何鏡堂1，向 科2
（1. 華南理工大學建筑設計研究院，廣東廣州 510641；2. 華南理工大學建筑學院，廣東廣州 510641）
摘 要：在明確建筑工程與建筑設計的基本概念與范疇基礎之上，提出建筑設計的基本要求、基本原則以及融貫綜合的設計理念；詳細闡述了建筑設計要運用辯證思維、系統(tǒng)思維和創(chuàng)造性思維方法；并解釋了建筑設計的方案設計、初步設計、施工圖設計、施工配合四個設計階段的重點和要求；從而建構(gòu)起系統(tǒng)的建筑設計方法。以 2010上海世博會中國館為典型案例，解析了在設計的不同階段運用設計方法的指導解決不同的設計問題的過程。
關(guān)鍵詞：建筑工程；建筑設計；設計原則；思維方法；2010上海世博會中國館
如果說工程是現(xiàn)實的、直接的生產(chǎn)力，是社會存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎，工程方法是人類求生存、求發(fā)展的方法［1］，那么建筑工程作為工程的一個類別，是為滿足人類棲居而創(chuàng)造的人工空間，建筑設計方法就是人類為提高生存質(zhì)量而創(chuàng)造人工空間的方法。
對于單一建筑工程的建筑設計，我們已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，總結(jié)出了一些建筑設計策略和方法，在此基礎上我們要分析總結(jié)行業(yè)性工程設計方法的共性，對建筑工程的建筑設計展開方法論的探討，將建筑設計方法研究上升到理論水平。盡管由于建筑工程自身的大量性、日常性、藝術(shù)性等特征，使其與其他類別工程設計方法具有一定差異，但對于普遍的建筑設計方法而言，與其他工程方法一樣，一般通過選擇-集成-建構(gòu)三個過程來達成現(xiàn)實的生產(chǎn)力。建筑設計方法突出開放、動態(tài)和系統(tǒng)的特征，關(guān)注整體結(jié)構(gòu)、功能-效率優(yōu)化及環(huán)境適應性的問題；需要經(jīng)過發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-解決問題的基本思路，解決一系列基本問題：即針對工程問題-采取適當?shù)脑瓌t和理論，采取適當?shù)乃季S方法，創(chuàng)造性地采取技術(shù)集成的手段去解決問題以控制設計過程和進行設計管理。
因此本文將重點從建筑設計的原則、建筑設計的思維方法、建筑設計的過程維度的方法等方面結(jié)合典型建筑工程設計案例展開分析和研究。
建筑工程通常是指房屋建筑工程，是建設工程中的一個類別。①它具有綜合性、社會性、技術(shù)性與實踐性的基本特征。相比其他工程，建筑工程的類型多、數(shù)量多、每一個工程均有一定獨特性且與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。同時由于建筑既是物質(zhì)載體，也是精神載體，既具有共性又包含個性，是科學與藝術(shù)的結(jié)合。這些都使得建筑工程具有了一定的特殊性。
建筑工程設計涵蓋與建筑工程相關(guān)的許多專業(yè)，包括規(guī)劃、建筑、景觀、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通空調(diào)、電氣、智能化、節(jié)能等。它具有一定的程序，包括規(guī)劃、勘察、方案設計、初步設計、施工圖設計等過程。建筑工程設計是一個非常典型的系統(tǒng)化設計工作，具有極強的專業(yè)性和綜合性。
廣義的建筑設計就是建筑工程設計，是指建筑物在建造之前，設計者按照建設任務，把施工過程和使用過程中所存在的或可能發(fā)生的問題，事先作好通盤的設想，擬定好解決這些問題的辦法、方案，用圖紙和文件表達出來，作為備料、施工組織工作和各工種在制作、建造工作中互相配合協(xié)作的共同依據(jù)，以便于整個工程得以在預定的投資限額范圍內(nèi)，按照周密考慮的預定方案，統(tǒng)一步調(diào)，順利進行，并使建成的建筑物充分滿足使用者和社會所期望的各種要求［2］。
隨著工程的復雜程度和技術(shù)要求越來越高，分工越來越細，建筑設計作為一個專業(yè)逐漸從建筑工程設計中分化出來，因此一般意義上的建筑設計專指建筑學專業(yè)范疇內(nèi)的設計工作，是針對房屋建造展開的空間構(gòu)想思維活動，所要解決的是有關(guān)人類生活與工作的建筑空間環(huán)境相關(guān)問題，如建筑與人、建筑與自然、建筑與社會等關(guān)系問題，它的最終目的是幫助人類同自然環(huán)境和建成環(huán)境和諧共處，創(chuàng)造一個適宜棲居的空間環(huán)境，并給人以美的精神享受（圖1）。
建筑設計的構(gòu)成要素主要包含建筑功能、建筑技術(shù)、建筑藝術(shù)形象、經(jīng)濟合理性等。其內(nèi)容包括建筑功能與空間的合理安排、建筑與周邊環(huán)境、與外部各種條件的協(xié)調(diào)配合、建筑的藝術(shù)效果、建筑的細部構(gòu)造方式、建筑與結(jié)構(gòu)和設備等專業(yè)的綜合協(xié)調(diào)，其最終目的是使建筑物做到適用、經(jīng)濟、綠色、美觀。
通過長期的實踐，人們創(chuàng)造、積累了一些科學的方法和手段，通過一定的工作程序，通過多方案的比較，最終用圖紙、建筑模型或其他手段將設計意圖確切地表達出來，并與相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員配合，綜合解決各類矛盾，使工程設計意圖得以實現(xiàn)。
建筑工程是從無到有，需要適應各種制約條件，滿足人們物質(zhì)和精神的需求。因而，建筑設計是有預見性的工作，需要根據(jù)已有的條件來進行合理的規(guī)劃和設想，需要遵循一定的原則和方法。建筑設計也是具有創(chuàng)造性的工作，需要進行開放性的探索與創(chuàng)新。
圖1 建筑工程與建筑設計的關(guān)系圖示
從方法論的角度來看，與其他方法一樣，建筑設計也需要確定一些基本原則，作為指導設計的思想基礎。建筑設計的原則按照建筑不同層次的要求區(qū)分為不同層級。
2.1 建筑設計的基本要求
建筑為人類提供適宜的生活、工作、休憩的空間，滿足人類生理和安全需求，這是建筑設計的出發(fā)點和基本要求，其目標指向是以人為核心，一切從人的生存物質(zhì)條件和精神環(huán)境需求出發(fā)，不僅要滿足居者的使用功能要求，能夠抵御風雨雷電和自然災害的侵襲，又要根據(jù)實際經(jīng)濟條件量體裁衣，同時實現(xiàn)人特有的審美需求［3］。
1）以人為本的理念：建筑設計應從關(guān)心人、服務人的宗旨出發(fā)，樹立人在建筑設計中的主導地位。從城市到建筑、從整體到局部、從空間到形態(tài)等各個設計環(huán)節(jié)均應以人的基本尺度為建筑空間的尺度標準，考慮人的活動與感受，創(chuàng)造適合人類活動的人性化空間，以及安全便利、舒適優(yōu)雅的工作環(huán)境。進一步注重人對建筑的情感需求，突出建筑的文化內(nèi)涵和精神關(guān)懷，使使用者產(chǎn)生歸屬感和精神依托，創(chuàng)造符合居者歸屬感的建筑。
2）“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”的建筑方針①【注】中國于1952年在全國建筑工程會議首次提出建筑設計“適用、堅固安全、經(jīng)濟與適當照顧外形的美觀”的總方針。1956年國務院明確提出“在民用建筑的設計中，必須全面掌握適用、經(jīng)濟、在可能條件下注意美觀的原則”，成為我國建筑設計的總方針。2016年2月6日，國務院提出建筑新八字方針——“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”。
“適用”體現(xiàn)建筑使用的要求，功能合理，堅固安全實用；“經(jīng)濟”體現(xiàn)在全壽命期內(nèi)
2.2 建筑設計的基本原則
在建筑的固有要求之上，一個良好的建筑作品與使用功能、自然環(huán)境、地理氣候、經(jīng)濟技術(shù)和社會文化等因素息息相關(guān)，如何全面協(xié)調(diào)這些因素，滿足人類生產(chǎn)和生活需要，實現(xiàn)建筑審美需求，則對設計者提出了更高更明確的要求：
1）整體和諧的原則：包括建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)，使建筑適應地域的氣候并與自然和人工環(huán)境融為一體；建筑與城市協(xié)調(diào)，融入城
2）可持續(xù)發(fā)展的原則：建筑設計既滿足當代人居住和生活的需要，又不危及后代人的生存和發(fā)展。
3）地域特征、文化內(nèi)涵和時代精神和諧統(tǒng)一的原則：地域特征體現(xiàn)建造地點的自然地理、人文環(huán)境等方面的關(guān)聯(lián)性和地方特色，文化內(nèi)涵體現(xiàn)建筑的風格特征和文化品味，時代精神是當今社會科技和文化在建筑中的綜合和發(fā)展，三者相輔相成、不可分割，共同融合在建筑設計中［4］。
2.3 融貫綜合的建筑設計理念
影響建筑工程的條件是錯綜復雜的，建筑工程的目的和要求也是具有綜合性的，建筑設計的基本要求及原則需要加以融貫和綜合，才能滿足建筑工程設計的多元化與全面性的要求。在建筑設計過程中，都是各種因素和各種原則共同起作用的，或許某些方面的特征更為明顯，但絲毫不能偏廢其他方面的因素。
中國建筑學人長久以來一直在努力探索建筑設計的指導體系，并取得了各自不同的成果。融貫綜合的建筑設計理論體系往往以不同的設計原則為基礎，但通過他們之間的關(guān)系建構(gòu)，形成了新的內(nèi)涵，從設計思想與方法論層面，高度概括建筑工程的基本規(guī)律和要求，形成了一個開放、動態(tài)、綜合的思維方法。
例如：一個合乎邏輯的建筑設計過程，常常是從地域中挖掘有益的“基因”成為設計的依據(jù)，從文化的層面深化和提升，與現(xiàn)代的科技和觀念相結(jié)合，并從空間的整體觀和時間的可持續(xù)觀加以把握，創(chuàng)作出和諧統(tǒng)一的有機整體。
在這一理論體系中，空間的建構(gòu)從原點出發(fā)，以“地域性、文化性、時代性”三性為極軸，進行三維拓展。地域性與文化性，構(gòu)成空間定位平面——不同地域文化產(chǎn)生不同的現(xiàn)象交織成網(wǎng)格，形成建筑的結(jié)果，具有共時性特征。隨著時間的推演，形成時間軸，不同的時代會對建筑形成不同的認知平臺，軸線兩個方向分別是對未來的探索和對歷史的反思，具有歷時性特征?！皟捎^”表現(xiàn)為空間的整體認知與持續(xù)發(fā)展，隨著認知平臺的延伸和拓展，形成沒有邊界的空間球體，最終體現(xiàn)中國“天圓地方”的空間哲學理念：方，具有邊界和可認知特點，體現(xiàn)整體觀；圓，具有無邊界、持續(xù)生長特點，體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展觀。從空間邏輯推演出立體化的“天圓地方”。從認知角度來看，“三性”解決了建筑“是什么、為什么、怎么做”的基本命題。而空間“三性”如何被認知與實現(xiàn)，就是空間“兩觀”?！叭浴钡暮椭C統(tǒng)一是實現(xiàn)空間整體認知的方法即整體觀，“三性”的相互作用是推動空間持續(xù)建造的方法，即可持續(xù)發(fā)展觀（圖2）［5］。
圖2 一種融貫綜合的設計理念——“兩觀三性”理論體系圖示
在從事建筑工程的設計活動時，始終滲透和貫穿著人的設計思維活動。我們常把指導這種思維活動的方法稱作“建筑設計思維方法”。
3.1 辯證思維法
影響建筑的因素復雜多元，需要建筑師掌握辨證的思維方法，既要有數(shù)學家的邏輯思維能力，又要有藝術(shù)家的形象思維能力；既要懂得1+1＝2的道理，又要學會1+1≠2的辨證思維。
1）共性與個性相結(jié)合的思維方法
建筑設計中的“共性”問題是普遍存在的。例如，電影院的設計，無論在什么地方、規(guī)模多大，都要具備觀眾“聽得見、看得清”的基本功能，這是最基本的共性問題。但不同地域、不同環(huán)境、不同規(guī)模的電影院設計又會有不同的要求，從而產(chǎn)生不同的結(jié)果，因此建筑設計又存在特殊性的問題，其往往來源于特定的地域氣候、特定環(huán)境與文化，特定的使用要求。這些往往是建筑創(chuàng)作的源泉，設計師可以根據(jù)這些條件分析每個項目的特殊性，從而找到解決問題的方向。
2）抓主要矛盾與矛盾主要方面的思維方法
在復雜事物的發(fā)展過程中，有許多矛盾存在，其中必有一種是主要的矛盾，它的存在和發(fā)展，規(guī)定或影響著其他矛盾的存在和發(fā)展。在不同的建筑工程中，常常對不同的問題各有側(cè)重，而設計中需要解決的重點問題，也因時間、地點和具體條件不同而不同。所以在設計過程中，要善于在錯綜復雜的問題中找出主要的矛盾；現(xiàn)實中矛盾的雙方，它們的發(fā)展是不平衡的，在矛盾雙方相互制約、相互作用的辯證關(guān)系中，必然有一方占支配地位、起主導作用。設計過程本身就是一個優(yōu)選的過程，不但要善于學會抓主要矛盾，還要善于抓矛盾的主要方面，建筑工程的性質(zhì)往往由矛盾的主要方面所規(guī)定［6］。
3）對立與統(tǒng)一的思維方法
當今建筑所處的城市環(huán)境，是一個多元而復雜的整體環(huán)境，建筑設計面對變化與統(tǒng)一、傳統(tǒng)與現(xiàn)代、現(xiàn)狀與發(fā)展、地域與全球等一系列矛盾對立統(tǒng)一的問題。因此，需要在設計中倡導“和而不同，不同而又協(xié)調(diào)”的“和諧觀”及思維方法。
3.2 系統(tǒng)思維法
1）整體的思維方法
系統(tǒng)思維的能力中首先是“整體的思維觀念”，即在建筑設計中，對各設計條件要加以整合分析，綜合考慮各種因素，在全面綜合的基礎上抓主要矛盾；同時，一個建筑工程的設計，離不開對周邊城市、自然環(huán)境的關(guān)系的探討，所以建筑與規(guī)劃、景觀不可分，必須加以整體考慮；此外，建筑設計離不開其他工種的配合，要堅持建筑、結(jié)構(gòu)、設備、材料、綠建、智能化等多專業(yè)協(xié)同，開展方案比選與優(yōu)化，從而形成完善的方案。
2）聯(lián)系的思維方法
系統(tǒng)思維，在于承認系統(tǒng)各要素之間的普遍聯(lián)系。這種聯(lián)系使得系統(tǒng)產(chǎn)生了新的能量、新的質(zhì)，從而實現(xiàn)整體機能大于局部的效應。同樣，建筑工程中面臨紛繁復雜的問題，如自然、經(jīng)濟、社會、文化、歷史、技術(shù)等。這些問題不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互影響的。不能孤立地看待建筑的各方面條件，而要將其相互關(guān)聯(lián)、對照分析。
3）發(fā)展的思維方法
系統(tǒng)思維，還在于承認系統(tǒng)的永恒發(fā)展。建筑各要素之間的聯(lián)系、相互作用構(gòu)成了事物的運動和發(fā)展。一個設計形成的全過程，正是各階段解決不斷變化問題的“過程”。要把握建筑設計的主要目標，然后從整體到局部，循序漸進、邏輯清晰、因時因地制宜地開展工作。
3.3 創(chuàng)造性思維法
1）理性與感性交織的思維方法
建筑工程活動具有明確的目的性、所以指導該活動的建筑思維方法，也是有明確目標的，是具有理性的。同時，建筑和純科學又有不同，科學問題的答案往往是唯一的，但是建筑工程問題的答案卻具有非唯一性，設計者需要在眾多的答案中選取“最優(yōu)、最美”或者“卓越、較好”的答案，這使得建筑工程思維產(chǎn)生了“藝術(shù)性”的思維效果。所以，采用“理性與感性交融”的思維方法尤為必要。
2）傳承與創(chuàng)新相結(jié)合的思維方法
傳統(tǒng)是人類在應對自然和社會嚴峻考驗過程中積累的寶貴文化財富，建筑工程活動，如果離開傳統(tǒng)、斷絕血脈，就會迷失方向、喪失根本。傳統(tǒng)作為穩(wěn)定社會發(fā)展和生存的前提條件，只有不斷創(chuàng)新，才顯示其巨大的生命力。沒有傳統(tǒng)的文化是沒有根基的文化，而離開創(chuàng)新，就缺乏繼承的動力，會使我們陷入保守和復古。文化是一個城市的靈魂和價值所在。推動文化的發(fā)展，基礎是繼承，關(guān)鍵是創(chuàng)新。
因此，建筑設計的創(chuàng)造性思維體現(xiàn)在對于傳統(tǒng)的傳承與創(chuàng)新的統(tǒng)一，建筑設計應當要回歸建筑的本質(zhì)，以人為本，結(jié)合國情和文化傳統(tǒng)，立足本國、本時、本地，立足創(chuàng)新，創(chuàng)作出“既中國又現(xiàn)代”的新建筑。
3）理論與實踐相結(jié)合的思維方法
建筑師就像醫(yī)生，一個醫(yī)生如果僅僅是研究醫(yī)學理論，沒有臨床經(jīng)驗是不行的，建筑師也是一樣。一個成功的建筑師靠作品來說話，他不僅要掌握深厚的建筑理論，還必須緊緊依托實踐，才能留下有說服力的建筑作品。理論知識和素養(yǎng)就是土壤，對于推動設計的深入及創(chuàng)新、提升設計的科學水平具有突出的意義，而實踐是知識的實用化與物化，在實踐中才能鍛煉解決實際問題的能力，在實踐中才能體現(xiàn)理論的價值，在實踐中才能檢驗真理。
建筑設計的過程一般分為：方案設計、初步設計、施工圖設計、施工配合等四個階段。從確定設計概念到功能與空間設計，一直到工程實體的建造與技術(shù)問題的解決，內(nèi)容越來越細致、技術(shù)性越來越強、涉及的專業(yè)越來越多。每一階段，后者是前者的延續(xù)，前者是后者的依據(jù)，循序漸進。
4.1 方案設計階段
方案設計是各設計階段的起點，確定了建筑工程的大方向和總體架構(gòu)，在建筑設計中具有舉足輕重的地位。建筑方案設計的過程大致可劃分為前期準備、構(gòu)思、深化完善三個階段，整個過程從整體到局部、從抽象到具體，逐步深入。
方案階段要在前期調(diào)研和掌握設計條件的基礎上做出合理的設計定位，通過多方案比較和設計深化，形成對于建筑概念、空間、功能、流線、技術(shù)要點等相對完整的成果。方案階段的工作重心在于建筑設計專業(yè)，其他專業(yè)依據(jù)工程的特點提供必要的協(xié)助。
4.2 初步設計階段
在方案設計的基礎上，通過與相關(guān)專業(yè)的配合和協(xié)調(diào)，逐步落實經(jīng)濟、技術(shù)、材料等物質(zhì)需求，從技術(shù)層面對設計方案進行深化和完善，形成綜合可行的技術(shù)文件和圖紙。
初步設計階段，除了建筑設計專業(yè)以外，結(jié)構(gòu)、設備、概算等專業(yè)要充分融入到設計之中，提出工程整體在系統(tǒng)層面和關(guān)鍵技術(shù)要點方面的解決方案。
4.3 施工圖設計階段
施工圖設計應根據(jù)已批準的初步設計文件，進一步完善全部細部尺寸、細部節(jié)點、構(gòu)造做法及所用材料，并配有詳細的設計說明，編制滿足施工要求的圖紙，為工程施工中的各項具體技術(shù)要求提供準確可靠的施工依據(jù)。
施工圖設計涉及各建筑工程相關(guān)專業(yè)的綜合協(xié)調(diào)和深入細致的技術(shù)工作，包括各類專項設計的深化工作，是建筑工程設計環(huán)節(jié)中最復雜、最繁瑣的工作階段。
4.4 施工配合階段
施工配合階段是設計工作的延續(xù)和工程實踐從紙面走向?qū)嶓w的開端，是設計工作和施工工作的橋梁。在施工過程中往往出現(xiàn)許多不可預見的問題，需要設計方與業(yè)主合作，與施工方合作，與各深化設計專業(yè)合作解決。施工配合一直持續(xù)到工程竣工驗收。
2010年上海世博會以“城市，讓生活更美好”為主題，中國館場地位于上海世博規(guī)劃圍欄區(qū) B片區(qū)世博軸東側(cè)。中國館由國家館和地區(qū)館兩個部分組成。世博會期間，國家館充分表現(xiàn)“城市發(fā)展中的中華智慧”，地區(qū)館則為全國31個省、直轄市、自治區(qū)提供展覽場所。
中國館建筑設計方案的選定經(jīng)過三個主要階段：首先是于2007年4月啟動了全球華人方案征集，共收到344個方案，華南理工大學建筑設計研究院的“中國器”方案被評為第一名；隨后 8家入圍單位進行了第二輪設計競賽，華南理工大學建筑設計研究院方案與清華安地建筑設計顧問有限公司+上海建筑設計研究院有限公司聯(lián)合體方案并列第一名；最后，由以上兩個設計主體、三家設計單位組成聯(lián)合設計團隊，何鏡堂院士任總建筑師，進行方案融合、深化，最終確定以“東方之冠、鼎盛中華”為理念的定稿方案［7］。
中國館建筑工程在國際、國內(nèi)具有一定的影響力，建筑規(guī)模較大，功能較復雜，工程設計和建設過程中遇到各式各樣的問題，最終能一一化解，并取得理想的工程效果。在其設計全過程中，清晰地體現(xiàn)了建筑設計原則、設計思維方法對設計的影響，可以作為一個研究建筑設計方法的典型工程案例。
5.1 方案設計階段——定位、構(gòu)思與定案
方案設計階段要解決的關(guān)鍵問題在于設計如何包容中國元素，體現(xiàn)中國特色；呼應當今世界的發(fā)展觀與時代性，這個建筑應該以一個怎樣的姿態(tài)出現(xiàn)在世界各國來賓的面前。對此，中國館的設計給出了鮮明而有創(chuàng)造性的答案：中國特色與時代精神的融合，是中國館方案設計的關(guān)鍵定位和目標。
設計團隊從一系列中國印象——山水、庭院、器皿、意境、符號、木構(gòu)體系、傳統(tǒng)城市肌理——中獲取靈感，希望中國館能呈現(xiàn)一種多元化的文化解讀（圖 3）。中國館的設計站在宏觀的角度，從中華文化以及整體的上海城市格局、城市空間出發(fā)，在中觀層次上對其布局、功能、形式、空間等進行綜合考量和方案比對，在微觀層次上進一步在選材、細部構(gòu)件等方面進行反復推敲和深化設計。
圖3 中國館設計構(gòu)思過程與意向解析
在此基礎上，確定了方案的設計要點：
總體布局——架空升起；
造型特點——層疊出挑；
空間構(gòu)成——立體花園；
功能配置——后續(xù)考量；
立面肌理——紅色經(jīng)典；
被動節(jié)能——自遮陽體系。
中國館最終體現(xiàn)了“東方之冠，鼎盛中華”的創(chuàng)作理念：國家館、地區(qū)館功能上下分區(qū)、造型主從配合；國家館居中升起、層疊出挑，在立意構(gòu)架上，儼然屹立基座上的巨型雕塑；地區(qū)館水平展開、匯聚人氣，以基座平臺的舒展形態(tài)映襯國家館。
5.2 初步設計階段
本階段主要任務是在把方案階段確定的總體布局和建筑構(gòu)成落實到基本穩(wěn)定的圖紙上；展開各專業(yè)之間的配合，搭建結(jié)構(gòu)、設備專業(yè)與建筑意圖三者相互配合的合理體系；同時不斷聽取來自建設單位和參與各方的意見與建議，整體融入并完善設計。該階段解決了一些重點問題。
1）確立基本結(jié)構(gòu)體系
結(jié)構(gòu)體系根據(jù)建筑造型和分區(qū)的特點，把國家館主體與地區(qū)館基座進行分別處理，國家館采用鋼筋混凝土筒體＋組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系。為滿足大空間的使用功能要求，利用落地的樓梯、電梯間設置四個18.6m×18.6m的鋼筋混凝土筒承擔全部荷載，按照建筑的倒梯形造型設置矩形鋼管混凝土斜柱，為樓蓋大跨度鋼梁提供豎向支承，滿足了室內(nèi)公共空間沒有柱子的建筑使用功能要求。地區(qū)館的主展區(qū)采用鋼管混凝土柱、鋼桁架+現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)體系，最大柱網(wǎng)為36×27m，屋面覆土厚 1m，為了增加結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，于展廳周邊適當?shù)奈恢迷O置了柱間支撐。為滿足 36個省市自治區(qū)展位的均好性提供了結(jié)構(gòu)基礎（圖4）。
圖4 中國館結(jié)構(gòu)體系示意圖
2）已建成地鐵線穿越建筑基地帶來的結(jié)構(gòu)設計專題與建筑設計應對
結(jié)構(gòu)專業(yè)確定結(jié)構(gòu)避讓地鐵線以轉(zhuǎn)換承托地面建筑體量的可行性方案。同時，建筑專業(yè)也相應做出應對，主要為地下層功能布局與流線組織與地鐵展廳銜接，以及地鐵風井借用建筑核心筒的大致方案。設計過程是在搭建總體體系與探索精細難題兩條線索同時推進（圖5）。
圖5 地鐵轉(zhuǎn)換托架結(jié)構(gòu)模型
3）消防性能化設計
中國館把國家館展廳放置在高層部分，這是一種新穎的布局，但也在一定程度上突破了既定的消防規(guī)范，因而在初步設計階段就同步推進消防性能化設計，以便及早采取有效加強措施，在局部突破規(guī)范的消防安全框架內(nèi)展開深化設計，避免將來可能出現(xiàn)的不必要的設計反復。
4）生態(tài)環(huán)保節(jié)能技術(shù)集成設計
中國館是一個示范性的工程，其時代精神的很重要的體現(xiàn)是生態(tài)環(huán)保節(jié)能技術(shù)的集成。設計團隊將其作為一項專項設計，除了建筑構(gòu)成本體具備的自遮陽體形與架空中庭自然通風，還集成了屋面太陽能光伏系統(tǒng)、雨水收集系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)、能源綜合管理系統(tǒng)、綠化屋面、噴霧降溫系統(tǒng)及集約化機房設計、透水廣場磚等一系列節(jié)能技術(shù)措施和環(huán)保材料。綠色建筑集成設計與搭建整體設計框架同步推進，使綠色環(huán)保理念貫穿設計全程，內(nèi)化為建筑本體內(nèi)容。
5.3 施工圖設計階段
本階段主要任務是繼續(xù)深化各專業(yè)之間的精細配合，各專業(yè)也全方位落實自身的設計細則，通過平、立、剖面圖與大樣圖、詳圖等各層次圖紙與說明，完整精確地表達建筑的空間與造型、結(jié)構(gòu)與圍護、材料與工法、設備與管線等設計內(nèi)容。
1）“中國紅”外墻的設計優(yōu)選與實樣選板
成立由國內(nèi)外建筑學、外墻材料、幕墻工程、燈光景觀和色彩學等領(lǐng)域?qū)＜医M成的設計咨詢專家組，專門協(xié)助設計團隊確定“中國紅”外墻的做法，從此展開為期約8個月的設計探索過程。設計團隊在“體現(xiàn)紅色經(jīng)典、夜晚紅色透亮、詮釋現(xiàn)代科技、保證安全可行”的定位指導下，先后提出了幾十種“中國紅”外墻方案，最終確定了“中國紅”外墻掛板的材質(zhì)、色彩、構(gòu)造和燈光效果，其中色彩方案聽取色彩學專家建議，采用外部四種、內(nèi)部三種共七種微差漸變的紅色鋁板，組成外墻的整體“中國紅”的視覺效果（圖6）。
圖6 中國館外墻試板過程
2）展陳需求反作用于室內(nèi)空間布局的設計應對
方案階段的國家館室內(nèi)空間是一系列螺旋上升的平臺，并有一個貫穿主體各層面的通高中庭。展陳設計堅持布展需要建筑預留更多的平層大空間。經(jīng)過多輪討論和反復權(quán)衡，建筑團隊尊重展陳的需求，把國家館的空間調(diào)整為較為集中的三層平層大空間，與此同時，在功能平面與外墻構(gòu)架之間拉開一道空間，設置了連接上下層展廳的、與45度傾斜的玻璃面緊密結(jié)合的觀景坡道，從而把建筑體驗的重點從中心轉(zhuǎn)移至外圍，把中國館轉(zhuǎn)化為整個園區(qū)的觀景閣；地區(qū)館的平面布局和結(jié)構(gòu)設計，由于要平衡會中和會后的使用以及適應不規(guī)則用地邊界，也進行了反復的設計探索與修改；其中的重點是解決如何在不規(guī)則且面積有限的平層大空間內(nèi)，為36個省市自治區(qū)提供空間條件均好性的展位。
3）屋頂層使用功能優(yōu)化的設計應對
在施工圖深化設計過程中，建設單位希望在國家館屋面增加功能用房以充分利用屋頂層良好的空間資源。經(jīng)過設計探索，設計團隊最終謹慎地把屋頂層往外擴展 7.5米并合理壓縮原來布置的設備用房面積，從而增加了屋頂接待區(qū)的用房面積。建設單位還專門請來藝術(shù)顧問單位參加室內(nèi)裝修及陳設設計，確定了江南文化風格的室內(nèi)設計基調(diào)。
4）建筑、室內(nèi)、景觀與展陳的一體化設計
建筑的效果是一個整體環(huán)境綜合作用的結(jié)果。在施工圖設計階段，建筑、室內(nèi)、景觀與展陳設計同步展開，需要積極的設計配合以塑造整合的一體化空間體驗。
5.4 施工配合階段
作為一個大型公共建筑，中國館的施工階段大致分為——基礎及地下部分；主體結(jié)構(gòu)；設備安裝；建筑外墻；室內(nèi)界面；景觀場地等，這符合大型公共建筑工程的一般共性。而中國館的主體結(jié)構(gòu)、建筑外墻與屋面景觀等對項目重要性又比一般建筑工程項目更為突出，凸顯為關(guān)鍵難題。
1）主體結(jié)構(gòu)——主體鋼筋混凝土筒體+組合樓蓋結(jié)構(gòu)體系檢驗與優(yōu)化①【注】在不同的設計階段，同一關(guān)鍵性問題會反復出現(xiàn)，需要循序漸進地加以解決，例如結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的問題、中國紅外墻問題等。
結(jié)構(gòu)結(jié)合建筑的鮮明特點，在于設置了20根800毫米×1500毫米的矩形鋼管混凝土斜撐柱，來實現(xiàn)層層出挑的建筑造型。斜撐柱的安裝成為結(jié)構(gòu)設計與施工的重點與難點，適應四個落地的鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)的施工分成三個階段，分別解決斜撐與不同標高主要水平面之間的連接固定。斜撐柱每個階段施工之前，結(jié)構(gòu)設計人員都要現(xiàn)場復核鋼管與混凝土筒體連接的構(gòu)造大樣、鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu)件選材與構(gòu)造大樣，確認混凝土配比以及灌注澆筑方式的可行性，并在施工之后進行現(xiàn)場檢驗，以確保達到結(jié)構(gòu)設計要求。
2）建筑外墻——“中國紅”的外墻材料、肌理比選與優(yōu)化
“中國紅”的外墻效果是體現(xiàn)建筑設計理念的重要因素，也是施工設計配合的重中之重。駐場建筑師參加設計咨詢專家組會議，了解設計進程，協(xié)助業(yè)主組織現(xiàn)場掛板工作，并不斷推進設計修改與優(yōu)化，推動設計從圖紙走向真實建造。為保證外墻板材（1.35m×2.7m）的平整度，最終選用0.8mm厚肌理鋁板面板+20mm厚蜂窩鋁板背板的復合做法。在外墻安裝階段，建筑師與幕墻公司溝通，到現(xiàn)場觀察主體結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)與外墻板材各層次的交接工藝，提出構(gòu)造優(yōu)化意見，最終確保了“中國紅”外墻建成的實際效果。
3）屋面景觀——地區(qū)館屋面景觀“新九洲清晏” 優(yōu)化表達及施工
地區(qū)館屋面景觀“新九洲清晏”的設計方案是在施工過程中優(yōu)化定稿的，其以地形地貌為主題的景觀設計理念對塑造起伏地形提出建造輕量化的要求，也對水電的管線及設備末端提出設置轉(zhuǎn)換層的要求。這些設計要求，一方面落實到屋面景觀設計的施工圖，另一方面也依靠基于既定實際情況的現(xiàn)場設計才能有效實現(xiàn)。設計人員多次到現(xiàn)場，除了解決景觀樹定位等常規(guī)設計問題之外，也格外關(guān)注協(xié)調(diào)水電管線及設備末端轉(zhuǎn)換定位與景觀要素的配合，以及監(jiān)督輕量填充材料在地形塑造時的正確運用。
中國館建筑工程的設計實踐的全過程，充分體現(xiàn)了在滿足建筑“以人為本”、“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”的基本要求的前提下，遵循整體觀、可持續(xù)發(fā)展觀以及建筑的地域性、文化性、時代性和諧統(tǒng)一的設計理念，以辯證、系統(tǒng)、創(chuàng)造性的思維方式，循序漸進、不斷深化的設計過程。在科學的設計方法指引下，設計才得以合理、全面以及快速有效地實現(xiàn)于工程。
本文是中國工程院殷瑞鈺院士主持的2015年中國工程院工程管理學部重點咨詢研究課題《工程方法論研究》的部分成果。感謝殷院士及研究團隊各位院士專家的啟發(fā)、指導和幫助。感謝華南理工大學建筑設計研究院、廣東省現(xiàn)代建筑創(chuàng)作工程技術(shù)研究中心本課題團隊成員的辛苦工作。一并感謝亞熱帶建筑科學國家重點實驗室開放課題的支持。
參考文獻：
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［5］姜洪慶，李佩玲. 基于“兩觀三性”理論的城市空間規(guī)劃思考［J］. 南方建筑，2016： 86-92.
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［7］華南理工大學建筑設計研究院. 2010上海世博會中國館［M］. 廣州： 華南理工大學出版社，2010.
Architectural Design Method of Architectural Engineering
He Jingtang1，Xiang Ke2
（1. Architecture Design & Research Institute，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China；2. School of Architecture，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China）
Abstract：After clearly defining the basic concept and category of architectural engineering and architectural design，this paper proposes basic requirements，and principles and mastery methods of design concept of architectural design，and describes dialectical thinking，system thinking and creative thinking method required in architectural design. To set up systematic architectural design methods，this paper explains the focus and requirements of the four stages of the architectural design： conceptual design，preliminary design，detailed design，and construction. Taking the China Pavilion at Expo 2010 Shanghai as an example，this paper analyzes design methods to solve the different problems in different design stages.
Keywords：architectural engineering，architectural design，design principles，thinking method，the China Pavilion at Expo 2010 Shanghai
中圖分類號：TU2
文獻標識碼：A
文章編號：1674-4969（2016）05-0511-11
DOI：10.3724/SP.J.1224.2016.00511
①建筑工程是建設工程的一部分。建設工程通常包括了土木工程、建筑工程、線路管道和設備安裝工程及裝修工程等。與建設工程相比，建筑工程的范圍相對較窄，專指各類房屋建造工程。故此，橋梁、水利樞紐、鐵路、港口工程以及不是與房屋建筑相配套的地下隧道等建設工程均不屬于建筑工程范疇。
收稿日期：2016-08-20；
修回日期：2016-09-05
基金項目：工程方法論研究（中國工程院重點咨詢研究課題 2015-XZ-26）；“兩觀三性”建筑論和諧統(tǒng)一的系統(tǒng)機制研究（亞熱帶建筑科學國家重點實驗室開放課題2015ZB04）。
作者簡介：何鏡堂（1938-），男，中國工程院院士，教授、博導，研究方向為建筑設計及其理論。向 科（1975-），男，博士、博士后，副教授，研究方向為建筑設計及其理論。E-mail： kee53@126.com。
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