模袋云专访 | BAR Architects高级合伙人：技术将成为建筑业的第一生产力 - 文章专栏 - 模袋云

Tom Nelson

BAR Architects高级合伙人

Tom拥有30年的专业建筑经验，专注于为各种高等教育客户、文化机构和开发商设计高度可持续的大型项目。Tom协助成立了USGBC洛杉矶分会，并代表BAR Architects受邀参加A+D可持续设计领导小组。

作为一名经验丰富的项目首席设计师，Tom追求一种符合生物气候的建筑美学，并创造出真实的人文空间。他拥抱技术，特别是数字分析和可持续设计，善于在设计过程的早期做出更明智的决策。Tom最近的研究重点是健康建筑材料，确定哪些材料适合使用，对环境和人类健康的负面影响最小，并以对社会负责的方式提取和生产。

我一直喜欢画画。虽然我小时候跟建筑没什么关系，身边50英里内都没有一个建筑师;但我看到什么都喜欢画下来、拍下来并打印出来。我有一个导师——我的高中艺术老师，他鼓励我追求艺术，于是我大学第一年就这样做了。我哥哥几年前就获得了美术学位。他很有才华，但毕业后，他的兴趣却变了。这让我的父亲觉得艺术教育不是个好选择。所以我面临着另一条路：像我的另一个哥哥一样，去当工程师，或者在毕业后找一些其他的工作来维持生活。我选择了建筑，这在当时看来是最好的一种妥协——它可以满足我对艺术表达的渴望，也可以满足生活的需求。回过头来看，这根本不是妥协。技术和美学上的挑战使它成为一个终身学习的经历，而且我还能以此维持生活。

在我知道成为一名技术的应用者意味着什么之前，科技就已经深深吸引了我。我总是在寻找最新的东西，需要了解它是如何工作的。我是在汽车和卡车的环境中长大的，几乎是潜移默化地学会了机械。所有这些经历都影响了我在这个行业的成长。我在80年代初就接触了计算机，当时计算机才刚刚开始出现在企业中。到现在计算机仍然是我使用的主要工具，我一直在我的设计过程中融入最好的(通常是最新的)技术。

在我职业生涯的早期，我曾为大公司工作过，因为我明白，在设计之前，我需要获得建筑组装的经验。我觉得大公司能让我接触到最多样化的类型和规模，并能提供最广泛的经验。我是对的，但是找到自己的声音比我预期的要长。随着可持续设计原则的引入，我开始有了感觉。我渴望把我的设计建立在一些基本的意义和目的之上，而不仅仅是这个项目在经济上的成功。

直到1997年，我在HOK的洛杉矶办公室被要求成为可持续设计的倡导者,开始了解如何通过设计实现意义和目的，让我的工作成果不仅仅是住所或工作空间，更加与环境相联系。我受到了HOK内部很多人的影响，比如Bill O 'Dell和Sandy Mendler，他们很早就开始了大规模的可持续设计。他们的书《HOK’sGuidebook to Sustainable Design（HOK的可持续设计指南）》在业界掀起了一股变革的浪潮。我很幸运地在第二版中贡献了一个关于草砖办公大楼的案例研究。他们对建筑造成环境退化的论断是强有力的，不可否认的是，建筑行业必须通过改变建筑的设计方式来应对，并将设计建立在对气候的反应、谨慎的材料选择、少建、少用的基础上。我认为它是本质主义。

与Paul Hawken和JenineBenyus等人的接触，让我进一步强化了这些观点。Paul Hawken用“商业生态学”给了我看待企业的新视角，Jenine则开启了“仿生学”的可能性，让我知道建筑如何学习和利用自然系统的。Jenine给我推荐了一本不太起眼的书，题为“The Extended Organism（延展的有机体）”，指的是白蚁群实际上是一个有机体,这些统一活动的盲目的昆虫保持着极其复杂的活动途径和被动通风系统，同时在蚂蚁穴底部的真菌也充当了社区的热源——这是一个真正的集成设计。这不禁让我联想到人类。Rudofsky的《Architecture without Architects（没有建筑师的建筑）》和《ProdigiousBuilders（惊人的建设者）》对我影响很大。他们让人们了解到土著人是如何用他们拥有的技术来与他们的环境互动，并创造出美丽的原创建筑。

我总是以自然原理开始设计一个项目，比如空气浮力或其他一些热力学定律作为形式驱动。目的是为人们创造一个地方，并将他们与那个地方连接起来。我发现，与生物接触是真正的激励因素，它能够让人们感到与环境的联系。

在加入BAR之前，我是西雅图Mithun的首席设计师和负责人。我在这家公司工作了9年。Mithun所关注的项目类型的改变和我自己想离开太平洋西北部地区的愿望使我觉得是时候做出改变了。在我的职业生涯开始时，我曾试图在旧金山定居，但当时的经济状况不允许。这次终于可以了。我听说BAR是因为他们在旧金山湾区因出色的设计而闻名。当我见到BAR的高层时，我就知道我可以和这些人一起共事，并成为公司持续发展的一部分。我们对设计出伟大的作品有共同的兴趣，而他们对提高他们在可持续实践和数字技术方面的能力感兴趣。我也有兴趣分享我获得的经验，并在我还不熟悉的建筑类型中使用它。这些机会都是由BAR提供的。

我职业生涯的大部分时间都集中在高等教育项目上，在BAR我领导了高等教育实践，但为了保持我的接触面，我参与了办公室里的许多项目类型。

我在住房方面有一些经验——这目前BAR的主要建筑类型，但掌握一种建筑类型需要时间。幸运的是，公司中有很多人已经将其作为毕生的工作，所以对我而言不缺乏项目实例和专家建议。

改变的主要原因是学习如何将开发商推动的住宅项目作为高性能建筑。该公司承担的多数家庭项目都是城市填充项目。这些项目面临着特殊的挑战。许多只有一个暴露的立面，并且在有预先确定的主要的场地上。通常，建筑在场地上的位置是建筑性能的一个关键因素。建筑外层的处理变得更加重要。高性能设计的另一个重要元素是计算所节省的能量，并在关注能源效率措施的资本投资时向业主展示其回报。在加州，开发商融资的项目中，公用事业费用通常要转嫁给租户，因此开发商或业主节省的成本不能用来证明这项投资的合理性。有人可能会说，该项目租赁速度更快，估值更高，这可能吸引资本投资。其他可能吸引开发商的方法是通过更快的施工进度节省成本。这牵扯到了对不同建筑类型的研究，如预制和交叉叠层木结构，两者都是高度可持续的，都可以为开发商节省成本。

由于建筑环境对自然环境有如此巨大的影响，我觉得“首先不伤害”这句话很有启发性。正如Bill McDonnough所说，我们少做坏事是不够的，我们必须做好事。我们的设计应该是恢复性的，而不仅仅是可持续的。我试图通过将“生活建筑挑战”作为项目目标，将建筑性能的标准设置得非常高，即使这些目标可能无法实现，但有抱负的目标是必不可少的。建筑应该顺应生物气候，创造人性化的空间，并与环境相适应。我总是从被动设计原则入手，目的是减少能源、水和材料的使用。建筑本身应该尽可能地通过朝向、遮阳、围护结构保温来保持舒适健康的室内环境，而不依赖于机械系统。

领导不同项目类型的设计工作，帮助影响整体设计。我的主要责任是高等教育项目，但我也喜欢从事其他类型的项目，如混合用途、住房和市政项目。由于我长期在建筑中使用技术，我也会领导我们的数字设计团队。这个小组调查软件和硬件，为它们的使用制定标准，并确定培训需求。

我们的流程更加一体化。我们与人和技术进行对话。我们的客户和顾问是设计团队的关键成员。这种方法对于建构的集成是至关重要的;场地/景观，建筑内部和系统。技术融入我们的流程中，帮助我们的思考，测试概念，鼓励我们进一步推动和挑战自己。每一个项目都是在没有特定风格的前提下进行的。场地环境、项目要求、气候和预算都是设计的基本驱动因素。一旦团队了解了这些，迭代过程就会以探索和测试更多的想法开始。所期望的结果是一种平衡的能用清晰的图表来表示的方法——易于理解且能有效适应所有的项目要求，并产生能够提升人类精神的空间和场所的创造。

加州帕索罗伯斯Law Winery酒庄

该项目是一个加州的当代农场，展示了高效的酿酒过程，并充分利用其环境。酒庄坐落在山坡上，多层共23778平方英尺，提供了吸引游客的引人注目的品尝环境，并展示了庄园的沿海葡萄园和地形的全景。

该酒厂旨在展示这个新品牌的葡萄酒，其特色是生产设施和品酒室突出了山坡上破碎的页岩地质、太阳和风的气候影响以及酿酒过程的功能。该设计的灵感来自美国西部的传统农业区，使建筑过程中的每一个元素都能表现为简单、独特和功能驱动的建筑形式。这些核心运营元素的安排和连接创造了室外“房间”，为游客提供了规划好的外部工作区和放松和欣赏风景的场所。

创建一个表达酿酒哲学的设施是主要的设计目标。品牌专注于通过有机种植的水果手工酿制的葡萄酒、葡萄园的被动管理和重力流（gravity flow）生产流程来传达独特的“风土”。这些目标需要一种将建筑与场地紧密连接起来的设计，并利用当地来源的耐用材料提供一个健康、持久的工作环境。

功能性工作流程的组织简化了葡萄处理和酿酒过程，允许对自然过程和产品的最小干预。同样重要的是，它反映了业主对干净和现代风格的渴望，该设计为游客提供了一个精致、优雅和亲和的品酒体验，能够欣赏到庄园北部葡萄园的全景。

与场地和周围环境的连接:对该场地的斜坡和地形进行了彻底的研究，以优化太阳照射，制造景观，并与当地的风力情况相适应。建筑设计让室外区域免受下午西风的影响。游客品酒室位于基地山脊线的南面和下方，利用自然地形遮挡附近道路的景观，同时向游客展示非凡的270度全景，且符合当地的山脊线开发限制。所有的葡萄酒储存和陈酿活动都位于山坡上的地下房间。这个位置在夏天也是非常阴凉。设计方法不仅使设施的外观尺寸最小化，而且允许外部游客将车停在庭院内，庭院由景观露台和建筑墙三面围成。

全感官的品酒体验:当客人到达砾石铺成的庭院时，入口墙上会显眼地展示出，大部分设施是从的自然环境中“抠”出来的。小如洞穴入口的门延伸至墙面，除了暗示了在地下的存储空间外，还突显出了虚和实，一旦穿过这个区域，不论是通过内部或者外部的阶梯，游客都能体验到这个宛如水晶宫殿般的品酒室。三面是落地窗，一面是巨大的滑动门，品酒室在一年的大部分时间里可以保持开放，室内包含一个休闲舒适的客厅，并提供了各种娱乐选择的室内/室外露台。这些区域上方是巨大的悬挑屋顶，屋顶加强了与周围景观的联系，并在不需昂贵的空调费用的情况下提供舒适度。

创造高效和健康的工作环境:除了酒桶储存室(紫外线照射对葡萄酒有害)之外，所有生产区域都有充足的自然光，减少了正常工作时间对人工照明的需求。果汁在粉碎、发酵和陈化区域之间的转移利用了重力，减少了对电动泵的需要。最先进的混凝土发酵罐提供了一个高热质量的容器，通过吸收糖到酒精转化过程中产生的热量来减缓温度波动。在大的生产空间内，高低墙板百叶窗可以排出发酵过程中产生的有害二氧化碳气体，并在一年中的大部分时间对空间进行被动的夜间降温。

节省能源的建筑:建筑形式避免了夏天太热冬天太冷的情况。屋顶的形状为室内空间的采光进行了优化。高性能的低辐射玻璃围成了室内空间，将视野和与自然的联系最大化。屋顶是可兼容光伏的，并为未来的插件阵列准备了基础设施。大量的混凝土结构利用夜间通风排出热量，并预先冷却空间。桶状储存室位于地面以下，利用“保温瓶”效应来隔离空间，减少能源消耗。

水利的延伸:倾斜的屋顶将雨水输送到一个埋藏的15000加仑的蓄水池中，蓄水池被储存起来并用于景观灌溉。一个地下生物反应器回收所有酿酒厂处理水用于葡萄园灌溉。平坦的绿顶区域可以减缓暴雨，并促进水份蒸散。总的来说，这些节水策略估计每年可以节约13.5万加仑的水。

采用材料最少化:建筑材料的选择看中其耐久性和外观，许多材料不再使用其他表面材料。面板主要由现浇混凝土组成，包括板形和光滑表面，天然特种钢包层，油漆和镀锌钢结构框架，波纹金属壁板，重划线，整体彩色外墙灰泥，内部贴面石膏和固定接缝金属屋顶。这种综合的、可持续的、因地制宜的方法将项目与周围环境和功能联系起来，同时为人们创造一个人性化和健康的工作场所，聚集在一起，欣赏酿造和享受葡萄酒的过程。

加州大学旧金山分校（UCSF）净零能耗学生宿舍

我们提交的净零能耗学生社区在2015年零能耗建筑设计竞赛中获得了特别认可奖，该竞赛由太平洋天然气和电力公司(PG&E)和美国建筑师协会加州委员会(AIACC)主办。除了为UCSF的特定地点创建一个净零能耗设施之外，其他需求还包括525个单位和775个床位，以及19500平方尺的社区和支持空间，18000平方尺的儿童看护和1500平方尺的UCSF警察局。建筑的南北向选址是经过深思熟虑的，尽管有些非常规。为了实现净零能耗性能，考虑建筑朝向是重要的，但必须与日光获取和太阳能控制相平衡。对于住宅用途，东西朝向会使近一半的住户无法直接接触日光。

零排放湾设计上连接了北部和南部主要的绿色空间，人流也处于与街面持平的状态。穿过场地的气流直接进入庭院和采光井。立面遮阳策略源于对太阳日照的分析。西北和西南的立面线条与每年太阳辐射的强度相匹配。半透明衬板的不透明度，直接与日照强度成比例，实现了窗户与墙壁的比例最大化，同时最小化了太阳能吸收。东立面上较小的开口旨在减少热负荷。此外，混合光伏/太阳能热阵列进一步遮蔽了立面和采光井。居住单元放弃了传统的楼廊设计，引入了半封闭式采光井来实现自然通风。可操作的窗户在单位的对立方面允许交叉流动的自由通风。光井就像热烟囱，诱导对流向上，将空气“拉”过单元。通过与屋顶上的太阳能热板相连的高效空气源热泵提供供暖，所有这些结合起来提供了一个非常低能耗的解决方案。平台通过由热泵提供的板内辐射空调加热和冷却，以增加居住者的舒适度。

弗吉尼亚库尔佩珀国会图书馆帕卡德音像保护区

该项目是一个对过时的冷战设施的适应性再利用，使之成为世界上最大的视听媒体档案和保护中心。通过对场地、建筑和生态因素的仔细考虑，设计将建筑融入当地地形，并利用绿色屋顶、多孔铺装、被动式太阳能种植和其他可持续技术来创建一个独特的项目，该项目与其目的和环境相协调。

背景和规模

这个设施是国会电影、广播和录音图书馆的新家。这座40万平方英尺的建筑群整合了世界上最大的视听藏品，并且是一个改善了研究、数字转换、长期保存和公众欣赏收藏的1100万件物品的设施，其中一些可追溯至爱迪生的原始版权。

适应性重建

原来的12.8万平方英尺的地堡用作联邦银行官员广播材料的核沉降物掩蔽所。地堡的适应性再利用需要对地下和部分地下结构进行翻新和扩建，包括最先进的收藏空间、用于存放高可燃性材料的硝酸盐薄膜空间、和带有办公室、保存实验室、200座剧院和会议设施的中央保护建筑。BAR和我们的顾问作为一个团队紧密合作，专注于设计方法，以最小化这些结构的存在，让美丽的山丘和草地不间断地穿过场地。

设计方法

该团队将建筑项目集中在45英亩的5英亩范围内，并配置结构以符合山坡地形，最大限度地减少地形和场地干扰。虽然收藏品和硝酸盐建筑大部分被埋在地下，但中央的三层保护建筑露出地面，通过一系列梯形的混凝土拱廊为办公室和工作空间提供自然光线。建筑沿着斜坡围合了一个中央草坪庭院，这代表了该项目唯一的正式的、灌溉的开放空间，既可以作为观景花园，也可以作为户外活动空间。庭院由环绕圆形反射盆地的阶梯式草坪露台组成，模仿了山麓地区移动的云的样子，将天空带到地面上，并将一种开放的感觉带入设施的中心。这部分区域可以很容易地被覆盖，在必要的时候成为一个更大的可用空间。

拱廊本身提供了一系列的棚架，拱廊梁是双层的，可以用作灌溉、隔热，并种上了落叶的波士顿常春藤。在夏季，这些遮阳篷遮蔽了工作空间的地板和天花板玻璃，而在冬季，无叶的藤蔓允许阳光深入建筑，抵消能源需求。

屋顶花园覆盖了这三座建筑，使它们消失在了山坡上，形成了密西西比河以东最大的单一屋顶花园。在22.8万平方英尺(5英亩)的总面积中，有14.6万平方英尺是“宽大的”绿色屋顶。“密集”的轮廓反映了集合建筑的阶梯式轮廓，并支持更广泛的植物材料。它的深度有助于减少所需的冷却负荷，以保持存储库的温度。

虽然我大部分的设计工作是用电脑完成的，但我仍然依靠手绘来开始这个过程，并且经常在设计过程中绘制草图来解释设计的某些方面。我喜欢模拟和数字绘图之间的对话。我经常想让自己对电脑的精确度保持诚实，但让草图带出诗意。

在过去的几年里，我开始使用Lumion配合SketchUp，并用Revit建模。Lumion运行在一个游戏引擎上，并实时生成渲染环境。我发现它是一个设计工具而不是渲染器。当我在Lumion中浏览一个模型时，我有一种身临大境的感觉，主要是因为程序中的大气工具。它提供了另一个可能行，而不只是建模或绘图。虽然你不需要在Lumion内部建模，但建模程序和Lumion之间的界面是非常无缝的。这种工作方式的其他优点是可以快速生成大量的渲染图像。有经验的用户可以制作非常引人注目的图像，而不需要耗费时间的后期制作，许多渲染程序需要。令我惊讶的是，还有很多的公司没有使用这个程序。

我也使用分析软件来调查建筑性能。我们目前使用Sefaira进行整个建筑分析。在使用这个软件时，我总是有点谨慎，并与工程师保持密切联系，以获得对结果的反馈和见解。要让办公室里更多的人将其作为日常设计工作流程的一部分，这是一个相当大的挑战。我认为这是因为设计师的左/右脑差异更大。许多人完全不喜欢看分析，也不喜欢从形式到环境影响的来回转换，但这是提高建筑性能所必需的。随着软件的发展，我相信会有一个更友好的界面，这会让它对设计师更有吸引力。

变化的速度令人震惊。我已经使用BIM很多年了，并且BIM的能力在不断扩大，可以让更多的学科参与建模和分析。对我来说，VR是令人兴奋的，也是有点可怕的。我们正准备测试一些VR软件和头盔，所以现在下结论还为时过早，但我一开始对团队是否能很好地使用它持怀疑态度。这可能与VR头盔的效果不同，但我很有兴趣看看效果如何。我们也在研究3D打印，看看是否对我们工作室的工作有所帮助，或者我们是否应该把它外包给服务公司。我确信它在工作室里有一席之地，但这是一项巨大的投资，需要仔细考虑。无人机可能是另一个有趣的工具。它们能够生成现有建筑和站点特征的3d数字图像，这将是对我们的建模和渲染工具的强大补充，使我们能够非常快速地生成更加精确的相关模型。对我来说，创建地形和现有建筑的模型一直是件苦差事，所以我很期待无人机。

我认为图形用户界面(GUI)需要创新。自从我在80年代开始使用电脑以来，我们与电脑的互动方式并没有太大改变，但处理器的速度快了几个数量级，它们产生的图像更加生动，处理的数据量几乎是无限的。在使用手写笔绘制界面方面已经有过很多尝试，但对于大多数人来说，似乎仍然存在很大的脱节。VR有可能提供手和机器之间缺失的触觉连接。我认为需要更多工作的另一个领域是预制制造和计算机驱动制造。这正在开始发生，为减少建筑业的浪费提供了巨大的机会。它也可能提供了一个回到建筑大师的想法。也许建筑师可以重新获得一些控制权，而这些控制权一直以来是给到了顾问、分包商和制造商。我担心，随着人工智能在行业中找到它的位置，人类元素、美感和对用户的同理心可能会开始被稀释，因为我们被它令人惊叹的能力所诱惑。

在设计和施工过程中会有更多的技术出现，两者之间的联系也会更紧密。由于这种集成和预制，时间表将变得更短。更多的设计构建团队和更多直接为承包商工作的架构师。

我们将与承建商和发展商建立更紧密的关系，以参与设计建造、公私合作和其他可供选择的交付方式。我们将采用技术以跟上更快的进度。这将包括办公室和外地的设计和管理软件。我们必须掌握制作制作文件所需的技能，这样我们的设计可以用于创建预制的元素。

也许是3件事:

1.离开舒适区

2.了解房地产交易的财务结构

3.学习管理技能

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