淺析自然光在建筑設(shè)計中的作用

摘要：隨著人們生活水平的提高，以及照明產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步，綠色照明設(shè)計已受到越來越多人的推崇。自然光作為最主要的綠色照明方式，在照明設(shè)計中凸顯著重要位置。本文將以自然光為論述點通過對自然光的理解，自然光在建筑中的組織作用，并結(jié)合具體案例來闡釋自然光在建筑照明設(shè)計中的無可比擬性。

關(guān)鍵詞：自然光 采光 組織作用 塑造

中圖分類號：TU-8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2015）09-0132-02

美國現(xiàn)代建筑師路易斯·康曾經(jīng)說過：“自然光給予空間特性，自然光給予建筑生命，因為建筑藉由光的環(huán)境照射而產(chǎn)生生命?！庇纱丝梢娮匀还庠诮ㄖh(huán)境中所體現(xiàn)的重要內(nèi)涵。在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，自然光在建筑環(huán)境的構(gòu)成上，無論是以何種形式呈現(xiàn)，都應(yīng)該將其與建筑環(huán)境統(tǒng)一看待，進(jìn)而來追求建筑的形體和色彩氛圍?，F(xiàn)如今，建筑設(shè)計較少全面的分析自然光對于建筑照明的作用，自然光往往以附屬形式存在，欠缺對建筑與自然光兩者的整體考慮，單純?yōu)榱俗非罅炼榷O(shè)計，從而破壞了自然光所烘托的建筑意境。本文試作論述。

1自然光

對于自然光更加明確合理的理解有助我們更好地分析其在建筑設(shè)計中所體現(xiàn)出的特點。通常意義上講的自然光是與人工光相對立的，自然光包含兩層含義，一是可見光，二是不可見光。可見光指的是波長在380nm至760nm的光，不可見光尺度和范圍都較廣包括波長小于380nm的紫外線、x射線、以及波長大于760nm的紅外線、無線電波等。自然光作為綠色光源的主要形式，以其健康、環(huán)保、可持續(xù)的存在方式，并結(jié)合其可變換的自然特點為建筑設(shè)計增添著諸多的魅力。

2自然光與建筑設(shè)計的結(jié)合

建筑設(shè)計對于自然光的運用主要是對于自然采光的設(shè)計，通過無邊界的自然光的外部環(huán)境，透過建筑的外部輪廓，對建筑的內(nèi)部空間進(jìn)行視覺創(chuàng)造和形體的再塑造，以滿足建筑的功能和藝術(shù)要求。

2.1建筑采光

建筑的采光取決于建筑的空間方式，建筑采光根據(jù)具體功能和建筑尺寸形式的差異可分為：側(cè)窗采光、頂窗采光、庭院采光。

側(cè)窗采光。側(cè)窗采光是大多數(shù)的建筑最為常用的采光設(shè)計手法，窗口處較亮，遠(yuǎn)離窗口處相對暗一些，這種采光方式可以在視覺上凸顯室內(nèi)空間分區(qū)。在具體的設(shè)計中，側(cè)窗采光多用于進(jìn)深較小建筑。由于自然光的強(qiáng)度的均等性，側(cè)窗采光在實際設(shè)計中不受建筑層數(shù)設(shè)計的影響。但側(cè)窗采光當(dāng)太陽入射角度較低時，容易造成眩光。

頂窗采光。當(dāng)建筑內(nèi)部空間呈現(xiàn)較大的進(jìn)深，此時為了保證室內(nèi)的亮度和明暗的均勻，可以采用頂窗采光的方式。在頂窗采光的運用中，尤以集中式空間最為突出。對于集中式的圍合建筑空間來講，圍合區(qū)域一般面積較大，有時由于建筑本身功能的要求層數(shù)較高，這樣建筑進(jìn)深尺度大，中心空間無法直接依靠側(cè)窗采光獲得足夠的亮度，或即使獲得側(cè)窗采光所帶來的亮度，也無法滿足空間內(nèi)的自然光的需求量，因此設(shè)計師在這一區(qū)域設(shè)計時會著重采用頂窗采光的方式來滿足室內(nèi)對于照明的需求。由于自然光對于此處的照射直接，這些空間的圍合區(qū)域，以其功能、形式的獨特性，往往會成為建筑空間的中心。

庭院采光。建筑整體的尺度制約著光線的透射，由于建筑功能的差異性，當(dāng)建筑的層數(shù)較多且有時樓層面積又相對較大時，側(cè)窗采光和頂窗采光均無法達(dá)到預(yù)期的照明效果，此時在自然光的運用上應(yīng)運用庭院采光的方式來進(jìn)行處理。庭院采光種類很多，包括有些供人們休息活動的中庭，一些采光的院落，天井等。例如我國云南大理地區(qū)的“三坊一照壁”的庭院采光設(shè)計手法，為了使庭院及房屋的正堂得到充足的光照，而將庭院的照壁涂成雪白色，用以增加反光效果，以此獲來滿足建筑的亮度需求。

2.2自然光在建筑中的作用

第一，對于建筑形體的塑造。建筑的體量是人們對于空間的一種認(rèn)知，這種認(rèn)知的形成依賴于自然光的感知和捕捉。建筑大師安藤忠雄認(rèn)為：“建筑設(shè)計就是要截取無所不在的光。”光線通過陰影關(guān)系的界定，勾勒出建筑的形體，從而在自然環(huán)境中展現(xiàn)出建筑之間的塑造關(guān)系。若是沒有光，建筑的關(guān)系就會處在一種混沌的黑暗中，這樣就無法交代清楚建筑各部分特點，同時設(shè)計者想要表現(xiàn)的建筑藝術(shù)感也就無從談起。

在自然光對建筑形體的塑造上，我國古代園林體現(xiàn)的比較明顯。在我國古代園林設(shè)中，設(shè)計講究巧于因借，注重“透”與“露”給人帶來的意境美。例如園林的花草山石在設(shè)計上往往相對自由設(shè)置，在陽光的照耀下，呈現(xiàn)斑斑陰影灑在建筑的外圍，凸顯建筑形體的藝術(shù)之美，使其形態(tài)與自然景觀的和諧，展現(xiàn)著“實”與“虛”結(jié)合。

第二，自然光對于建筑空間的組織作用。自然光對于建筑的組織作用包含三個層面：一是自然光對建筑的室內(nèi)和室外環(huán)境的界定；二是自然光使建筑的內(nèi)外環(huán)境有機(jī)結(jié)合；三是自然光對于視覺的引導(dǎo)和建筑空間層次的描述。

自然光對于室內(nèi)環(huán)境的界定并不是諸如建筑混凝土式的將建筑內(nèi)外分離，強(qiáng)硬化割裂。自然光的這種界定是建立在自然光對于建筑的光影變化上的。是一種隱約富有過渡形式的界定。美國著名建筑師路易斯·康曾提出“雙層墻理論”，這個理論可有效地說明自然光對于建筑環(huán)境的界定形式。此理論闡釋為：在建筑每扇窗戶的外面都有一面獨立于窗前的薄墻體，墻面上有足夠自然光透入建筑內(nèi)的小口，建筑這種采光方式有效地調(diào)節(jié)了光線的進(jìn)入，并且人們的視線并沒有遮擋，這樣能夠避免由于強(qiáng)光線的透入給人帶來的影響，通過對自然光的遮擋，來達(dá)到建筑亮度的強(qiáng)與弱所形成的空間界定。

建筑是自然界的組成部分，自然光勾勒出建筑的形體使其能夠有著很強(qiáng)的藝術(shù)張力，設(shè)計師在展現(xiàn)這種張力的同時，總是想盡最大限度的與環(huán)境相融合。而自然光往往是形成這種融合的有效設(shè)計語言。從二十世紀(jì)美國“流動空間”的提出到草原式住宅，再到風(fēng)格化明顯的巴塞羅那展館，采光玻璃的大量運用也體現(xiàn)出了自然光對于室內(nèi)外環(huán)境的連接作用。一方面，由于采光玻璃的設(shè)置，室內(nèi)室外的光線對比得到減弱，保證室內(nèi)外視覺上的連續(xù)性，從而形成有機(jī)的結(jié)合體。另一方面，室外的景觀通過自然光將其光影透入室內(nèi)，這樣室外的景觀與其室內(nèi)的光影有效銜接，相互輝映，從而有效地表現(xiàn)出自然光在建筑室內(nèi)外環(huán)境結(jié)合的促進(jìn)作用。

建筑設(shè)計的功能性與人的活動密不可分，空間中人的活動需要根據(jù)一些導(dǎo)向信息為指導(dǎo)。動物具有趨光性，同樣人也不例外。人會本能地捕捉視野中光影明顯的區(qū)域，在光影的設(shè)計中，可以利用人的這種心理態(tài)勢，充分運用自然光進(jìn)行建筑的導(dǎo)向設(shè)計，以期完成自然光對建筑空間的引導(dǎo)。隨著科技的不斷進(jìn)步，設(shè)計師采用了一種與以往通過巧妙設(shè)計直接運用自然光完全不同的設(shè)計手法，這種手法是在首先保證室內(nèi)光照較為均勻的前提下，通過設(shè)置采光器重點強(qiáng)調(diào)視覺的焦點位置，來突出建筑場景，從而吸引人們的注意。

自然光對于建筑空間層次的描述，主要體現(xiàn)在建筑的結(jié)構(gòu)的層次性上。綜上可知，光具有導(dǎo)向性，自然光可以通過合理的設(shè)計來改變室內(nèi)的明暗對比，同時改變建筑內(nèi)部的空間變化，如空間尺寸的變化，建筑形態(tài)的改變等。這樣從給人視覺的變化，最終來改變?nèi)藗儗τ诳臻g的感受。

3自然光對建筑的塑造

3.1自然光對建筑的塑造

自然光對建筑的塑造根植于設(shè)計師對建筑和自然光兩者整體統(tǒng)籌的把控，由以上論述可知，在建筑設(shè)計中，合理的自然光運用不僅體現(xiàn)了設(shè)計師對建筑設(shè)計整體的內(nèi)涵思考，更是對整體環(huán)境照明的巧妙處理。建筑照明需要自然光的補(bǔ)充和烘托，自然光在建筑空間中扮演的角色無論是主角、配角或介質(zhì)，都應(yīng)對其有所重視，使其在建筑空間中更能表現(xiàn)出建筑本身的意境，從而創(chuàng)造出“沐浴在光中的體量”。建筑環(huán)境通過光影的變化來修飾空間環(huán)境，使材料和建筑形態(tài)有機(jī)結(jié)合，并為建筑提供了強(qiáng)大的精神尺度。

柯布西耶曾說：“將體量置于光中，產(chǎn)生精巧、得體、華麗的相互作用，這就是建筑。建筑是對陽光下的各種體量精確的、正確的和卓越的處理。”柯布西耶對光影的塑造，來源其對于自然光的漫射處理，這一點在其代表建筑作品朗香教堂上表現(xiàn)得尤為明顯。

3.2朗香教堂設(shè)計中對自然光的處理和運用

朗香教堂是柯布西耶享譽(yù)世界的建筑作品之一，被譽(yù)為：“20世紀(jì)最為震撼、最具表現(xiàn)力的建筑。朗香教堂建成后，它那猶如雕塑般的建筑體量，獨特的設(shè)計風(fēng)格以及合理的功能不僅在當(dāng)時引起了轟動，也對現(xiàn)代建筑的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。”在自然光的處理和運用上，柯布西耶更是讓光有了令人激動的演繹。（圖1）

在朗香教堂的具體設(shè)計方面，首先，作為建筑的核心位置，祭壇處的光線設(shè)計尤為重要。光線通過墻壁上大小不同的開口，使祭壇得到最大亮度的提升，起到突出的作用，引人注目。雖有墻壁上有許多窗洞，但采光口相對較小，加之光線透過縱深地墻面開洞，使其得到有效的弱化，于是室內(nèi)環(huán)境漫射出相對朦朧的光線。這就有效地保證了教堂核心區(qū)祭臺處的光源亮度。通過光影的作用，室內(nèi)亮度層次分明，和諧統(tǒng)一，相互作用，形成透視效果一般的景象。同時，自然光通過墻面微小的小孔，點點耀眼，恰如星辰一般，伴隨著一天中時間的不斷變化，室內(nèi)光線也隨之改變，這使得空間布局得到合理的豐富，光影的變化也喚起人們陣陣聯(lián)想，使信徒好似真正感受到耶穌榮光的庇佑。（圖2）

其次，屋頂由于其厚重卷曲的造型，在建筑的外面是無法看到其與教堂南墻面和東墻面之間的縫隙。但如果身在室內(nèi)觀察，它又神奇地展現(xiàn)在人們眼前，放眼望去，光線透過縫隙突出了對頂部輪廓的強(qiáng)調(diào)，縫隙透過光又好似圍繞教堂頂部的一條紐帶，連接著室內(nèi)與室外，使教堂空間環(huán)境產(chǎn)生一種微妙的聯(lián)系，從而緩解了由于屋頂?shù)暮裰馗袔淼膲阂址諊?。同時縫隙的設(shè)計使屋頂幾乎獨立出來，猶如懸浮在空中。

從朗香教堂的光線運用中我們可以看出，光線在很大程度是并不局限于一種造型方式來利用，在柯布西耶的眼中，它就像是一種“建筑材料”，用來對建筑的整體進(jìn)行構(gòu)建，并通過這種“材料”的運用來獲得良好的肌理視覺觀感。正如建筑大師安藤忠雄在考察過朗香教堂后有如此感觸：“我第一次參觀朗香教堂的時候，就被其內(nèi)部的各種色彩斑斕的窗戶射入的光線所感動，這是一座以光為主題的成功建筑?！?/p>

結(jié)語

建筑是人們活動的載體，自然光的設(shè)計運用有效地烘托了建筑的載體作用，并給人提供良好照明環(huán)境。從自然光設(shè)計的本質(zhì)上講，一方面，通過對亮度的詮釋，來表達(dá)建筑的重點，并借以提供良好的視覺指引，這是科學(xué)的處理過程。另一方面，對于建筑整體的勾勒和環(huán)境的再塑造，這又體現(xiàn)了自然光藝術(shù)的渲染性。優(yōu)秀的設(shè)計師在自然光與建筑設(shè)計中找尋著彼此的存在點，不僅塑造了良好的光影關(guān)系，也與綠色照明，可持續(xù)的設(shè)計主流相切合。