本设计为围绕多目标优化(遗传算法)的深超总亲水综合公园概念空间,以生成式设计建构数字化空间,回应湾区视角下高密度城市超高层建筑开发与填海造陆的城市扩张模式,探索湾区海岸空间营造的新理念。
从以金融贸易为核心的纽约哈德逊河口填海工程与到滨水区再开发,到依托硅谷技术创新的旧金山湾区探索海上漂浮办公单元与潮汐能供电系统的试验性结合,再到人工岛链扩展城市容量的东京湾区临海副都以巨型填海区承载会展、居住与交通枢纽;全球湾区城市空间拓展逻辑呈现显著差异,却共享向海洋寻求发展动能的共性,在历史上通过填海扩张城市空间,在当下探索向海洋空间利用的新模式。全球四大湾区的空间发展模式呈现出鲜明的时代烙印与技术演进特征,在工业经济主导阶段,湾区依托港口优势形成功能至上的空间结构,此类设计虽缓解土地稀缺矛盾,但其刚性功能划分导致职住失衡与生态隔离,粤港澳大湾区的空间发展呈现出后发优势与复杂性叠加特征,技术创新与生态理念双重驱动下,当代湾区空间设计开始转向韧性系统构建,湾区空间设计开始探索空间模式上的转变。
通过算法协同空间结构、能源网络与生态过程,在代谢派“海上城市”构想与当代模块化技术之间建立新的范式桥梁,成为海洋建筑走向系统化创新的关键挑战。在从陆地文明向海洋的扩张中,人类不断探索兼顾生态保护与经济增长的近海空间开发模式,深圳湾超级总部基地的高密度开发与毗邻海岸带的生态敏感性形成鲜明张力,在此背景下,我以深圳湾为原型,以深超总亲水综合公园概念空间设计为例,为湾区海洋空间开发探索兼具包容性与适应性的次世代方案。
设计采用多目标优化算法框架驱动设计全流程,通过多层技术路径探索空间系统创新,通过选取东京湾临海副都心、阿姆斯特丹Waterbuurt社区等项目为横向案例,建立生态与社会关系的发展谱系对比,验证、量化和制定空间可行指标,作为深圳湾模型的参数对照,然后基于参数化平台(Grasshopper)构建自适应生成和多目标优化系统。
近岸海域城市建筑空间设计策略是指在沿海地区,通过科学规划和设计手段,合理利用和保护近岸海域资源,同时兼顾生态保护、社会需求和经济发展的一种综合性设计方法,其核心目标是实现陆海统筹、生态优先和可持续发展。
通过人类与水域空间的建筑发展演化轨迹,根据空间的结构与属性,本研究将这类空间分为干阑式建筑、漂浮式建筑、浸泡/浸没式建筑、跨海通道式四维度的亲水构筑空间,结合功能区块进行融合模块化生成。
通过基于Wallacei的遗传算法,将设计参数视为“基因”,通过遗传算法对这些基因进行变异、交叉和选择操作,以优化设计方案,快速选择和非支配排序机制,高效地生成相对最优解集,即平衡多个目标之间的最佳方案,实现多目标优化,如建筑性能、空间利用、热舒适度等,生成一组权衡不同目标的解决方案,用户可以在这些方案中选择最适合的方案;将这样的一套系统作为设计框架,形成“生成-评估-迭代”的设计循环。
通过PlanBee以等视线算法为基础,生成海岸区域的步行性与视域关系图谱,量化不同位置(如亲水绿地、穹顶建筑外围)的视觉可达性与空间渗透性,将整个场域的视线关系转化为图论中的邻接矩阵,识别高视觉连通性节点(如多个空间单元密集交接处),并以此优化空间活动区域布局,确保公园空间内各类活动的的视觉与体验协同。
空间并非孤立的自在之物,而是通过拓扑深度、整合度等组构参数与人类活动形成动态互文;空间设计本质上将社会知识的"无意识组构规则"转化为显性设计语言,而多目标优化,及遗传算法的参数化框架可视为一种结构主义工具,通过抽象组构规则实现文化模式的形式转译。空间的边界张力既需通过构筑实体调节视线渗透性,又需借助自然元素形成动态的空间划分,外部空间所建立“公共→半公共→私用”的层次秩序;实体构筑物作为“有”,需服务于“无”所定义的活动容器;当关注空间的围合感与视觉平衡关系对空间感知的决定性影响,通过控制视距与界面比例,使空间既保持开放性又不失领域感,使空间设计需成为“日常生活的剧场”;通过材质、光影与路径的编排,将自然过程转化为激发市民交往的持续性媒介。
从滨海大道辅路,原深圳湾白鹭坡位置,十字路口向南来到设计区域,北侧林间带排布多个小环亭构筑,构筑由算法排布,形成对内部空间(单间店铺面积统一)而外部连廊穿插交叠的林间步行空间,成为一个供商家入驻的亲自然商业步行街。
环形覆土层间与林池间散布的是几座龙骨穹顶建筑;建筑的构造设计方面,有两层环形龙骨内外嵌套扭转而成,围绕主龙骨做桁架结构,形成由外环向内心聚拢的建筑受力关系;包围着建筑构造是生物网结构,植物会沿其生长,建筑的架构根据算法优化,裹挟聚拢经过的水汽到建筑中,形成建筑内部空间的微气候环境;建筑的内心是露天的小型红树林中池,中池生态系统采用基质-微生物-植物三级净化体系同步处理城市废水,沿管道系统输送到龙骨建筑底部作为湿地生态系统的养料供给构建闭环循环,使建筑群成为独立的小型亚热带海岸沼泽系统,作为城市“生态肾脏”,关于建筑内部,设计提供两种室内结构模式,一种为多层环绕的展廊链接顶部伞状屋顶,可布置小型售卖集市空间,并在底层草地大空间开展各类展陈活动;另一种为穿插树屋结构,供市民游憩和观景。
设计项目核心的弯弧漂浮亲水区域,融合覆土建筑、地下建筑和亲水空间的建设方法,形成空间利用和分流效率更大化的复合枢纽;弯弧区域是一个稍微呈拱形的大型覆土结构,种植大量的草本和灌木,形成一座大型的生态公园,结合圆环的环道,设置多个半弯形廊亭构筑为商业广场空间,结合环结构实现区域内全步行可达,漂浮模块的建造方式结合供能系统在概念上可大幅度抵御台风等天气的干扰,并通过覆土公园的雨水花园系统实现降水就地消纳;整个区域基于多目标优化一大小的圆环切割,分隔出多块区域单元,核心的浮力模块从海底向上连接到圆环位置在水上部分是一个内嵌光伏板的树池结构,关于浮力模块,底部是一个清洁能源发电装置,结合洋流水文的动力形成一个综合系统,向上输送能量,发电模块向上是一个提供浮力的空心壳结构,再向上到水面以上部分的树池,形成一个能源与生物间的循环系统,可以在冬夏季节促进区域局部的气候平衡;在水面部分,林池与构筑体相融合,市民可以在草场坡地上与水鸟玩耍,并透过透明聚酯墙板观看红树林池的水下植物根系以及生活于其间的鱼类;沿着这些浮力单元的核心柱,在水下部分设置多个上下浮动的空间体,空间体之间由聚酯材料的虫洞状结构相连接,虫洞结构外围会吸引藻类和贝类植物依附生长,而游客可以进行水下游览和体验,从空间体中进出,然后在水中体验海产的收割采集。
从整体上看,空间以仿生系统逻辑建构,消解来自北部城市建筑群对自然产生的压力,并能弹性应对降水与台风天气对建筑空间带来的影响,承接与回应当下城市扩张衍化空间策略,旨在提供一种更加可持续的城市空间营造模式,亦或在下一阶段的填海扩张前,作为亲水缓冲带空间,营造更和谐的人居未来。
为验证本设计的动态生成和适应性算法技术,在主场地外还另外建构了一个低空码头,低空码头直接沿用主设计区域的所有算法框架,但产出了一个在功能和形态上都大为不同的空间,南岸主场地因为照顾生物栖息而不能开发低空经济,设置于西部前海岸的低空码头满足了这一需求,码头总面积稍小,并适应区域地形结构,将漂浮单元模块替换为从水底延伸至高空的核心筒柱结构,作为整个结合覆土构筑空间的结构承载体及飞行器通道空间,亲水的覆土层公园空间和商业室内空间穿插期间,成为与主场地外形大相径庭却又空间理念与策略上相互呼应的场域。
本研究以深圳湾超级总部基地旁海岸区域为设计实验对象,立足于大湾区,对比当下全球四大海湾经济区的城市发展,解析湾区人居生态系统的构建与空间聚居模式的演化规律,并探索未来视角下海湾城市区域向近岸海域区域延伸的城市建筑与空间设计;针对高密度城市开发与填海造陆模式引发的近海生态问题,基于以多目标优化算法为框架的参数化设计,构建融合漂浮生态公园及多种空间功能属性的大型亲水复合公共空间,探索城市功能与自然系统协同共生的可持续路径;基于红树林湿地的场域属性划定“生态边界”,结合内嵌光伏树池与洋流水力发电系统漂浮结构单元优化能源自循环与水文动力平衡,参数化技术对建筑形态与微气候的适应性调控,如穹顶建筑调节水汽聚拢路径、水下虫洞单元修复海岸带生态阈值,以及以“近海第三空间”重塑社会功能——通过市民参与的亲海洋体验与生态活动,平衡消费需求与社区活力;设计最终形成消化城市压力并扩展城市功能的生态-城市缓冲带,为深圳湾提供从经济集群向人-海共生转型的设计支撑,为中国湾区填海扩张模式下的可持续空间营造提供一种可能性的构想。