昆明植物园扶荔宫展览温室的造型设计

杨 清，郗 望，吕元林，李兴贵，袁惠坤

(中国科学院昆明植物研究所，云南 昆明 650201)

昆明植物园扶荔宫展览温室的造型设计

杨 清，郗 望，吕元林，李兴贵，袁惠坤

(中国科学院昆明植物研究所，云南 昆明 650201)

当代建筑文化的总趋势是全球性的科学技术与地域性文化因素的结合。通过对展览温室造型及其昆明植物园地域因素和自然条件的分析，提出展览温室建设目标、理念和定位，并借助国际合作的方式，采用世界领先技术和设计理念，整体地解决昆明植物园扶荔宫展览温室设计所面临的问题与挑战，使该温室造型呈现出独有的特色，并对其造型设计特点作了分析和说明。

展览温室；造型设计；设计理念；地域因素；昆明植物园扶荔宫

“扶荔宫”是世界上最早有文字记载的温室，汉武帝时期(公元前111年)曾建于上林苑中，用于栽种南方佳果和奇花异木，以荔枝而得名[1]。中国科学院昆明植物研究所于1986年建设了面积为 2 726 m2，由荒漠温室、耐阴温室、王莲温室、南亚温室和工作温室5个部分组成的温室群。当时，我国著名植物学家吴征镒院士借用此典故命名本温室群为“扶荔宫”。经过20多年的植物资源收集和景观建设，至2010年已收集保存植物 2 000 余种，成为国内外非常有特色的现代温室，每年接待参观的游览人数已突破80万人次。

由于受当时建设技术和材料的限制，加上扶荔宫自建成开放以来，尚未进行全面大修，其入口及温室主体结构都有破损，已不能充分展示“扶荔宫”特有的风貌和适应昆明植物园对外开放的需要，给游客安全和植物保育都带来极大影响。2010年，昆明植物所决定对扶荔宫温室群进行改扩建，新建展览温室，使之成为植物多样性研究、展示与知识传播的重要基地。

本文通过对展览温室造型及其昆明植物园地域因素和自然条件的分析，提出了扶荔宫展览温室造型设计的目标、理念与定位，分析了造型设计的特点，为以后展览温室的造型设计提供借鉴。

1 展览温室概述

展览温室是一个由人工控制、展示生长在不同地域和气候条件下的植物及生存环境的室内空间，它的构建和运行涉及建筑学、园艺学、美学、生态学及管理学等学科。展览温室是人们认识植物及其生存环境、保护和研究植物的重要场所，是全年可供公众寓学习于观赏和游览、休闲的绿色场所，是园林城市中的植物精品屋和内环境可调控的园林建筑[2]。

目前，展览温室已成为最吸引游客的地方之一。造型优美的大型展览温室，如英国邱园的棕榈温室和威尔士王妃温室、美国密苏里植物园的网架式大跨度半球形温室、英国威尔士植物园的2000年温室、伊甸园的由7个间断相连的半球形展览温室，以及国内上海辰山植物园展览温室、华南植物园展览温室、南京植物园展览温室等，都已成为所在城市的建筑、文化和文明标志。

现代展览温室已超出了单纯建筑的范畴，它是园林景观、园艺、建筑与美学的完美结合。在一定程度上，展览温室能够代表一个城市的文化和科学技术的发展水平。在西方国家，与大剧院和博物馆一样，展览温室逐渐成为一个城市的文化和文明标志，是城市特殊的建筑风景，是进行植物保育与研究、展览展示的重要场所，也是供游览和青少年接受植物与生物多样性科普教育的基地。长期以来，展览温室作为植物园最重要的基础设施之一，已成为游客心目中最具魅力的地方。2001 年建成的伊甸园(Eden)是目前世界上最大的展览温室，是展览温室发展到现阶段的标志，体现出人类由开发自然到保护自然、尊重自然的巨大观念转变。

2 展览温室类型及其分析

400多年来，世界上的展览温室林立，类型多样。展览温室的类型可以从以下几个方面进行划分。

2.1 建筑结构

从温室的建筑结构来看，可分为单体温室和温室群。单体温室建筑结构于一体，内部分隔成不同的气候区，适应不同生长环境下的植物需要，如首届世博会上水晶宫和现在我国的北京植物园温室、中国科学院武汉植物园温室、上海植物园温室和重庆南山植物园温室等。温室群也比较常见，其每个温室为一个单独的大气候区，或再在分体温室中分隔小气候区，如英国的伊甸园由7个间断相连的温室组成，华南植物园的温室群由1大3小共4个温室组成，上海辰山植物园温室群、南京植物园展览温室群则由3个造型相似但形态各异的温室建筑组成。

2.2 造型

从温室造型来看，世界上的温室造型主要有以下几种形式：

1)斜屋顶式

19世纪以前的展览温室外形和结构简单，主要以房屋结构为主，其屋面主要是斜屋顶。如比较知名的建于1761 年的英国皇宫内的柑橘温室，是展览温室的雏形；英国皇家植物园邱园温室也是采用斜面屋顶式。其主要特点是：室内设施缺乏、空间容量小、保温性能差、勉强满足植物越冬要求，只是简单保存植物。我国许多温室的屋顶造型多采用斜屋顶式，如中国科学院植物研究所植物园展览温室、1986年建成并使用的昆明植物研究所植物园温室群、1992年竣工的深圳仙湖植物园展览温室、2006年竣工的武汉植物园温室和2008年竣工的华南植物园展览温室。

2)曲面屋顶式

直到19 世纪，露敦 ( Loudon)认为曲面屋顶是展览温室屋面的最佳形式，因为它既能很好地承载负荷，而且也有最大的接受光线的表面积。这种结构形式影响了一代又一代的温室设计和制造，世界上出现了一批规模较大、功能较全的温室：维多利亚式穹顶温室，如邱园的棕榈温室；弧形顶式，如邱园的温带温室、剑桥大学植物园温室以及国内的南京植物园展览温室，2009年竣工的重庆南山植物园温室和2011年竣工的上海辰山展览温室等；圆顶式，如美国密苏里植物园半球形的展览温室和英国伊甸园(Eden)等。此类温室其主要特点是规模大，外形宏伟美观而有特色，植物种类多。但限于当时的科学技术水平，其室内是一个大空间，很少有分隔，所有的植物都种植在一起，室内环境的控制则比较单一。由于不同植物对生长环境要求不尽相同，有些植物生长不良。

3)组合屋顶式

20 世纪下半期是世界植物园发展的黄金时期，随着科学技术的发展，展览温室更是融入了最新的科技和理念，在外形、内部环境控制、能耗等方面有了新的发展。其主要特点是造型优美独特、舒展，气势宏伟，突出地域特色和个性化，融合植物、生态、历史、文化、现代科技为一体，使之成为所在城市的地标性建筑。其屋面不规则，既具有斜面屋顶，也有曲面屋顶。最典型的如北京植物园展览温室、郑州植物园展览温室和重庆南山植物园展览温室。

2.3 类型

从温室所控制的温、湿条件来看，展览温室可分为热带温室，温度保持在25～30℃；温带温室，温度保持在5～15℃；冷室(高山植物温室或极地植物室)，温度在3～10℃，目前此类温室成功的不多，如邱园的高山植物室。华南植物园曾经建设了一个极地室，但目前运行不是很成功。

2.4 展示的内容

从展示的植物内容上，可分为综合型温室、专类植物温室和专区温室。如美国密苏里植物园的人工气候室就是一个综合型温室，它内部设施先进，能模拟世界很多地区的自然气候，可以展示不同气候带和植物区系植物；而英国皇家植物园邱园的棕榈温室和柑橘温室则是典型的专类温室，用于保存和展示某一类植物。专区温室比较少见，主要是温室内收集了某一行政地区或植物区系的主要植物类群，如我国中国科学院华南植物园的沙漠植物温室，其算是一个不太典型的专区温室，内部包含了美洲、非洲和亚洲等几个植物区的沙漠植物。

从展览温室的功能和造型的发展历程来看，展览温室主要供参观游览，其外观造型往往将美学作为第一追求目标。因此，世界上每个展览温室的造型设计都独具匠心，各具特色，并随着科学技术的发展和不同时期建筑形式的流行而变化。新颖而富有特色的造型永远是兴建展览温室的最重要关注方面。未来展览温室的造型发展将向地域化、个性化方向发展，屋顶多以复合式屋顶为主。

3 昆明植物园展览温室造型设计理念与定位

3.1 目标

昆明植物园“扶荔宫”温室群拟建成一个物种高度富集，特色明显、景观多样，彰显“科学内涵、艺术外貌和文化底蕴”的现代化温室群，为广大民众提供一个环境优美、观赏性更强的游憩场所。展览温室力求体现云南省的地域文化特色和“扶荔宫”的历史文化背景，以收集展示“荔枝”为代表的“南方或热带珍贵著名水果品种资源”和奇花异木为主，兼顾保育著名热带果蔬野生近缘种种质资源。其余温室的功能为收集保育(兼顾展示)世界(主要是国外)热带、南亚热带战略性植物资源。

3.2 理念与定位

建筑从来就是建筑师建筑观念的外化和物化。展览温室造型设计与传统建筑相比，可以更具创意。但是作为温室，首先要满足植物栽培与生长的需求，还要与周围景观相互协调。同时，展览温室的造型与室内空气流通具有很大的关系。设计良好的造型可以在低能耗的条件下，使温室室内空气合理流通，保证温室空间中不同分区或不同部位合适的温度和湿度。因此，温室造型设计的理念和定位应从以下几个方面进行分析与思考。

1)建设展览温室不仅仅是要建造一幢房子，而是着力把地形地貌、气候条件、植物、动物、人及其所需的空间环境、生态因子、美学要求等所有相关元素整合在一起，整体地、协调地解决各方需求和诸多问题，创造一个和谐统一的有机体，并能给人以新奇的感受与愉悦的体验。

2)紧紧把握当代建筑文化的发展趋向，把世界领先技术与地域性的自然人文因素紧密结合，突出建筑的地域性、时代性、前瞻性与生态性。英国伊甸园温室建筑物造型如蜂巢状，成为一个通往人与植物关系的知识之门，反映出世人心灵深处对“回归自然”、“返璞归真”生活的追求和向往。2000 年建成的北京植物园展览温室造型优美、气势宏伟的外观以“绿叶对根的回忆”为设计构想，独具匠心地设计了根茎交织的倾斜玻璃顶棚，远远望去宛如西山脚下的一颗明珠。2007年建成开放的南京植物园展览温室造型创意为“倾听绿叶的呼吸，流连科技的智慧，形似3片绿叶。” 2011年建成的上海辰山植物园的展览温室造型创意是以“水滴”为设计理念，由3个不同形状的弧形玻璃温室组成。

昆明植物园扶荔宫温室群由于建成以来未进行过大的修缮，加上由于受当时科技与材料的限制，经过近30年的风雨，部分温室已“破败不堪”，无法满足植物保存与科普教育的需要，进行改扩建势在必行，其中新建一个有地域文化特色和造型奇特的展览温室是非常必要的。昆明植物园扶荔宫展览温室在以往世界温室设计成就的基础上应有所突破，应遵循植物保育、环境保护、科普教育等现代世界展览温室建设的共同理念，把云南省地域特色、气候条件和和世界领先技术完美结合，成为昆明市的地标性建筑和富有云南省特色的展览温室，树立昆明市的崭新地标与国际形象，才能在世界展览温室之林中发挥特色，独树一帜。新颖而富有特色的造型永远是兴建展览温室的重要关注方面。

4 昆明植物园扶荔宫展览温室的造型设计

4.1 造型设计依据分析

在进行扶荔宫展览温室造型设计时，以下几个方面应予重点考虑：

1)体量与规模

建设大型展览温室费用比较昂贵，建设经费动辄上亿元，况且日常维护费用也较高。因此，对展览温室造型与规模必须予以充分的考虑。英国伊甸园温室是一项规模浩大的千年庆典工程，总投入高达1.36亿英镑，总面积达25.7万 m2，最高处54 m，是现今全世界最大的展览温室。华南植物园在2003年获得了中国科学院、广东省和广州市三方拨付的3亿元资金，用于“共建”华南植物园的基础设施和景观改造。其中，展览温室是首要的建设项目，建筑面积11 080 m2。因昆明植物园扶荔宫展览温室的建设资金主要以自筹资金为主，国家修购专项适当资助，所以在建设上应充分考虑建设成本和资金来源，其规模不宜过大，高度也不宜太高。

2)特定环境与地域特色是展览温室进行建筑创作的出发点

云南省具有纬度低、山地多、地势起伏大等特点，全省整个地势从西北向东南倾斜，江河顺着地势，成扇形分别向东、向东南、向南流去。海拔相差很大，最高点为滇藏交界的德钦县怒山山脉梅里雪山主峰卡瓦格博峰，海拔6 740 m,最低点在与越南交界的河口县境内南溪河与元江汇合处，海拔76.4 m。两地直线距离约900 km，高低相差达6 000多 m(云贵高原以平均每公里6 m的节律抬升着)。其主要的交通干道—公路都是盘旋式上升，形成一道特有的风景线和地理标志。

3)自然环境与气候特征

昆明植物园位于云南省昆明市北郊，地处云贵高原，大部分地区海拔1 500～2 000 m，昆明市中心海拔约1 891 m。在气候上存在着较大的垂直差异和程度差别。昆明市地理位置属北纬亚热带地区，春季温暖、干燥少雨、风高、水分蒸发较快，日温变化大；夏无酷暑，雨量集中；秋季温凉，天高气爽，雨水减少，霜期开始；冬无寒冷，日照充足，每月晴天平均在20 d左右，日照时间230 h左右。有“春城”之美誉，是中国面向东南亚、南亚开放的门户城市，国家级历史文化名城，我国重要的旅游、商贸城市，西部地区重要的中心城市之一。

4)昆明植物所的历史与文化

昆明植物所是一个具有悠久历史文化且享誉国内外的综合性研究所，于1938年7月24日建所，是我国植物学、植物化学领域重要的综合性研究机构，旨在认识植物、利用植物、保护植物、造福于民。

4.2 造型设计策略与概况

展览温室的设计与建造涉及到建筑学、植物学、生态学、园艺学及其与之相关的多种学科，是一个相当复杂的系统工程。而要达成上述理念与目标需加强国际合作，走优势互补的创新之路。通过昆明植物所与国内外的合作关系，经过调研与分析，特邀请荷兰的几位知名专家共同组成展览温室外形的创意与设计团队。在多次沟通协商后，制定了以新结构、新材料、新工艺实现新理念、新形态、新模式的设计策略。最后提供了3个创意方案，经过专家评审，确定最终方案，其造形效果图见图1、图2。展览温室总建筑面积4 200 m2，最高处为29.9 m，由一高一低的2个圆形温室相连。

4.3 造型设计特点及说明

1)展览温室是以植物为主，兼顾人、动物这一复合生态系统的容器。这个系统是有机的，充满生机和活力，温室的造型和空间形态理应具有同样的属性，而不应当过分地中规中矩。设计团队构思了一个从缓坡地上“自然生长”出来的三维形态的一高一低的连体温室，希望它本身成为一个轻盈透明但足够强固的薄壳体。这反映了最初大家主张形式与内容、外观与内涵和谐统一的原则，也是传统美学的最高境界。这种形态绝非矫揉造作故弄玄虚，它是设计师新观念加上新技术合乎逻辑的忠实反映。

2)整个展览温室的高度也反映了云南省的海拔高差和植被分布特点。若以展览温室最低处(0 m)代表云南省最低处河口的海拔高度(76.4 m)，矮温室的屋面最高处8.2 m正是昆明市的海拔高度(1 895 m)，而高温室最高处29.9 m，也正好是云南省最高海拔的“卡瓦格搏”峰的高度(6 740 m)。同时，整个展览温室从北端的7.5 m处向南部由低到高、盘旋式上升到最高处的29.9 m，就像一条盘山公路，由山脚逐渐盘旋到山顶，充分反映了云南省的交通干道的特点(云南省的绝大多数公路盘旋上升或下降)。此外，矮温室的屋面中部略高，四周略低，与昆明平地的自然地形极其相似。这种设计构思也间接地反映了云南省植被的分布特征，从低海拔的热带雨林到寒带的高山灌丛、草甸、苔原等植被随着海拔上升的分布特点。

图1 扶荔宫展览温室效果(立面)Fig.1 Effect picture of Fuligong exhibition greenhouse(vertical view)

图2 扶荔宫展览温室效果(俯视)Fig.2 Effect picture of Fuligong exhibition greenhouse(plan view)

3)整个展览温室的布局充分利用了所在位置的自然地貌和昆明地区冬季的光照资源。展览温室的高温室在南偏东15°，矮温室在北偏西15°进行南北向排列，此造型在冬天可充分利用昆明市得天独厚的光照资源(冬季每月晴天平均在20 d左右，日照时间230 h左右)，对温室内部的温度调控非常有利，可大量节约冬天加热的能源成本(图2)，堪称光能高效利用的典范。同时，这种布局排列与环绕它的元宝山的地形地貌有机地结合在一起，像是山坡的表皮向上延伸，犹如从地上长出一般，内外环境水乳交融，反映出山地温室独有的特征，具有鲜明的地域特色。

4)整个展览温室的造型设计充分融入了昆明植物所的历史文化。高温室屋面高度26.9 m，底部直径49.69 m，内空平面面积 1 938 m2，矮温室屋面四周的高度为7.24 m。这一高一低两温室的一些数字暗含了昆明植物所的建所历史(于1938年7月24日成立)。

5 结语

当今的建筑创作与设计应当整体地、综合地、协调地解决功能、环境、形体、结构、材料、空间甚至环保、生态等相关问题，昆明植物园扶荔宫展览温室的造型方案设计可以说较好地体现了这种整体设计观。不难发现，这一巧妙的设计构思，不但把一个看似复杂难以把握的三维有机形态彻底简化，同时也充分反映了云南省的地域特色和植物所的历史文化，堪称与云南省地域特色的完美结合，必将成为昆明市的标志性建筑和吸引游客的新焦点。但是，整个结构由2个类似圆柱体或不规则圆锥体的温室互相连接，每个分体温室都几乎是平面屋顶式的，此结构在环境调控包括温度、湿度的调节时，会形成“烟囱”效应，将会给整个温室的环境调控带来极大的挑战。在夏季高温季节，温室中热气上升，集中在屋顶及其附近，虽安装有鼓风机，并打开了侧面屋顶玻璃窗，但还是通风散热不及，造成屋顶区域温度较高，给该部位植物造成了伤害。冬季加温时，温室内会出现底部温度和顶部温度差异较大现象。华南植物园展览温室也有类似情况，其整个结构由4个造型各异的五边型温室互相连接，每个分体温室都是穹顶式的，在夏季高温季节，温室中热气上升，集中在五边形的穹顶部，虽安装有鼓风机，并打开了穹顶玻璃窗，但还是通风散热不及，造成穹顶部区域温度达40℃以上，给该部位植物造成伤害。至今，还未能很好地解决该问题。因此，造型设计需要科学和艺术的有机结合。

致谢：在本方案的创意与设计过程中得到了原昆明植物所甘烦远副所长、昆明植物园主任孙卫邦研究员、孔繁才高级工程师以及所综合办公室田志端副主任等的大力支持，特此表示感谢！

[1] 何清谷. 《三辅黄图》校释[M]. 北京：中华书局，2013.

[2] 胡永红,黄卫昌.展览温室与观赏植物[M].北京：中国林业出版社，2005.

[3] 姜汉侨.云南植被分布的特点及其地带规律性[J].云南植物研究，1980(1)：22-32.

[4] 姜汉侨.云南植被分布的特点及其地带规律性(续)[J].云南植物研究，1980(2)：142-151.

Style Design of Fuligong Exhibition Greenhouse in Kunming Botanical Garden

YANG Qing, XI Wang, LV Yuanlin, LI Xinggui, YU Huikun

(Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Kunming, Yunan 650201, China)

The general trend of contemporary architectural culture is a kind of combination of global science, technology and regional cultural factors. The goals, ideas and positioning of the exhibition greenhouse were put forward based on the analysis of geographical factors and natural conditions for Kunming Botanical Garden. With the international cooperation and the world′s leading technology and concepts, this paper integrally solved the design problems and challenges of Fuligong exhibition greenhouse in Kunming Botanical Garden, highlighting the features of greenhouse style and analyzing the characteristics of the style design.

exhibition greenhouse; style design; design concepts; geographical factor; Fuligong in Kunming Botanical Garden

2017-05-24.

杨 清(1969-)，男，重庆忠县人，副研究员.主要从事植物多样性等研究.

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.05.034

S731.9;TU261

A

1671-3168(2017)05-0159-06