淺析現(xiàn)代建筑設計與自然元素的結合——以自然光為例

吳維維

武漢理工大學，武漢，430070

一、引言

自然光為自然元素的一種，是最常見的可再生資源，而被人類廣泛使用。自然光也是現(xiàn)代建筑和建筑設計必不可少、高度重視的特別元素。在現(xiàn)代建筑設計中合理有效地利用自然光，減少能源消耗、降低運行、維修、管理成本，是現(xiàn)代及其未來建筑師必須重點思考和研究的問題[1]。將現(xiàn)代建筑與自然元素高度結合，對人類而言，是生活與居住要求的滿足，也是促進可持續(xù)發(fā)展的重要手段。

二、現(xiàn)代建筑設計與自然光高度結合的必要性

隨著社會的不斷進步，建筑業(yè)也在不斷發(fā)展，建筑設計的理念也在不斷革新變化?！耙匀藶楸尽笔墙ㄖO計的核心?，F(xiàn)代建筑與自然光的高度結合是設計充分考慮人對建筑的要求，也是以人為本理念的具體體現(xiàn)，因此現(xiàn)代建筑融入自然光是非常有必要的。

1.人對自然光的依賴

（1）生理需求。自然光是人類重要的生理需求之一。首先，自然光的存在是人看到客觀事物的必要條件，客觀物體通過光的反射進入人的視網(wǎng)膜，從而形成影像；其次，自然光的變化，如白天黑夜，左右著人的生物鐘，安排了作息時間；再次，自然光幫助人體形成維生素以及其他營養(yǎng)物質(zhì)，能夠提高人的健康水平；更次，太陽光中的紫外線可以殺死病毒以及細菌。

（2）心理需求。自然光也是人類不可或缺的一種心理需求。自然光的存在遠遠早于人類，從人類誕生到現(xiàn)在，光就一直伴隨著人類，光是人類心理活動中不可缺少的一種物質(zhì)。當人呆在黑暗中，可能會產(chǎn)生恐懼、驚慌、失落等心理情緒，這時候的人渴望光，這是因為光能帶來安全感和自信心。

（3）象征意義。遠古時代，人類對太陽、月亮、星星以及閃電等會發(fā)光的物象頂禮膜拜，于是這些發(fā)光的物體就被賦予了一定的含義，就如太陽象征勇敢、激情、光明那樣。遠古人類用光，也就是用火來驅逐野獸，保衛(wèi)安全，從而促進了自身的進步。將自然光賦予象征性意義已成為各國重要的歷史文化，因此也是中國傳統(tǒng)文化的重要內(nèi)容。

2.自然光對現(xiàn)代建筑與建筑設計的意義

（1）調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。自然光對調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境有著至關重要的作用。當自然光進入室內(nèi)，能夠增強明亮度，這對缺少陽光照射的建筑，作用更為重要；自然光還能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。隨著四季的變化，人類對室內(nèi)溫度的需求也在變化，特別是在寒冷的冬天以及高緯度地區(qū)，自然光的利用特別重要。緯度較高的地區(qū)，因為冬季時間長，在以往，人們主要是通過燃燒煤炭或者木材來獲取溫度，這樣常常會引起一氧化碳中毒，危害生命。就現(xiàn)代建筑而言，在高緯度地區(qū)，房屋設計基本上是將自然光作為調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的主要手段。

（2）能夠推動建筑技術的發(fā)展?？茖W技術的進步不斷改變著建筑設計的方法和材料的使用。自然光的利用是建筑技術的進步，重要的是能夠改變以往落后、耗能的不良行為。自然光與現(xiàn)代建筑相結合，符合低碳節(jié)能理念和可持續(xù)發(fā)展策略，能夠加快社會發(fā)展的步伐。

3.將自然光應用于現(xiàn)代建筑之中

當代社會是鋼筋混凝土包裹著的時代，如何在枯燥的現(xiàn)代建筑中創(chuàng)造良好舒適的工作、居住環(huán)境成了現(xiàn)代建筑設計著力的重點。隨著人們對環(huán)境資源現(xiàn)狀的深入了解，對工作、居住環(huán)境的要求也越來越高。在滿足了基本的工作、居住條件之后，鋼筋混凝土結構的工作、居住環(huán)境不再是人們追求的目標，回歸質(zhì)樸與自然成了人們選擇工作、居住環(huán)境的主要根據(jù)，采用自然光的建筑已經(jīng)受到了人們的推崇[2]。

（1）自然光應用于建筑內(nèi)部。自然光作為人類不可缺少的物質(zhì)，就是生活的必需品。自然光與建筑空間共存。人類如果能夠將自然光很好地運用于建筑內(nèi)部，那么建筑就會擺脫鋼筋混凝土的束縛，更好地融入自然環(huán)境之中。自然光應用于現(xiàn)代建筑內(nèi)部主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

其一，自然光與建筑內(nèi)部的功能。建筑功能是人們選擇住房時的首要條件。自然光能夠有效地優(yōu)化建筑內(nèi)部的功能，有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度、濕度甚至建筑內(nèi)部的結構與布局等。自然光直射的房間可以設置成客廳，于是就有了明亮、寬敞的效果；背光的房間則可以作為雜物房，用于儲藏物品。

其二，自然光與建筑的內(nèi)部結構。房間受自然光照射時間的長短、照射面積的大小等都會對房屋的內(nèi)部結構產(chǎn)生影響。合理掌控自然光的分布，可以使內(nèi)部的結構更為合理，而有助于住房的自然、環(huán)保、舒適。

其三，改變建筑的細節(jié)。建筑自然采光是最為常見的方式。在緯度較高的地區(qū)，由于寒冷時間長，建筑的門窗大都面向太陽，盡可能多地接收陽光的照射，提高室內(nèi)的溫度。在東京或香港這樣的大都市，低矮房屋的光源被高層建筑所遮擋，便改為屋頂采光（見圖1）。

圖1 屋頂采光

（2）自然光應用于建筑外部。

其一，自然光與現(xiàn)代建筑外部形體結構的關系。建筑外部形體結構必須根據(jù)自然光照進行設計，自然光的強弱、照射角度等都影響著建筑的外形。在赤道地區(qū)，由于長時間受到太陽光直射，光照強烈并且時間長，建筑外部主要是用木頭、稻草等材料制作；在中國傳統(tǒng)民居中，中庭是將自然與建筑融合的范例。在中庭空間采用自然光線，利用自然光的漫反射，借助四季更替和朝暮實施自然改變。光與影的交織，形成似透非透、虛實對比、變化多端、生動活潑的效果，完全打破了置身于六面盒體空間中人所受到的封閉約束。北京四合院可以說是利用中庭采集自然光效果最為典型的建筑；著名建筑師安藤忠雄在1975年設計的住吉長屋（見圖2），對外沒有一個窗戶，而是利用中庭引入自然光使室內(nèi)變得明亮通透。為適應采光的需要，建筑會呈現(xiàn)細長型、正方形、圓柱形等外形，這就有力地說明了自然光對建筑外部造型有著重要的影響。

其二，建筑外形設計與自然光的采集。建筑外形的設計與自然光的采集有著密切的關系。即使建筑由簡單到復雜、由低矮到高大的發(fā)展，但外形與自然光的采集卻始終只有兩種形式，也就是簡單式與復雜式。

圖2 住吉的長屋

第一種，簡單式。簡單式采光主要是借助前窗、側窗以及頂窗，因此設計較為簡單，反映在建筑外部就很單一。例如福建地區(qū)的土樓，以圓柱形為主，建筑中空，采光就主要依靠中部的空間。

第二種，復雜式。復雜式采光使用了先進的技術與設備，主要出現(xiàn)在高層建筑中。這一類建筑通過設置采光井、利用技術將光源引入建筑內(nèi)部。其供配電系統(tǒng)則是利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的依靠外接電源的方式。

三、自然光與建筑材料的關系

1.透明材料與自然光。

玻璃是當下建筑透明材料中最為典型的一種。玻璃具有透明性，無論是用在建筑的內(nèi)部還是外部都是非常好的材料，自然光可以透過玻璃照射進室內(nèi)，帶來亮度和溫度；玻璃有多種顏色，在建筑外圍中，利用彩色玻璃，通過自然光的照射，能夠將建筑變成五顏六色，因此添加了建筑的色彩和美感。

2.不透明材料與自然光。

不透明材料主要是指建筑中的磚塊、大理石等物品，這一類材料反射自然光的能力非常弱，卻具有良好的吸熱蓄熱功能，起到了保溫隔熱的作用，如陜西地區(qū)，因為緯度高，冬天氣溫低，為了抵御寒冷，房屋的墻體都特別的厚，墻體吸熱性能好，保溫作用也強。

3.半透明材料與自然光。

半透明建筑材料在與自然光的結合中，起到了削弱自然光與散射自然光的作用。一般情況下，廁所的門窗玻璃、辦公室的門窗玻璃等大都采用的是磨砂，這種半透明的玻璃能夠削弱光的穿透性，從而保護了人的隱私。

四、結束語

綜上所述，現(xiàn)代建筑與自然元素結合是當今建筑發(fā)展的必然趨勢，也是人們要求建筑自然、舒適的必然選擇?，F(xiàn)代建筑設計有效地利用自然光，不僅實現(xiàn)了低碳節(jié)能、滿足了使用者使用的需求，而且還能夠推動建筑業(yè)的進一步發(fā)展。本文探討了現(xiàn)代建筑設計中自然光的應用問題，目的是要為今后的建筑設計融入自然元素提供參考。

[1]徐純一.光在建筑中的安居[M].北京:清華大學出版社，2010：9-10.

[2]余學偉.傳統(tǒng)文化在現(xiàn)代建筑設計中的應用[J].美術大觀，2012（06）：153.