UIUC建筑大一惊艳课设！“几何动词+动态响应”打造共生建筑装置！

今天我们邀请了就读于

UIUC（伊利诺伊大学香槟分校）大一建筑学

专业的杜同学来分享她的设计作品：Rite of Spring(春祭)。

被课程教授纳入私人收藏，作为“建筑与自然共生关系”的代表案例

，打破“低年级作品难出精品”的刻板印象。

杜同学把季节性洪水、候鸟迁徙甚至龙卷风路径全塞进了作品里，用“

几何动词

”--

bend, fold, rotate演绎了一场建筑与自然的共生仪式

。

当龙卷风轨迹、折叠卡纸和原住民浮田系统‘激情联动’，会摩擦出怎样的建筑火花？

Rite of Spring (春祭)

作品获奖：

被课程教授纳入私人收藏

作品关键词：

概念设计，数据分析，可持续建筑，可动装置，湿地重建，生态环境，生命轮回，建筑插画

项目作者

杜同学

本科：伊利诺伊大学香槟分校

建筑学

在正式介绍之前，我们先来看看这份项目图纸：大家觉得这份设计作品做得如何？快来评论区发表你们的见解吧！

01

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设计说明

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Instructions

仪式虽重复，但它有别于日常生活的琐碎——它是被称为“生命”的一切事物的律动背景。

《春之祭》是一组位于伊利诺伊坎卡基湿地的可动装置构建，旨在与不断变化的自然景观共生。

这些结构会随着潮汐、风力以及迁徙路径而发生变化。它们既非完全自然，也非纯属人为，通过对湿地时间性变化的框定，呈现出一种“活着的仪式”。项目试图重构和再生一种本土空间形式，以对抗多年来坎卡基河流域所经历的人为改变，扰动，与侵害。在视觉表达上，我通过更为平面的建筑线稿插画强化了设计的故事性和背后的想象力。

项目虽尚未参赛，但已被授课教授收藏，作为探索“建筑与自然共生关系”的代表作品之一。

 场地背景 

坎卡基河发源于印第安纳州，穿过广阔的湿地与农田，最终汇入伊利诺伊河。项目所在地处于坎卡基河中下游的湿地地带，曾是丰富多样的生态栖息地，同时也承载着原住民的历史与文化记忆。随着工业化进程的推进，该地区经历了人为河道整治、湿地排干和农业扩张等一系列环境干预，导致生态系统的破碎与原住民文化空间的丧失。如今，

该场地仍保有季节性洪泛区、迁徙鸟类通道以及原始植物群落，为重新激活人地关系、探索共生设计提供了独特的契机

。

· 场地卫星图像

 项目背景 

各类机械装置一直驱动着美国的扩张与资源开采，这些大大小小的装置被不断发明和设计，用以改变并重塑土地的面貌。我的设计试图扭转可动装置本身背后所诠释的意义，不再将它们视为单纯的控制与改造工具，而是赋予它们与自然共生、回应环境变化的能力。我们通过三个最基本的几何变化动词（

bend, fold, rotate, 用电脑建模和手工模型的方式形成九个不同的零时可动构建设计

）

·

· 

设计初期构造图纸与模型——河道净化人力小艇习作，回应湿地修复方式的想象，也是对河道尺度与动线的参考练习。

· 

建筑装置设计的最终手工模型

该组概念模型设想在春季高水位时期于低洼湿地地带“生长”与“浮现”，其构造可依据所处位置——水面、湿地地基或树冠之上——呈现出不同的空间形态与功能响应。它们或垂直矗立、或水平漂浮，既可成为鸟类的临时栖息地、水生植被的庇护装置，也可转化为空间性的观景点或漂浮农艺平台。

 目标策略 

本项目的设计目标是在

人为干预与自然自愈之间建立一种动态平衡

，通过引入“

可动建筑

”的逻辑回应坎卡基湿地的水文变化、生物迁徙与季节更替。我希望构筑物不再是静态占领土地的实体，而是成为生态节律的参与者与记录者。

·

坎卡基河岸原生态样貌

 项目特色 

·时间性嵌入：

设计以水文与生态周期为驱动，构建“会动的建筑”，回应湿地一年内和几十年间的自然变化，打破建筑对地貌静态依赖的传统认知。

·生态动词构造法：

通过“bend, fold, rotate”等基础几何变形语言，建立起装置与水文变化之间的动态联动机制，形成九种原型，最终筛选三组进行深化。

·跨尺度表达：

项目从地貌尺度的未来演化推演，到构件尺度的结构研究，层层递进，构建出一套时间—空间—结构一体化的生态设计逻辑。

我基于河岸生态系统与人类活动尺度叠合创作的手绘作品，图中不仅呈现了中西部地区常见的龙卷风路径与气流动势，也融入了有关授粉行为、植物传播与季节迁徙等生态机制的可视化，埋下了项目“仪式性”的伏笔。

02

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设计过程

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Process

 调研阶段 

设计初期，我深入研究了坎卡基湿地的生态系统，在谷歌地图上收集了坎卡基河的地理样貌和用地信息，发现这是一个主要围绕农业开发的地块， 河流两岸的湿地生态已被大面积侵蚀。同时，我系统整理了坎卡基河流域的生态循环节律，归纳出三种核心“循环”机制：一是

水位的涨落节奏

，全年通常出现五到六次显著高峰，在旱季则骤降；二是受

气候影响的季节性雨量变化

；三是

迁徙动物的周期性移动路径

，尤其是候鸟。

·

坎卡基河流域测绘图（引自 The Kankakee River: Yesterday and Today, Ivens et al.）

为了总结出项目的功能和最初形态我也参考了

美国地质调查局（USGS）

对坎卡基河于2024到2025的水位的监测记录，通过全年水位的记录和湿地生物群的迁移记录，我推演出装置在不同水位状态下的空间形态与使用方式，使其能够在全年动态环境中实现功能转换，真正实现与自然节律的协同生长与共存。

我基于美国地质调查局（USGS）提供的2024–2025年度水位变化数据，绘制了一张展现水位动态与建筑装置交互关系的图纸。图中呈现出装置在不同水位状态下所展现出的空间形态与功能转变：在低水位期，装置更接近地表，承担如人行停留、湿地观察等基础功能；中等水位期，部分结构悬浮或漂浮于水面之上，形成半开放的活动空间，并且只对湿地里的鸟类开放，是零时的自然栖息地；而在洪水高峰期，装置则变成动物们在涨水期间筑巢所需的“垫脚石”。这些功能的变化同时又正好对应了动物迁徙周期和人类的参观需求。

 形态模拟 

我从三个最基础的几何变形动词入手：bend（弯曲）、fold（折叠）与rotate（旋转），将它们视为“动作语言”的基本单元。通过

电脑建模与手工卡纸模型实验的双重路径

，我发展出九种基于这三类动作的临时可动构建原型。它们分别模拟了自然中的动态过程：例如水位上涨带来的浮动与淹没、水流冲击下的结构收缩与展开、雨量剧增时的表皮扭转与排水适应，以及树木枝叶随风生长、舒展、形成独特树冠空间的状态。

我设计了九种不同类型的可动装置，它们

分别对应自然环境中的几种关键生态现象

，包括潮起潮落、鸟类迁徙、树木的生长延展、鱼类产卵行为、河狸筑巢、水位涨落、雨水汇集与消退。

 构图构思 

在设计的第三阶段，我以一幅

双联画

（dyptich drawing）作为核心媒介，不仅用以呈现从九组构造原型中精选出的三种设计方案，更作为一种具象与抽象并存的“时间场”展开叙事。这幅图纸既描绘了

季节性的周期变动

：如候鸟迁徙与潮汐水位的起伏，也记录了一个更线性、持续性的生态演变进程，即坎卡基湿地在未来数十年或三十年内可能经历的再聚集与再生过程。

图面将短期自然波动与长期人类影响集为一体，描绘出建筑在动态环境中不断重组、生长、融合的状态。我设计的装置被设想为夸张聚集的生态单元，它们在时间的推动下，不断繁殖与扩张，最终成为湿地新秩序的一部分。

·

初期构图草稿

 着手绘图 

出图的过程很坎坷，我用

Rhino

去完成了大量的建模工作，以模拟自己选择的地块的原本地形为主，为了凸显30年后的变化，我同时也改变了南岸的地貌，让洪水突破原有的河道边界，涌入曾被用于农业开发的土地，逐步侵蚀、切割并重塑为一系列不规则的岛屿与漫滩区。这种“破坏”并非纯粹的灾难想象，而是对未来生态自我修复与再生潜能的空间预演。

在这个跨越时空的地貌上，我挑选了

三组在前期推演中最具表现力与适应性的构造设计

，并将其植入这片不断演化的湿地系统中。一开始，这些建构以松散的姿态分布在水陆交界处。在时间的推进中，它们逐渐汇聚、繁衍，形成一种由装置“自发聚合”生成的新型聚落。这种空间逻辑既呼应了自然界中生物社群的演化方式，也是一种对人类聚集地在未来自然系统中所扮演角色的再思：

非主导者，而是大地愈合演化的推动者

。

·《北方的“大沼泽”——坎卡基流域的历史与生态变迁》

探讨了坎卡基湿地的历史生态演变、人类干预影响及其恢复潜力，为项目提供了重要的人文与自然背景参考。

03

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成果及意义

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Outcome

为了更清晰地传达我的设计概念，我最后完成了一系列示意图纸与手工模型，帮助观者理解建筑与自然之间的互动关系。首先，通过建筑插画与场景图，我以

叙事性

方式描绘了从人类过度开发到自然自我治愈的时空过渡，表达了空间与生命轮回的内在联系。

其次，九个轴测图分别展示了

九种可动装置在不同自然情境下的尺度、构成方式与环境嵌入逻辑，每一个装置都回应了特定的自然行为

（如鸟类迁徙、水位涨落等），帮助理解其空间姿态与群落组织方式。最后，通过装置手工模型，我试图在物理空间中呈现这些装置在不同角度下的光影变化与结构特性，强调它们在实际环境中的动态响应与生态适应能力。

·主要展板

·策展空间

04

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问与答

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Q&A

 Q：请问同学是如何决定作品主题的呢？ 

A：其实，除了对建筑本身的兴趣，我一直也对自然地理与数据可视化抱有浓厚的好奇。在研究湿地地貌与水文变化的过程中，我开始接触大量与气候、水位、生态迁徙相关的可视化资料。随着不断深入，我被其中一种“周期性”的表达深深吸引——水涨水落、候鸟迁徙、植物枯荣……这些看似微小却持续发生的自然现象循环往复，就像是一场延申向永恒的仪式。

项目名称《春祭》（Rite of Spring）其实也借用了

斯特拉文斯基的音乐作品

，它是一首充满冲突与生命力的乐曲，讲的是春天来临时大地苏醒的仪式。我觉得这恰好和我想表达的建筑状态“一种非静止的、有节奏的、生生不息的存在”形成了某种隐喻上的重合。

·

名称《春祭》（Rite of Spring）借用自斯特拉文斯基1913年芭蕾作品，象征自然节律中的原始能量与循环仪式。

 Q：你的项目设计作品中个人最满意的是哪里呢？

A：我认为，最成功的地方莫过于确定对于“生态”建筑的切入点。我们常说

生态建筑

，但它往往局限于节能、绿色材料或被动式设计等技术维度。但是其实很多永恒的建筑是不需要一个外部驱动装置的，

它们自身的形态就可以很好地完成一项功能

， 我在新疆旅游的时候，经常看到一些传统的“坷儿井”，能够在高温的沙漠中保持非常低的温度。我在想，如果我的设计也可以这么简洁而持久就可以了。我认为将季节性循环引入建筑的形变本身就是一种非常美丽而简洁的（如同数学公式一般的）设计思路。

有趣的是，在构造研究阶段，

我脑洞大开地将基本的动词当作舞蹈一样的结构运动逻辑

。比如我有一个装置，是通过水位的上升带动轻质结构的展开，就像树叶在水面展开一样，这种非常微妙的物理触发机制带来了极大的功能性，可以促使水上农田的发展，而这恰好也是湿地原住民最朴素、最环保的生存方式之一。也让我意识到，建筑不一定要巨大或高科技，它只要对自然诚实地“动起来”，就已经是最打动人的表达。

 Q：对于场地研究和调研，有什么可以分享的嘛？

A：我不仅利用传统的资料收集，比如查阅

美国地质调查局（USGS）提供的水文监测数据

，还结合

谷歌地图、卫星提供的矢量数据

以及

历史文献

，力求从多维度了解场地的地形、水文、植被和生态系统状态。

Shaded Relief（阴影地形图）

通过模拟光照条件下的地形起伏变化，使我能够直观识别坎卡基河两岸的高程差异、水流冲刷路径与低洼易涝区的分布。在分析中我发现，尽管人类长期的干预——尤其是河道的人工拉直与整治——使得主河道变得更加线性和平滑，但在其周边仍然不断出现一些不规则的自然支流与漫滩冲沟，这些“偏离整治逻辑”的微观地貌迹象，显示出河流在尝试自我修复与重建流动路径的生态潜能。这一发现为我后续的设计策略提供了重要启发：建筑介入不应再试图“控制”自然，而应成为一种顺应地形水文变化、与自然共同调节节律的灵活系统。

·

我制作的Shaded Relief 地形模型可视化

而 NDVI 数据则反映了植被覆盖的密度与健康程度，揭示出生态恢复与退化的动态过程。

通过叠合这几组数据，我发现某些河段的 人工干预明显减少了地形多样性与植被密度，而在另一些尚未高度开发的区域，地貌起伏与植被繁茂程度呈现出高度相关性。

·

我制作的NDVI（归一化植被指数）和湿地范围测绘图的比对

通过两者比对，我发现许多生态状态良好的高 NDVI 区域正好落在现存或历史湿地范围之内，这说明这些区域即使经历了人为开发，仍保有一定的生态恢复能力。而反之，也有部分湿地划定区NDVI值偏低，反映出由于排水、农田化或地表扰动等原因，生态系统已遭破坏，呈现“地理上湿地，生态上退化”的现象。这一发现提示我，在设计表达中应

优先选择那些具有较高 NDVI 值的湿地过渡地带 作为结构介入点

，突出这些地方和人类的动态互动。

·

在河边的过渡地带通常是最有生态潜力的，因此，我也会在图像中突出这一点。无论是浅滩还是芦苇丛，都是最具有生物多样性和植被多样性的地方

一个有趣的发现是，坎卡基河流域不仅承载丰富的自然生态，更有深厚的文化记忆和原住民的生活痕迹，这让我意识到设计不能仅仅关注自然，还需要回应人文历史，我在另一节课中学到了有关于美国原住民的居住区的调查，发现无论从生活方式还是空间布局来看，他们更加重视“随风而生”的生活态度，强调顺应自然的节奏和变化，而非强行改造或控制环境。这种以

尊重自然、适应自然

为核心的生活哲学，深深启发了我的设计思路，让我意识到建筑不仅是物理空间，更应成为一种原始有机的文化载体。

·

基于原住民使用的“浮田系统”的想象与重新设计

 Q：通过该设计你想达到怎么样的一个目的呢？

A：项目中最打破常规的一次尝试，是我在表现图阶段大胆改变了原本的地貌。为了突出湿地未来三十年的演化潜力，这是我接触了一些地理知识和数据后所尝试的一个巧思，因为作为建筑装置的设计者，我们很少去考虑我们负责的地块，或者site在几十年，甚至上百年的变化,我们总是认为所有的东西是永恒的。但我在这个项目中意识到，

真正具有生命力的地貌，从来都不是静止不变的。湿地会涨落、河道会偏移、田地会消失。

过去我们总以为“site”是一个固定的、等待建筑填入的空白白纸，但其实它是一种正在进行中的过程。我试图强调的“仪式性”，其实不仅仅局限于季节更替、潮起潮落这类短周期、局部化的自然节律。它更是一种

跨越时间尺度的空间态度

，我时不时要问自己：

在不久的将来，建筑是否能够嵌入一种更长远的地貌演化节奏之中？

·《假想河流的蜿蜒地图》，Harold Fisk，以多重色彩描绘不同时期的蜿蜒河道，表达河流在自然状态下不断迁徙、冲刷与复线发展的动态过程。

 Q：在整个项目中运用到了哪些设计工具呢？

A：在项目初期，我采用了多种工具进行场地调研与分析。首先，通过谷歌地图的历史影像比对不同年份的卫星图像，我观察到了湿地演变的趋势以及人类干预的痕迹。同时，我运用了地质调查局（USGS）2024–2025年间的开放水文数据，来决定我设计的尺度。最后我运用了

ArcGIS Pro 

对坎卡基河流域地形进行了数字高程模型（DEM）的分析与可视化。这一步骤为我理解地块的时序变化和设计的嵌入策略奠定了坚实基础。除此之外，我还在原始DEM和Landsat矢量模型的基础上，进行了NDVI（归一化植被指数）和Shaded Relief（阴影地形）分析，进一步深化了对生态与地貌的认知。我始终认为，这些数据集锚定了我最初的设计切入点和方向。

手绘是我快速形成模型方向和构图的一大工具，我在

做建筑模型之前，都会先大概手绘

，以确保概念方向和建模形态的吻合。之后，我

又通过各种手工模型来确定设计在现实世界的可行性质

。

·

我的初期手工实验模型，用于测试纸张在拉力之下的弯曲程度

我自己非常热爱学习各类软件，也愿意分享所学。在项目过程中，我

经常帮助同学解决 Rhino 和 Illustrator 的技术问题

，也曾

为我们 studio 的 TA section 做过演示与教学

，帮助大家提高图面表达与建模效率。这种分享的过程，也是我最享受的一部分。

 Q：这个项目还有什么地方想要进一步深入的吗？

A：我认为，作为一个大一的期末作品，这个项目还有许多值得进一步深化的空间。项目中的动态响应机制还可以结合物理模型，进一步验证其实际可行性和性能，我认为我的一些设计猜想还存在于理论的阶段上，下一步，我认为可以对装置所用的材料和内部结构再次深化。或许可以引入一些、竹材、编织结构，甚至是竹筏的构造方式，以提升设计的可行性。

【优秀课设专栏-设计视界】

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