国外教科书建筑初步第一章.doc

建筑的作用1 野外环境太阳和地球地球是太阳系中独一无二的适合生命存在的星球。但是，在地球上的大部分地区，人类的生活远不是那么容易。地球有一个巨大的大气发动机，太阳辐射给它以动力，散发到宇宙空间的辐射有使它降温。这个大气发动机推动着空气，水汽和热量源源不断的运行于地球的表面，创造出各式各样并前常常是非常极端的野外环境。太阳在人们的生活和建筑中是不可或缺的重要因素。人们呼吸的氧气，吃的食物，以及烧的燃料都来自于太阳对植物的光合作用；甚至人们所饮用的水，也是经过太阳能所提供动力的大气蒸馏过程净化过的。阳光直接或通过空气传递来温暖人们的身体和建筑；有时，阳光可以增加人们的舒适度，但有时，阳光也可以使人们很不舒服。阳光照亮野外并对它照射的表面进行消毒。阳光既可以在人体内制造改善人们体质的维生素D，也可以灼伤人们的皮肤，所以太阳既是生命的给予者也是生命的破坏者。阳光包含着不同波长的电磁辐射。照射到地球上海洋表面的阳光中，有不足1%的是不可见的紫外线，它们的波长早60400nm之间。可见光的波长一般在400780nm之间，它们包含着一半的太阳能量。太阳能的另外一半在红外线光谱中，红外线的波长一般在780nm1500nm之间。地球沿着一个类似椭圆形的轨道绕太阳公转，轨道的平均半径为0.929亿mile（1.495亿km）；地球沿本身的轴线每天自转一周，每365.25天绕太阳公转一周。在任何时间地球背对太阳的一半都是黑夜，另外一半则为白昼。地球轨道有3%的偏移,这种偏移导致7%照射到地球上的阳光在6个月的时间里比较集中。但这种变化并没有造成地球上四季的形成，因为地球在冬天的时候里太阳最近，因此，应当说轨道的偏移对调节季节还有少许作用。事实上，地球上的四季是由于地球自转轴与运行轨道（黄道）存在一个23。27的夹角形成的。在地球轨道上北极是向太阳倾斜最厉害的地方，阳光穿过北半球的大气层并以很小的角度照射到地球表面。在阳光到达地面之前，大气层分散并吸收一小部分阳光，因此，单位区域接受的阳光非常集中。在轨道位置的阳光应该是最炙热的；此时，也就是人们说的夏至，夏至大致在每年的6月21日。在6月21日，北半球得到的总体太阳热量因另一种因素而大大增加：这个因素就是，这一天人们看到太阳的时间比一年中其他任何一天看到太阳的时间都要长。在这一天，早晨6点钟之前，太阳从东方的背面升起，并在下午6点钟之后在西方的背面落山。至于太阳早上6点钟之前什么时候升起，傍晚6点钟之后什么时候落山完全依一个地方的纬度而定。在赤道上，白天和黑夜的时间终年都是12小时。向北移到北回归线，6月21日的白天时间要稍长于12小时；中午时，阳光以90的角度直射地球表面（从这一点，人们可以推断北回归线位于北纬23.27）。如果继续向北移动，人们就会发现越往北白天时间越长，太阳的位置也越来越靠北，到北极地区，人们就会发现太阳终日不落，太阳只是在午夜时分轻轻划过地平线，阳光要直射24小时。越靠北，中午时太阳照射的角度也越小，在赤道上为90，在纽约的纬度上这个角度为70，而在北极圈，这个角度则降为47，到了北极点，这个角度则只有23.27。因此，随着纬度的增加，太阳照射到地球表面的热量越来越低。总体来说，越往北走，天气越凉爽。毫无疑问，夏至出现在每年比较温暖的季节。但是，平均来说，每年最热的时间却要比夏至晚4-6个星期，通常是在7月末和8月初。之所以有这种延迟是因为自6月份以后，陆地和海洋吸收和控制了大量太阳热量；在夏末，这种积累的热量就会散发出来，太阳照射相对不太强烈的夏末，天气反而更热。而在轨道相反的位置，则会成为冬至。冬至日大约在每年的12月21日；那是的北极点则会远离太阳。在北半球，阳光照射的角度更大，阳光就像一个拖得很长的长条通过大气，阳光对地面的热效也会相对减弱。这一天阳光照射的时间比一年中其他日期都要短，太阳从东南方升起，在西南方落山。中午时太阳爬得也不是很高，并前早早地在西南天际落山。在北极圈的上空，终日见不到太阳，只是在中午的时候能看见天边的一抹霞光。陆地和海洋仍旧在散发以前储存的热量，所以冬天最冷的时候仍要到1月末2月初才能最后到来。3月21日和9月21日，是立春和立秋的日子，南极和北极离太阳的距离相等。地球上的各个地方都能看到太阳在正东方升起并在正西方落山，除极地之外东西两半球相隔12小时，在极地太阳24小时都沿着地平线旋转。人们必须记住，在热带地区，昼夜长短随季节的变化以及每天太阳的高度表现的最不明显，而在极地地区表现的最为显著。在热带，白天的长度几乎都是12小时，但白天的夏季稍长而在冬季稍短（赤道地区除外）。太阳总是在正东方附近升起，但在夏天稍偏北，而在冬天则稍微偏南；并前，太阳总是在正西方附近落山，中午时分太阳照射的角度也几近垂直。太阳总是在早上和晚上以几近垂直的角度穿过地平线，因此，太阳升起和落下的时间都非常短暂。越靠北，季节变化越明显。在这儿夏天每天的长度要比热带长，冬天每天的长度要比热带短。中午时分太阳的高度要低，在单位区域所受的太阳照射的强度比热带也要弱，太阳升起和落下的方向显示出更明显的季节性变化，太阳升起和落下的时间也要长些。在北半球，最典型的地方是北极点，白天和黑夜的时间均为6个月。太阳在3月21日升起，6月21日爬到“中午”，并与9月21日落山。以年为单位计算，地球上的没一点暴露于阳光直射的时间都只占半年。但是在极地，这半年的时间是连续的。在赤道地区，白天和黑夜的时间相等。在中纬度地区，夏天白天的时间比较长，而冬天白天的时间则较短。在南半球，太阳挂在天空的北边，季节正好与北半球相反；在北半球白天变短太阳照射微弱的时候，南半球则白天较长，太阳照射也较强烈。从赤道到南极的季节的影响与北半球的情况类似。太阳辐射对地球的影响有许多因素影响照射到某个表面的阳光。正如人们看到的，这些因素包括白天的长度，阳光在每天的各个时间入射到地面的角度，以及每天受到太阳光照射的大气的情况，大气干扰是最难评价的因素。在地球大气层之外阳光的密度为130Wft2（1400Wm2）。在大约15mile（24.1km）的高度，有一层臭氧和游离态氧吸收了太阳光的大部分紫外线。在大气层的低处，碳氧化物、水蒸气、云彩、灰尘和污染物以各种形式反射、分散、吸收并辐射太阳光的不同部分。阳光中波长较短受影响最大，它们形成了白天蔚蓝的天空的外貌。太阳光的能量的很大一部分被“洁净”空气剥离这一部分能占到几乎所有能量的一半。这种能量的大部分反射到宇宙空间，但仍有相当数量辐射到地球和扩散到天空，成为散射。因此，也多少增加了地球表面太阳能的总量。云彩几乎时时覆盖着地球表面的一半，它们截断了大量的太阳辐射，但仍有不少的阳光以散射的方式透过云彩。考虑这些纷繁的因素，在45度的纬度，在一片50%被云彩覆盖的地方，每平方英尺每年所受到的太阳直接辐射为75KWh，加上大约20 KWh的太阳辐射，每年太阳辐射的总量为约100 KWh.没平方米的土地所受到的太阳照射大约是这个数量的10倍。由太阳直接传入大气层的能量很少。但是，正是这些能量，才温暖了地面和地面上的物体；地面和地面上的物体又依次将它们的热量传播到空气中。一块地方被温暖的速度首先依赖于有多少太阳能照射到了它的表面。假设大气条件相同，由于辐射的高度不同，离赤道比较近的地区比离赤道较远的地区会得到更多的太阳辐射。同理，地表的坡度对于太阳光照射的密度也有影响。第二种影响地面被温暖的速度的因素是地面能够反射的太阳辐射；这一部分大致占总辐射的20%，80%的辐射会被吸收。在这80%之中，有一部分可能会温暖土壤，因此，会被暂时保存起来。有些辐射消耗在土壤蒸发出来的水分之中；而另外一部分则以较长的红外线波长从土壤中返回天空，或到达辐射表面能“见到”的更冷的地面目标：如栅栏、建筑或其他东西。这80%辐射中的剩余部分将温暖那块它们对应的表面上空的空气。到目前为止，我们一直在探讨白天发生的事情。在夜晚，辐射的流动开始倒转，地球黑暗的一面开始以4000-8000nm波长的红外线向空间散发能量，地球红外线的波长比太阳的还要长。在多云、潮湿的夜晚，大气层中那些特别能吸收这种红外线的水汽阻挡了这种能量的外流；但在晴朗干燥的夜晚，由于地球温暖的一边向，寒冷一边的快速辐射，会产生强烈的降温效应。空气中的露水常常在大地表面、汽车或房屋的顶上凝结。寒冷的地表又使临近的空气降温，如果大气构成稳定，地表之上就会形成一层滞留的冷空气，人们称作“逆温”。在这一层冷空气中水分凝结的地方可能形成雾，在一人高的高度如果温度达到结冰点，地面也可能会形成一层霜。在水体上部，水的大量热能以及其混合对流将使水面的空气在夜间的降温没有在陆地上 强烈。天气如果大气条件类似，夜里的热量损失在世界各地都应相同，但是，白天热量的获取，正如我们所看到的，则在各处皆不相同。在一年之中的任何一天，热带和处于温带季节的半球要比极地地区和处于寒冷季节的半球得到更多的热量。平均起来，一年中热带地区至40度纬度的地区得到的热量要比损失的多。40度纬度以上的地区热量的平衡结果则为负值。因此，大气发动机运行的条件已经完全具备了；它带着热带的热量，在极地地区散发出来。其运行的润滑剂就是空气，特别是空气中的水汽。空气在热带上空的地面上受热，而后膨胀，上升并从赤道向两边的高温度地区散开并逐渐降温，然后下降并从南北两侧的高纬度地区流向赤道。同时，地球向东的自转将这些地球表面的气流向西偏转形成信风。再往极地去，类似但较弱的气穴对流开始流动，导致气流吹向东方。太阳的能量持续将海洋和陆地上空的水分蒸发到空气之中。因此产生的温湿气流开始上升，或者由于对流或者由于陆地上较高的山坡形成的风而移动。当空气上升时，由于大气压力减弱，空气就会膨胀。而膨胀时，空气就会发生绝热降温，直到达到湿度凝结的温度。凝结的湿气而后演变成潜在的热量进入空气之中，抵消了部分膨胀降温的效应。但当空气继续上升的时候，缓慢的降温过程仍在继续；此时，将形成水滴和冰晶云。在这样的云彩中常常有大量水分，一大块堆积云的重量，估计有10万t。云彩释放水分的具体机制目前还不完全清楚，但一般包括进一步降温和出现细微的粉尘颗粒这样一个原因；细微的粉尘可以使附近的小水珠凝聚成雨滴或冰晶。由于上升气流的快速降温，山脉地区的降水比较多地并经常扩散到山地的下风地区，下风区的下降气流会使空气中过多的水分排除（图1.1）。雨水和融雪在地球表面被汇入河流和小溪并最后流入大海，在流动的中，它们的水分有蒸发到空气中开始新的循环。在中纬度地区，来自热带的大量的温暖湿润空气向北移动并接触到来自极地寒冷干燥的空气。温暖空气的前锋部分（暖锋），由于气压较低，与气压较高的冷空气的前沿（冷锋）交锋并互相交错，增加了局部的风速并在热空气与冷空气接触突然受冷时发生降水。中纬度地区的天气状况主要受这种锋面体系的左右，并前比热带的气候更不稳定，更难于预测因为热带的气候主要是受太阳引起的大气环境所影响的。风是地球气候形成的重要作用力，它使地球上水分和热量的分布更均匀。风在高空刮得快前顺畅。但在接近地球表面的地方，风的流动受丘陵、高山、树林、建筑物和各种空气对流的影响，因此，风的流动变得更突然，并前在风速和风向方面变得更难以捉摸。大量的能量被大气发动机从阳光转换了风，从阳光转换成了雨。尽管大气在将辐射转换成某种形式运动时，其效率之有3%，但这架巨大的发动机运行的动力却要以万亿马力的巨大能量来计算（1012W级）。这种巨大的能量很难被驯服并被人类直接利用：在风的状态，它们很分散，在高空和极地，也就是风最强烈的地方，它很难被驾驭；在水的状态下，只有占比例很少的降在山谷中的雨水可以被人们蓄起来并用以发电，而降在海洋或其他风水岭的雨水则无法通过安装设备让它们为人类所利用。水和土地都有能力吸收和保存热量，但是，由于水自身的特性，作为存储热量的媒介其功效更为显著。因此，大规模的水体与内陆相比，更能缓和附近的气温。这种效果，在风向恒定的情况下，在风从水面吹到陆地的时候最为明显。例如，美国的西海岸终年受到太平洋沿岸的西风吹拂，冬暖夏凉，天气比东海岸更宜人，因为东海岸经常刮的是大陆风。水还可以长距离地传送热量，如大西洋暖流，它夹带着热带的热量向北流去，同时给西藕带来了温暖气候。伦敦，由于受大西洋暖流的影响，即使到了冬天，结冰的天气也很少；而美国被陆地包围的明尼安纳波利斯，虽然纬度比伦敦要低，冬天却气冷无比，并前雪也下得很大。因此，纬度本身并不能作为解释世界上一个地区天气状况的准确参数。在个别建筑工地，可能会有更多的天气变数。根据一定的地理纬度，太阳在工地上空的运动轨迹是确定的；但太阳辐射的能量依据地势的坡度和方向、地面吸收红外线的能力、有没有植物遮阳、地面建筑反射和地表特征，会有千差万别的变化。工地的空气湿度还受到空气的海拔高度、工地与水体的距离、工地常年刮的风向和工地的遮阳的植被等影响。泉水、瀑布和树木可能会将足够的水分散发到空气中，增加空气的湿度并降低空气的温度。当地的风向在很大程度上要依赖于处于通风口上所有的障碍物，如森林、树木。建筑或小山等。太阳光会把耕耘过的土地和暗色调的人行道晒得比周围地区温度更高，因而，也就增加了附近表面的辐射热度，并导致小范围的暖空气上升。地形对当地气流的对流有重要作用：刮风时，山谷比山头更有保护作用；但在安静凉爽的夜里，大量的冷空气就会汇集于山谷并在低洼的地方集中，而温暖的空气则会上升到山顶。城市中车辆和建筑物排放的能量被逐渐以热量的形式散发到野外，常常将空气温度增加，一般会比周围农村高出5-10F（3-6度）。大城市还经常能制造相当大的上升对流气流，这对整个地区的天气依然有相当大的影响。其他太阳现象除了增加热量的效应如温暖地球、形成风雨等，太阳还有非常重要的非热效应。如太阳可提供可见光；为植物的光合作用提供能量；同时还可以辐射出紫外线。阳光为建筑照明的功能我们将在以后详细论述，但在此，我们必须了解，由于阳光太亮，人们经常感到不怎么舒服。白天的时候，对人更有用的光是大气层散布的可见光，即那种均匀、宁静并有阴影的光。夜里或在乌云覆盖的时候，如果人们需要光亮，就必须使用其他的光源。无论人们怎么强调植物的光合作用对人类的重要性一点都不过分，没有它人类就不能生存。因为人类的生物体不能直接从阳光辐射中为自身制造养分。但植物却能在太阳提供能源的作用下，用水、二氧化碳和泥土的养分制造出糖分、淀粉和蛋白质。在光合作用下植物从空气中取得二氧化碳并排除氧气。与此同时，人类和其他动物则吃他们能够消化的食物及由植物养育的动物的肉。而动物的粪便里又包含植物可以通过水和土壤吸收的氮、磷、钾、碳和其他物质，这样整个植物的整个生产过程又通过其他自主的链条联系了起来。即使是死的植物和动物也有自己的作用。它们的尸体被其他动物或微生物分解成基本的化学元素，又重新成为土壤的一部分，这样它们又可以为其他植物提供营养并开始新的生命周期。光合作用还产生有用的非食物性产品，如建设用的木材、制造棉布和纸张用的纤维，以及装饰性植物，如花、装饰树、灌木和攀爬植物。光合作用还产生了人们所有的燃料，如煤、石油和天然气；这些东西形成于千百万年之前，是由于巨大的地质热量和压力覆盖大面积腐烂植物而形成的。除了地热资源。原子能和潮汐外，人世间所有的能源都来自于太阳。当然，这不仅包括直接的阳光，还包括风能、水能和植物能，以及矿物燃料。太阳中的紫外线在光合作用中是非常重要的，另外，它还有其他用途。紫外线可以杀死许多微生物，这对于净化大气和清除表面病菌有非常重要的作用。对于人类来说非常重要的营养物质维生素D，就是由于紫外线照射到人的皮肤上才产生的。从负面来说，如果人体暴露与阳光时间过长，紫外线就会将人灼伤，另外，长期生活在阳光照射条件下的人患癌症的几率比其他人要高，这也是由于紫外线的辐射造成的。紫外线还可以使纤维褪色，使多种塑料分解，使油漆、房顶、木料和其他有机建筑材料老化。就是因为有这些负作用，人们才需要保护能够挡住紫外线入侵的臭氧层。野外环境的其他方面地球的地质与人们使用的建筑方法有很大关系。首先，人们使用的建筑材料原本就是矿物质，如土、石、混凝土、砖、玻璃、石膏、石棉、钢材、铝和铜，以及其他几十种材料、在很多情况下，这些东西可以直接从现场获取或从附近地区获得。下层土、地下水位、表层土和现场的岩石则影响建设时说采用的开挖的方法、基础处理方法和装饰方法。现场的地形小山、山谷和坡度对于确定下雨时如何排水、确定在那个地方可能出现土壤侵蚀、哪个地方可以通铁路和公路而不必让车辆行驶在太陡峭的路面上、什么地方应该在刮风时遮盖、哪些地方应该暴露于阳光之下、哪个地方植物能生长得最好、应该把建筑建在哪里或怎样进行施工也是有帮助的。这些都是非常复杂的因素，对于设计师来说这些因素都有多种正面和负面的意义。建筑工地的个别生物因素也很重要。微生物以细菌、霉菌和真菌的形式普遍存在，它们将死去的动物和植物分解成土壤养分。高等植物如草皮、野草、花儿、灌木和树木在涵养水分、防止土壤流失、提供阴凉、调整风向以及实现其他上述功能方面起重要作用。昆虫也可以影响建筑的设计：我们必须从室内空间清除出所有叮人和污染食物的昆虫。对破坏建筑物的昆虫，如白蚁，必须采取措施让它们不敢攻击建筑结构。在规划的过程中，土生爬行类动物、鸟类和哺乳动物也有很重要的作用。人们可能只希望小鸟的歌声进入屋子，而不是小鸟本身。另外，像家鼠、野猫、浣熊、狐狸、鹿、松鼠、蜥蜴和邻居家的狗等等，在别人家的楼房里可能都属于令人讨厌的动物，但是，关在自己家畜舍的牛、羊或马，还有自家家养的狗、猫就会是很受欢迎的。新的建筑往往受到周围已建建筑的影响，这些建筑可能会以某种方式遮住工地某个部位的阳光，以不可预见的方式影响风向，干扰天然的排水方式，影响现场区域的视野及谈话的私密性等。以前的建设者留下的建筑或建筑残余必须进行清理，同时需要处理的还有与它们相关的车道、停车场、过道、花园、水井、化粪系统和地下设施。以前或临近业主破坏性的土地使用可能已经导致了杂草或土壤侵蚀等问题的出现。人为因素对环境的影响因素包括烟、气体、灰尘或化学微粒造成的空气污染、交通、工业加工、迪斯科舞厅或隔壁爱吵闹的家庭发出的噪声，以及被污水或化学品污染的地面和地下水等等。说起来令人悲伤，但设计师还必须面对这样一些事实，那就是，野外环境还包括那些损伤、损坏，或闯入那些正在进行设计的建筑物的不速之客，它们对建筑物造成的损坏常常出现在建筑还没有完工的时候，因此，对建筑物和其居住者来说是很致命的。但是，不管怎么说，这些还只是野外环境，毕竟属于那些人们可以选择或修改以便适宜于人类居住的部分。在野外环境中，有一个按时升起和落山的太阳、有四季的更替、有大致可以预见的气候、有独特的地理环境、有各种动植物、有现在和将来人类使用和滥用的历史。从事建筑设计的人们必须问自己：什么人要占据并使用这种环境？他们需要的是什么？同时还要研究他们需要的与环境所能够提供的能否协调。2 人类环境人类环境的质量这能通过该环境对身处其中的人的影响来衡量。但是人类本身，不管是从外部还是人类本身的情感来说，确实是一种不太容易让别人理解的生物；因此，对人类环境质量的评估也不是一句话就能说清楚的。即使是“这个地方是不是很暖和？”这样一个很简单的问题，人们也不可能用量化的方式简单得出答案。因为同一个人，在每年不同的季节，依据穿衣服的多少、辐射产生的温度、相对湿度和空气流动的变化，会在温度相差很大的情况下，找到具体的很“温暖”的地方。令人惊奇的是，动物，虽然其体内温度只能变化几度，则可以毫不费力地适应这种变化。因此，要想评估环境质量，人们必须先看看身体内部并了解一下它们是怎么样工作的。人体，按其最基本的机械行为来看，是一台热力发动机。这个发动机的燃料来自摄取的食物，具体说是蛋白质、碳水化合物和脂肪。在消化系统中，通过各种化学物质、细菌和发酵作用，人体摄取的食物被分解并转化成人体能够吸收的物质。而后，这些有用的物质被送到血管里，然后再输送到人体内部要使用这些物质的细胞那里。在消化过程中，废弃物和有害物质都被过滤掉或被储存起来定期排泄。尿液这要包含溶解在水中的氮化物。大便虽然主要是水，还是包括一些消化不了的纤维、矿物质，以及在新陈代谢过程中不能利用的颗粒等。人们需要正常的供水以促进体内的化学反应过程，运输反应产物，并帮助身体降温。人们还需要空气，因为在化学反应的关键步骤，也就是燃烧从食物中得到的“燃料”来保持体内发动机运行的过程中，氧气是必须的反应剂。人们将将空气吸进肺里的同时，也将部分氧气吸进了自己的血管。在人们将吸入的恐慌其呼出之前，人们已经将肺里的二氧化碳、水、燃烧后的废物等进行了混合。人们每次呼吸的时候，肺里稍少于15的二氧化碳将被更换，但是，要使身体避免缺氧或消除二氧化碳对身体的麻醉，人们必须要不停的呼吸同样的空气；这样，就必须保持外界有连续的空气供应。人体发动机运行的正常体内温度为37度（99F）,要保持新陈代谢不出故障，人体必须保持这个允许误差非常小的温度。但人类的身体在将食物能量转化成机械能量的过程中，其有用功只能达到15.人体必须释放出4倍的额外热量来保持体内温度的稳定。在办公桌前工作的成人，所释放的额外热量大致相当于一个100W的灯泡。同时一个人在走路时所释放的多余热量是他坐在桌边时的2-3倍；而在做剧烈运动时，这个人所释放的热量则能达到他坐着时的6-10倍。人体必要的降温是通过绝妙的身体机能的代谢过程来实现的。人体通过呼吸和呼吸道里水分的蒸发、对流和皮肤表面的散热、皮肤上少量水汽的散发而持续降温。人体表面的温度及其热量损耗的速度是通过皮肤的纤细血管的收缩和，扩张来控制的。当血管扩张时，身体表面附近的血液的流量就会增加，皮肤的温度就会上升，因而，向周围环境散发热量的速度也就加快。增加的血液流量是一种良好的导体，它会部分的取代接近人的皮肤表面质量很差的导体，也就是脂肪。因此，皮下组织向周围环境排放的直接热量损耗就会增加。这个通过血管收缩实现的灵敏系统可以在非常广泛的温度条件下调节人体热量所好的速度。当呼吸、皮肤扩张、皮肤散热和皮层对流产生的身体降温达不到人体散热的要求时，人体就会出汗。汗水从皮肤的毛孔中渗出，然后蒸发到大气中，蒸发的潜在热量主要由人体提供。通过这种方式，大量的热量被消耗掉；在大多数情况下，排除汗液就可以满足人体所要求的额外降温的需要。但是，出汗能否奏效主要还取决于空气的湿度。如果周围的空气非常干燥，出的汗就会很快蒸发，即使是在外部温度比人体温度高的情况下，也能够很快使身体降温。但是，当温度很高时，汗液的蒸发就很缓慢，因此，人体为了弥补降温的不足，出汗速度就会加快。这种情形可以通过加快身体周围空气流通的方式得到一定程度的缓解：流动的空气不但在蒸发汗液的时候很有效，而前它还可以加快皮肤上的对流热量损耗，特别是在空气温度比皮肤温度低的情况下。如果人体处在上述方法都不奏效的情况，身体内部的温度就会上升，直到新陈代谢的功能被损坏，造成人中风或死亡。当热量从人体很快排掉的时候，热量 的损耗在人体的后颈、头部、背部和四肢散发得最快。为阻止这些部位的热量流失而设计的服装和家具，在寒冷的环境下对人体的保温特别有效由于人体本身可以通过血管从一个部位转移到其他部位，过分热量损耗的症状有时候就很难说得清楚。如果身体的其他部位正在很快散发热量，即使穿很暖和的袜子，对冰冷的双脚也起不了多大作用。经常在野外的人们有这种说法：“如果脚冷，请戴上帽子”。这种看起来很奇怪的方法在大多数情况下都很管用。由于头部比内部器官有更高的热传导比例，因此它能够向寒冷的外界散发或交换出大量的热量。犹如一个很小的汽车冷却器却能够冷却非常大的发动机一样。人体通过降低脚和手的温度来对瘟疫和各种寄生传染病。这一过程作出反应，为的是保持关键的内脏器官在最适宜的温度运行。如果热量的快速损耗持续不停，就会出现“鸡皮疙瘩”，也就是皮肤上的体毛都竖起来以保持空气的静止，这样就可以作为皮肤的保护层来防止热量的散发。为了使人体新陈代谢产生的热量提高并达到与热量损耗相匹配的水平，人体会本能地通过交叉双臂、耸起肩膀、紧闭双腿或通过做锻炼来减少身体的暴露、保持并增加热量。如果这些手段还不够，人就会开始发抖，发抖是一种背部自觉的通过肌肉运动来产生热量的方式；如果这样还不能恢复平衡，人体内部的温度就会下降，也就是所谓的体温过低。在体温过低的早期，人可以通过吃热的食物、喝热饮料。洗热水澡或桑拿浴直接增加热量；但是，在这个过程的后期，如果体温持续降低导致昏迷，人就可能因此而失去生命。人体处于热压之下并不舒适。过多地出汗让人感觉不舒服和烦躁不安。产生鸡皮疙瘩和发抖也一样。人体太长时间的过热或过冷会导致疲倦加剧或抗疾病能力减弱。因此，适宜的人类温度环境应是：在这种环境下，人们基本上能够以需要的速度散发出多余的热量，同时又不需要动用很剧烈的热量控制机制来加以控制。除了对食物、水、新鲜空气和适宜的温度条件的要求之外，人类对环境还有其他方面的要求。最重要的是要有充分的卫生条件。人体是一个神武有机体，极易受多种细菌、病毒和真菌的攻击。人的皮肤、呼吸系统和消化道都是这些微生物最适宜的繁殖环境。人类对环境最基本的卫生要求包括：食物和饮用水不能受到微生物的侵害；要及时清除并处理排泄物和剩余食物以避免疾病的发生；要有足够的通风将空气传播的细菌和湿度带走；要有足够的阳光使环境干燥并给环境消毒；在建筑物内不能有带病毒的啮齿动物和昆虫；要有洗涤食物用具、盘子、皮肤、头发和衣物的设施等。卫生设施的缺乏可能导致人类付出巨大的代价：通风不好会引起肺结核和呼吸道疾病；污染的食物和水会导致肝炎和伤寒；昆虫携带的病菌会给人体带来各种疾病，包括湿热伤寒症、黄热病、痢疾、昏睡病、脑炎、瘟疫和各种寄生传染病。这些还只是一小部分例子。眼镜和耳朵是人体最重要的感觉器官，它们对环境有自己的要求。直接观看太阳、在阳光普照的雪地观看的时间太长或观看浅色的沙滩时间太长，人的眼睛都可能受到损伤。如果人的眼睛要看一个黑暗背景下很亮的物体，人的视力就会出现困难，眼睛就会感觉疼痛，反之亦然。在照明不足的情况下，人看东西就会很难或很不准确。在照明条件微弱的情况下，人的眼睛可以作出相应的调整，但调整的机制运行很慢，常常需要好几分钟；人类之所以有这种机能，可能是为了让自己在黎明或黄昏的时候能够看见东西。耳朵的特性也有些类似；如果声音过大，耳朵可能会受到损伤，特别是当耳朵长时间处于过大的噪声之下往往会出现此类情况。在声音很低或噪声很大的时候，人们要听见想听到的声音的确是很困难的。但是，人的眼睛和耳朵有很大区别：人们闭上眼睛时几乎可以与所有视觉刺激隔绝，但是，人们并不能轻易的让耳朵停止活动。人们则必须挪到更安静的地方。人体为了移动、工作、玩耍或仅仅是为了保持其肌肉弹性、骨架的活动及通过活动保持心肺功能的正常运转，就需要一定的活动空间。即使是在休息的时候，为了依次减轻身体各个部分的负担，放松身体，人们的身体也需要来回翻转。在身体运动的时候，身体的柔软部位需要保护以免受到伤害。人的脚下，需要有平平的表面以避免在活动的时候损害踝骨或被绊倒。在不同表面上移动时，为了在坠落时没有太多危险，人体需要帮助，需要有东西阻止人的身体坠落到硬物表面的边缘。坚硬或尖锐的物体必须从人体活动的空间范围移开，以避免人的身体受伤。火及热的物体必须远离人娇嫩的皮肤。人体要免受下坠物体、爆炸、有毒物质、腐蚀性化学品、有害辐射及电击的侵害，上述东西可能导致人的严重受伤或死亡。人类文明的环境需求知道目前，我们所思考的一直是把人体作为一架在适当的条件下才能正常运行的机器。但是，人当然远非一架物理机器可比；人类的很多特性是通过社会活动才产生的，这就是人们在创造、成长和享受生活的过程中与他人进行联系和交换。在最基本的个人层面，每个人都要有一个可以地方睡觉，有保持个人卫生的最基本的设施，有水源、食物源和做饭的设施。但是，大部分人都是家庭的一分子，其所生活的地方也不是那么孤立。它们生活在一个叫做家的地方。家庭生活要求有生儿育女和养育孩子的地方。在家庭里，准备食物的和进餐成了一个很精细的过程。家是一个享受的源泉、一个取得身体营养和在不同层次进行社交的场所：诸如追求嗜好、学习、写信、清扫和修理物件，以及管理财政事物等等。家还是一个玩耍和招待朋友的场所。家也是人们摆放帽子、大衣、外套、盘子、书籍和其他个人财产的地方。家应是一个安全、保险、熟悉的地方，应该充满人们生活中使用的东西，在有些时候应该是封闭的和私密的；而在另外一些时候它又应该是开敞和外向的，依据具体而定。出了家门，人们还要求有许多其他的地方。人们需要工作的地方车间、仓库、市场、办公室、制片厂、宿舍、实验室等等。在上述的地方，人们设计、生产和运送文明的产品。每种产品都要满足人们的某种需求，还要有进行这些活动的特别要求等。人们还需要各种聚会的地方，如人们礼拜的地方、锻炼的地方、玩耍的地方、娱乐的地方、观看有趣与美丽事物的地方、实施政府功能和教育的地方等等。在这些地方，一次要接待许多人，同时还要满足人们的各种要求。人类社会同时也意味着人类的迁移。人们需要到处走动以享受城市和乡村的各种愉快的生活。因此，就必须建立人们移动的网络。从每间房子的门开始，人们要建立链接各个门的走廊、楼梯和电梯；要建立连接建筑和野外的进口；要建立连接进口的步行道、大街、大路，以及长途运输旅客和货物的系统。这些建筑又要求有明确的共用道路、人行道、车辆、转运站以及人们秒度斤亿 履行目的地信息查询场所。高质量的人类环境要求常常是多种多样并前令人鼓舞的，它们包括生理和社会方面的要求，以及更难定义的心里要求。综合起来，这些要求构成一个在自然界不存在的地方。野外环境对人类生活和文明来说变数太大、太极端、太具破坏性、太不稳定，并前太不友好了。在人类发展的过程中，人类已经学会不仅要寻求天然地形所提供的避身场所，而前已经学会制造人工的、大自然不能给予的、更持久和更舒服的栖身环境。3 庇护所的概念庇护所在其最基本的意义上来说并不是人类的发明；它是人们本能所追求的东西，这一点跟其他动物没有什么区别，因为这个世界并不是事事都是根据人类的心里和社会需求量身定做的。在炎热的夏天，人们都想坐在树阴底下或呆在瀑布水帘的近旁；而在寒冷的冬天，人们就会本能地在各种地形背风的一侧，特别是那地方再有一缕阳光的情况下。很有经验的野外旅行者，在一年中的任何季节，在选择晚上铺睡袋睡觉的地方的时候，总是要避免选择低洼之处或山谷之中，因为这些地方在夜里会成为冷空气和潮气的行风道；动物也是一样，它们经常在地势较高的地方睡卧，很可能睡在向东的坡上，为的是早晨的太阳能够将自己唤醒。在农耕社会，人们聪明地利用天然地形来寻找避身之所。人们选择建筑地址的时候，往往要考虑其避身的质量，包括方向、地形、树木和植被以及水源等因素。在北方气候条件下，面向南方地势较高的地方往往都被用来种植最关键的作物。农民从自己的切身体验知道，秋天最早的霜冻和春天最后的霜冻都发生在地势最低的地方，南坡的农田所得到的阳光强度要比平地和北坡的农田高。在可能的情况下，乡村小镇总是坐落在河流与泉水下风向阳的坡上。人工建造的庇护场所都是通过这种对地形的巧妙利用，如栽种一颗有遮阴作用的树木或一排挡风的灌木来实现的。一道用石头砌起的简单独立的饿墙，通过墙体及其热容量，在大热天可以在其北面创造出一片阴凉的区域，而在冬天，则可以在南边创造出能够享受温暖阳光和风吹较和缓的区域。墙体能保持一些热量，并在日落之后逐渐将热量扩散到其所庇护的居住场所。铺上石头或木地板就会使房子更干燥，单向倾斜的房顶将避免房子积雪或积水。东西方向的墙壁能提高房子的防风能力，同时，对冬天的阳光射入也没有多大的影响。夜间，如果在这个简陋的房子门口生火，既可以直接也可以间接通过墙壁的折射温暖人体，还可以通过墙体的石头吸收一小部分热量，或在火熄灭的时候调节房间内的温度。每个人都可以很容易想像出对这种简陋庇护所的改进步骤：如在天黑的时候或多云的天气使用纤维或毛皮封闭敞开的一面，将炉火移入室内等。多数原始建筑形式都是以类似的方式演化的，这些演化方式进一步发展交融并最终导致了现代建筑技术的产生。当然，现代建筑比这个原始例证要复杂得多。但是，毫无疑问的是，人类祖先每一次对庇护场所的真正改进，在开始的时候都是一种奇迹。奇迹随后演变成标准的做法，而后，被更大的超越所取代。一代人眼中最舒适、最方便、最标准的房子，在后一两代人看来就可能不合乎标准。人们现在对建筑的要求越来越多，从某种意义上说，现在的建筑已经不是严格意义上的“避身场所”了。它们还能够提供水源、清楚垃圾并提供机械工具使用的能源。实际上，人们的建筑正在变成一种综合的和支持生命的机制。人们现在