建筑由两个毗邻的圆弧组成,九层的住宅体量通过扭转和移动创造了私人平台,最大化日照辐射。

信息化设计

对设计可持续和节约成本的建筑来说,在恰当的时间获取恰当的信息至关重要。

信息化设计是通过使用软件在最终设计方案决定之前为设计过程提供一系列的信息,包括:日照,能量使用,当地气候条件等。通过使用参数化工具,GXN可以纳入对一系列性能要素的考虑从而优化设计。例如:可以依据太阳轨迹进,或气候数据影响初始设计方案。信息化设计使得GXN能够创造智能化的高性能建筑,更好地满足用户的需求。

“建筑形态在90%的程度上取决于设计流程的前10%。为了给建筑设计提供充足的信息,我们发展出了一系列软件,对早期的草图式方案提供关于日照品质、环境影响等性能的瞬时反馈。”——ToreBanke,参数化设计师, GXN

CASE:传统与现代之间——HORTEN FACADE

位于哥本哈根北部的丹麦法律事务所新总部展现了传统与现代之间的二元性,将建筑实体与可持续材料相结合。洞石表皮是为这一复杂几何的建筑量身定制的,考虑了可持续性的需求。表皮的设计确保了舒适的工作环境,能最大程度地获取日照,并避免太阳直射。北向窗户避免了直接的得热,玻璃板塑造了面临水体的三维形态。

石灰华复合板表皮

表皮内由两层玻璃纤维复合材料和绝缘泡沫构成,外覆石灰华

现场安装表皮构件

玻璃的现场安装

“三明治”型表皮构件的防火测试

由木板为材料的第一轮模型制作

大批量生产的建筑要素

所使用的石灰华源于意大利

物理模型的现场安装

表皮附着在钢接头上

玻璃纤维层的压力计算

建成表皮

行为化设计

获悉建筑如何影响我们的行为使得我们能够为用户定制特有的建筑。

行为化设计是通过在设计中结合心理学,为使用者创造更好的条件,同时优化建筑性能。在建筑设计中运用建筑心理学可以预测建筑对人类行为、健康和效率产生的影响。

“我们所居住的建筑影响着我们的行为模式和社会互动。因此,行为化设计可以使建筑适应内部活动和生活方式。”- MilleSylvest, 行为学专家, GXN

CASE:建筑心理学—— Middelfart Savings Bank

这是GXN同行为学专家Mille Sylvest合作的研究,以Middelfart Savings Bank为研究对象,通过与使用者和管理者的采访、调研、观察,收集在三处公共空间中人们的行为和交互,研究建筑心理学对设计过程的影响。

人和建成环境之间永远存在着相互作用

80%的使用者认为新办公室比原办公室使用更舒适。

空间差异性促进了社会关系的形成以及知识共享。

93%的员工会寻求同事的帮助或指导

62%的员工会受同事谈话干扰

74%的员工会受电话干扰

玻璃隔墙减小了噪声问题,但却增加了视觉障碍

所有员工都能获得良好的视野景观使得93%的员工都对其在建筑内的位置很满意

74%的员工和同事吃午餐,这促进了交流与分享

技术化设计

通过向其他学科学习,我们可以将技术和品质转化为新的语境,为建筑业创造更好的产品。

技术化设计是发展产品驱动的设计策略,旨在为建筑业创造新型解决方案。对顾客而言,技术化设计为项目量身定制了特有的产品策略,超越了简单的形式和功能。同样,技术化设计可以优化现有的产品,如墙体等,从而更好地控制室内温度的均匀性,使建筑尽可能地摆脱空调等机械系统。

“设计团队应该延伸到纯粹的形式与功能之外,通过关注策略创新和技术设计,概念和产品将变得更加准确定制。”- Morten Nordman Lund, 工程师,GXN

CASE:师法自然——LOUISIANA PAVILION

这一展亭是“未来绿色建筑展”的展品之一,用于展示可持续和智能材料的尖端可能性以及绿色建筑的动态性和主动性。不同于尽可能地减少能源消耗,这一展亭聚焦以更智能的方式创造和使用能源和材料。这一项目使用可生物降解的、生成能源的材料,创造耗能自给的建筑,并且这些材料在使用后也可分解。雕塑的外层,复合纤维材料被亚麻纤维构成的生物复合材料所取代。雕塑的内层,聚乙烯泡沫被软木片所替代。雕塑顶部铺设1mm的太阳能电池,压电材料可以可以依据游览者在地面上施加的压力生成电流,而这些能量则用于内置LED灯的照明。

所使用的材料

设计流程,物理原型的发展过程

物理原型数字化的过程

建造过程

复合材料中所使用的亚麻织物

生产流程:脱模后的构件

填充和打磨

整装待发的构件

运输前对展亭的尝试安装

第一层上色

现场安装

完成的展亭

实验性设计

开放的想象力和探索力是发展创造性绿色建筑的重要工具。

对GXN来说,实验性设计推动了数字层面和物理层面之间的边界。数字化时代改变了我们的社会,为设计师、工程师、建筑师提供了全新的工具。当下,我们操作着编程、动画、参数化、算法设计,对这些新软件的使用不仅仅是将传统建筑数字化,而是开创了一种新的实践。

“没有实验和纯粹的玩设计,我们无法自由地打破传统。数字化技术非常有趣,但若没有落地式的挑战,也只不过是无用的技术。“- Kasper Guldager Jensen, 主创,GXN

CASE:建筑食谱——米其林NOMA餐厅

创意菜搭配创意空间,NOMA希望空间能够成为激发灵感的“实验馆”,GXN将项目作为建筑食谱,使GXN与NOMA在平行世界里共舞。NOMA在美食界的创新在许多方面同GXN在建筑界的实验相似。

NOMA坐落于哥本哈根保护建筑内,前身是一个仓库

设计概念是设计四座中央多功能储藏单元,每一单元由五百多个形态各异的木盒子组成。玩具似的隔墙将200平的空间划分为更小的单元-食物实验室、草本花园、工作区、办公室。

通过颜色和形式的原始且简单的方式,NOMA捕捉了独特的北欧美学。家具的有机形态赋予了室内更加轻盈的感觉,灯具是由GXN打造的STAR灯,将光反射出戏剧般的影子。

潜在的结构体系

基于收纳盒的设计

安装细节

所有切割文件的排布

安装和组合:制造加工盒子

安装和组合:结构体

安装和组合:结构体


黄舒怡 同济大学建筑与城市规划学院 研究生

本文编译自


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FAB-UNION

作者:黄舒怡

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