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新陈代谢——用“化学变化”实现空间设计的灵活性

2020.12.22

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新陈代谢(Metabolism)是起源于日本的现代建筑运动,在20世界60年代最有影响力。这个词本身描述的是生物体维持活细胞更新的过程。二战后,年轻的日本建筑师们用这个词来描述他们对于未来城市设计和公共空间的新想法。代谢者们认为,城市和建筑不是静态的实体,而是不断变化的有机“生命”。因此这类建筑的特征是围绕着脊椎状的基础设施建造,有预制的、可替换的细胞状构件,并且这些单体很容易安装和拆卸。“新陈代谢”对于空间的灵活处理,也随着时间的推进不断发展,成为21世纪建筑实践的基石。本期小编将带同学们从了解新陈代谢运动背景出发,感受建筑空间新旧交替的“化学”变化~





01 “新陈代谢”的起源


1952年,二战后的日本面临新的自治权。日本建筑师也看到了令人兴奋的重建可能性。当他们了解到西方现代主义的原则开始进入他们的日常生活时,这些建筑师也开始思考如何保护他们自己的战前文化。一个新的运动——新陈代谢(Metabolism),从这个悖论中诞生。这场运动之所以取这个名字,是因为它远离了现代主义,认为建筑和城市是有生命的,应该根据居民的需要有机地发展。


在新陈代谢的影响下,早期日本的城市规划者在他们的殖民地(朝鲜、满洲国等)提出了不敢在日本实施的计划。当时,29岁的丹下健三(Kenzo Tange)赢得了一个为“大东亚共荣圈”(Greater East Asia Co-Prosperity Sphere)建造纪念碑的竞赛。


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东亚共荣圈纪念碑,丹下健三,1942年


然而,现代城市规划的第一个具体例子是广岛重建的总体规划,以及丹下健三为该市和平公园设计的建筑。


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广岛和平公园平面图,丹下健三, 1955年


新陈代谢的概念来源于与生物学和自然的类比:一棵完整的树——核心、垂直循环和服务功能将被安置在一个类似树干的巨型结构中,预制居住胶囊将被添加到上面,并最终被取代。从“主干”(核心)到“分支”(单元),对功能和寿命的关注是截然不同的:核心是持久的,而单元是可互换的。核心为单元提供通道和结构支撑。




02  “新陈代谢”的时代


1960年,受勒·柯布西耶思想的影响,丹下健三(Kenzo Tange)提出了他的东京规划,包括如何跨越东京湾扩展城市的创新想法。这些想法演变成城市乌托邦,通过产生巨大的几何形状来设想超大城市。


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1960年东京的计划:横贯东京湾的巨大的纪念性轴线是为汽车设计的,通过高速公路层层叠叠的分隔区域将行人隔开


然而,这些想法导致了一些代谢物建筑的产生。1972年,由黑川纪章(Kisho Kurokawa)设计的中银胶囊大厦(Nagakin Capsule Tower)是新陈代谢者的愿景与建筑的现实相一致的最好例证。它是世界上第一个可互换的胶囊建筑,在30天内,黑川在东京新桥社区的中央,用可安装在运输卡车上的预制单元,建起了一座住宅楼。方形的混凝土核心被设计成一个电梯和一个楼梯箱,为每个胶囊提供连续的通道。


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矶崎新(Arata Isozaki),这位年轻的建筑师源于对东京的混乱不满意,建立起了一个与基座完全分离的有序城市,它的枝桠从中央的巨型柱中诞生。


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空中城市,矶崎新,1961年


“与过去的建筑相反,当代建筑必须能够回应当代时代不断变化的需求。”

——菊竹淸訓


由菊竹淸訓(Kiyonori Kikutake)设计的海洋城市项目是第一个和最具影响力的社区提议,它是“一个新的海洋人类居住的单元”,是对由于土地限制而导致的生活水平下降和不稳定的政治和社会状况的一个答案。

他试图将建筑与城市的规模相结合,于是把“海洋城市”定位在“巨型结构”提案之中。1958年提出的项目是一个圆形的浮动工业城市,在城镇的外围,坐落着12个球形工业设施。它们是“kombinat(不断发展的工业城市的母体)”的一部分。

 

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对于住宅来说,圆柱形的塔楼从工厂城市“交付”出来,在混凝土塔的内墙上,独立的生活单元将交替安装,以容纳5万名海底居民。由于中心有一个控制塔,这座城市将在表面上为人类社区提供立体空间。


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随着20世纪90年代初的日本经济衰退,加上缺乏适当的技术概念,使得代谢学家的标志性的里程碑无法实现他们预期的目标。如果新陈代谢者的目标是空间的灵活性,技术的缺乏以及更广泛的经济衰退,破坏了他们的项目的可行性和可持续性。然而,他们的激进理想在当代建筑中仍能产生共鸣。

 



03 用新思维迎接新时代


在建筑经历了不均衡的使用周期和起伏之后,房地产行业也陷入了刚性状态:空间的物理刚性和租赁的合同刚性。空间远没有得到有效利用。与此同时,随着城市中心的日益密集,找到可用的空间也越来越令人担忧。识别未充分利用的空间,并对其进行改造以适应需求,正成为一种改变游戏规则的范式。最后,随着数字革命带来了更加个性化的用户体验,建筑可能即将追随类似的趋势。


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1995年,妹岛和世(Kazuyo Sejima)和西沢立卫(Ryue Nishizawa)在东京成立了SANAA建筑事务所。时至今日,该公司仍是日本当代建筑的典范。SANAA项目的水平性似乎从一开始就为建筑提供了一个全新的视角,而不只是中银胶囊大厦的垂直性。

然而,仔细看SANAA的建筑规划,就会发现一个与新陈代谢宣言平行的东西:作为空间中自由元素的单元复兴。矩阵已经消失了,留下了一个连续的空间,进入单位的布局。现在的焦点是相邻单元所产生的“中间”条件。该系统没有预想的增长或重新配置,但意外的计划暗示了一个非常有机的空间组织。

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劳力士学习中心(Rolex Learning Center),SANAA


SANAA的建筑语法是当代建筑中代谢者的直觉和公众对开放灵活空间的品味融合的表现。虽然这在设计上是一个明显的进步,但从功能上来说,它离代谢者的理想是一个后退。增长的概念被忽略了,没有嵌入系统来促进未来的生长。

然而,实现“建筑灵活性”是一个挑战,在过去的一个世纪里,许多研究都试图解决这个问题。从早期的日本新陈代谢运动到当代建筑的形式灵活性,建筑师们逐渐将空间的可塑性原则铭记于心。他们已经把它变成了一种风格,使功能上的灵活性成为一个实际的操作原则。

在这个基础上,现代的建筑师们提出了一个复兴的建筑答案:突触建筑(The Synaptic Building)。突触建筑植根于代谢学传统,将空间的灵活性定位为21世纪建筑实践的基石。主要从三个方面定义了对于未来建筑的愿景:对再生的深刻信念、社会作为建筑环境新陈代谢触发器的重要性、以及对技术进步的信念。




04 21世纪的新陈代谢


随着自主交通、虚拟现实以及人工智能等前所未有的工具出现,人类的基础设施将在一个不再遥远的未来发生革命性变化,当今的数据收集和分析能力已经改变了我们理解不可预见趋势的能力。这对于新陈代谢的发展是一件不可剥夺的好事,代谢者们不再依赖传统的、以木材为基础的建筑,而是转向了新的建筑方法,如钢筋混凝土、预制钢结构和大规模生产,作为实现他们愿景的手段。


突触建筑的灵感来源于人类神经网络——它的结构既灵活又有延展性,能够适应短期刺激和长期记忆,从而形成复杂的相互作用网络。因此,突触建筑为我们构建的环境提供了一个新的定义,就像我们的大脑皮层通过单个神经元的活动一样,一个建筑可以被认为是一组相互连接的“单元”,它们在建筑的各个楼层间迁移和进化。


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人类神经网络


哈佛大学的学生设想了一个基于突触建筑概念的全天可以重新排列空间的自治建筑。提案植根于代谢学家过去的经验,对当前的社会评价有着深刻的理解,并借助新的技术范式,为真正灵活的建筑方案提供了一个新的原型。突触建筑通常最初有五到六层楼高,其他楼层可以未来增加,以允许建筑物的垂直增长。该结构由大型钢拱顶组成,占地面积小,并与垂直循环相结合,以尽可能释放空间。


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从底层的零售和餐厅到上层的合作空间,每个板块都是自由的,几乎没有结构限制,对垂直流通的影响很小。在这些条件下,单个“细胞”分散在整个空间中。这些“细胞”可以通过下盘的机械设备“半自动”移动或折叠起来,以适应不同的用途。


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在正常的一天里,建筑会经历一系列的阶段,每一个阶段都与“细胞”的特定布局相对应,伴随着特定的照明条件。这种“新陈代谢”的方式成为了建筑的日常活动:


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10:00

(工人和游客到达商店,“细胞”成网格状结构,以提供简单的流通,并优化空间使用。高层协同工作空间中,单独的工作空间位于外围,共同的工作区域被推向中心,而厨房和娱乐空间则隐蔽在中心)

 

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12:00

(一楼的“细胞”向街上蔓延,邀请公众进入。同时,通过释放内部空间,设施经理可以安装更多的家具来欢迎餐馆的顾客。同时零售商店被推到平面图的边缘,以腾出尽可能多的空间用于中央娱乐)

 

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19:00

(随着大楼里的活动减少,零售商店关门,“细胞”挤在一起,为大型餐馆提供空间)


新陈代谢学家并没有真正预见到什么会触发他们的建筑的进化,与之相反,这里所声称的灵活性是通过对收集入住数据进而分析得出的。从短期来看,空间布局的编排是由居住者控制的。每天,关于用户的数据由传感器收集并反馈给系统。用户也可以在线反馈,并部分控制建筑设置,以更好地满足他们的需要。与此同时,系统根据用户数据、反馈和短期效率指标运行大楼。


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从长远来看,数据科学家和设计师的混合团队将致力于优化建筑的“编排”。使用每月汇总的数据,他们将很快能够隔离和系统化使用趋势,预测未来建筑的需求和用户行为。

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外壳将为程序提供灵活性。由模块化可折叠面板组成,立面将能够实现封闭性和多孔性的转换,以适应单元的移动:当单元在街道层面溢出到大楼外部时会打开,晚上会关闭以确保通道的流通性。


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突触建筑收获其真正潜力的空间计划:“细胞”基于预定周期移动。尽管灵活性在这里很重要,但它是根据数据和所考虑的功能来调整的。总的空间可塑性受到技术、用户舒适度和系统需求的限制。例如依赖基础服务和设备的单元,如浴室或厨房,必须固定在空间内。


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05  “第二次”新陈代谢


一个和谐的建筑环境不仅仅是当前趋势的反映,而是基于长期社会和技术变革的对城市未来的一个激进建议。新陈代谢的思想也不会停留在1960年,正如它的名字一样不断更新,实现“二次”运动。


由Ani Safaryan 和 Klaudio Muca设计的新陈代谢2.0是对中银胶囊大厦的一个创新生态愿景。对于这个标志性的代谢运动产物,大厦本身是一个高塔,由许多方形可拆卸的太空舱组成,已经配备了所有必要的设施。然而它有一个失效点,每30年需要更换和翻新一次,但胶囊从未被替换。这座建筑已经过时,在目前的状态下,如果没有紧急干预,它注定会被遗弃和遗忘。


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新陈代谢2.0是旧概念的一种新的生态学观点。它提议扩展现有的塔和胶囊的支撑系统,将木材等生态可持续材料的结构能力推向极限。


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随着东京的发展,对住房的需求将会比现在增长得更多。在这个意义上,胶囊系统将随着对居住单元需求的增加而发展,并将扩展到整个地区甚至更远。


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在香港一些最贫穷、人口最密集的地区发现了不合标准的笼屋,对此,加泰罗尼亚高级建筑学院的毕业生Kammil Carranza、Jitendra Farkade和Vinay Khare构思了一个寄生住房计划,名为“通量之家”( Flux Haus Skyscraper)。他们的设计特点是一个网格结构,覆盖在单人居住舱中,可以吞没香港深水区的五座塔楼。


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该结构由轨道组成,为吊舱的移动提供了基础设施。每一个吊舱都将由人工智能提供动力,并结合机器人技术,允许在吊舱内进行动态视觉和空间转换,这将产生一个高度功能化的多功能房间。居民可以登上任何开放的住所,并为它们进行改造,因此网格结构会随着时间自动扩展。这个系统将创造一个不断变化的环境,以适应不同的条件和要求。它深深植根于新陈代谢,它认为城市和建筑应该被设计和建造来取代,因为它们是不断变化的实体。


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新陈代谢的无常和不断适应的哲学在21世纪与我们今天生活的快节奏社会更加相关。在走向未来城市的过程中,个人用户的需求将会发生变化,而且变化得更快——这就需要一个能对空间和构造做出反应的建筑系统。


其中关于数字新陈代谢的提案就是一个发展方向。将胶囊和巨结构的单位分解成数字材料,这些材料通过离散的部分连接,可以在结构和空间上被配置成不同的住宅,消除了对预定义空间的需求。


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其中机器人弯曲的钢管将被用来形成一个壳状结构,单个钢管聚集在一起,形成一个同质整体。这些管子的密度取决于施加在它们上面的不同结构荷载。通过使用相同的几何图形作为结构,可以改变钢管的长度。通过使用其他材料,允许局部的空间质量控制。


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这些结构的设计过程将是完全自动化的,用户可以直接设计他们的空间,交互和控制复杂的系统。从最初的设计阶段到施工,到施工后的管理和修改,都将实现自动化。用户将直观地配置空间,而背后的结构密度和施工序列被模拟。


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该过程旨在让用户以直观的方式进行复杂的体积操作,赋予响应性和适应性建筑真正的意义。该系统允许体系结构是短期的,可以为最终用户不断地适应和定制体系结构。


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新陈代谢代表一个城市环境是有反应的、可替代的、可以有机地生长。它很大程度上遵循了当时在建筑师和规划师中越来越受欢迎的“巨结构”形式,作为解决战后城市地区人口增长和快速变化的生活方式的一种手段。从形式到功能,这是建筑行业的一次飞跃,颠覆了空间设计的定义。


技术创新的状态使我们能够实现真正的灵活性。代谢者们重视建筑环境的再生,他们利用模块化住房和新的生产技术作为载体实现这些理想。而新世纪的模块化和半自动化发展使低成本大规模生产的建筑成为可能。此外,空间数据的可用性和聚集性使建筑师能够更细致地了解和预测用户在建筑物中的活动。


通过在一个由社会学、人类学和数据科学混合的跨学科领域,建筑师们得以快速更新并相应地调整他们的建筑概念,那么同学们也可以丰富自己设计的完整性。这也就完成了“新陈代谢”的最初意义——以全新的机会不断影响空间的设计和改造。





-End-





编辑 | 与鹿

校对 | 与鹿


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