建筑外遮陽(yáng)在造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

曹穩(wěn)，吳偉東，周玉佳

（安徽科技學(xué)院建筑學(xué)院，安徽 滁州 233100）

0 前言

建筑的造型設(shè)計(jì)是在建筑設(shè)計(jì)中需要考慮的核心問題之一。良好的建筑造型不僅可以將建筑的意念進(jìn)行表達(dá)，同時(shí)還具有極高的藝術(shù)價(jià)值。一些成功的建筑師，如貝聿銘、柯布西耶、安藤忠雄、楊經(jīng)文等都以其造型獨(dú)特的建筑聞名于世。建筑造型設(shè)計(jì)在宏觀上應(yīng)綜合環(huán)境、文化、社會(huì)等因素；在微觀上應(yīng)處理好局部與整體的和諧統(tǒng)一。

外遮陽(yáng)是建筑物的重要組成部分，它不僅是建筑視覺效果的重要載體，為設(shè)計(jì)師提供新的造型語(yǔ)言，還有利于建筑節(jié)能[1]，改善室內(nèi)熱環(huán)境。建筑是內(nèi)容與形式的統(tǒng)一，而外遮陽(yáng)作為建筑的重要組成部分，即也應(yīng)如此。遮陽(yáng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合建筑可持續(xù)發(fā)展的要求，其遮陽(yáng)方式及構(gòu)件的設(shè)計(jì)對(duì)建筑形體的塑造影響很大。外遮陽(yáng)不僅是建筑功能方面的需要，同時(shí)也被用作建筑地域性、文化性表達(dá)的重要手段，因此，建筑外遮陽(yáng)不僅具有功能性，也具有藝術(shù)性。目前，很多學(xué)者從功能的角度對(duì)建筑外遮陽(yáng)進(jìn)行研究。湯浩浩利用PBECA軟件分析建筑外遮陽(yáng)的節(jié)能效果[2]；潘孝祥從能耗的角度研究重慶地區(qū)建筑外遮陽(yáng)的設(shè)置[3]。相對(duì)而言，對(duì)外遮陽(yáng)藝術(shù)性的研究較少。因此，從建筑視覺的角度對(duì)建筑外遮陽(yáng)進(jìn)行研究具有一定的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

1 外遮陽(yáng)應(yīng)用于建筑造型設(shè)計(jì)中的原則

外遮陽(yáng)是建筑物的重要組成部分，為建筑造型設(shè)計(jì)提供了新的方法。從造型美觀的角度分析，在外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循兩個(gè)原則：一是外遮陽(yáng)與建筑整體造型形成一體化；二是形式美規(guī)律。

1.1 遵循一體化原則

世界一切事物都處于系統(tǒng)之中，建筑同樣如此。外遮陽(yáng)作為建筑的一部分，其造型風(fēng)格、遮陽(yáng)材料等應(yīng)該與建筑整體的形式相協(xié)調(diào)。在造型設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮其整體性。一般的建筑外遮陽(yáng)構(gòu)件都位于建筑的表面，將會(huì)對(duì)建筑的整體狀態(tài)和美觀構(gòu)造有著顯著的影響。所以在設(shè)計(jì)方案構(gòu)思初期，建筑師就需要考慮外遮陽(yáng)的形態(tài)及構(gòu)造，設(shè)計(jì)時(shí)，遮陽(yáng)構(gòu)件應(yīng)該和諧地融入到建筑的風(fēng)格和氛圍當(dāng)中。在進(jìn)行整體性的設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師不僅要考慮建筑的視覺效果，還應(yīng)該綜合權(quán)衡其他各方面的因素，如當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)、氣候、風(fēng)俗文化、技術(shù)條件等。由于建筑所處的時(shí)間和空間的差異性，建筑設(shè)計(jì)時(shí)的每種限制因素都可能成為設(shè)計(jì)的主導(dǎo)因素。因此，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)既需要滿足當(dāng)?shù)鼐用竦奈镔|(zhì)生活文化需求，還需要與生態(tài)環(huán)境的發(fā)展相協(xié)調(diào)[4]。

外遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)應(yīng)合理的融入到建筑空間和實(shí)體的整體當(dāng)中。在造型方面，外遮陽(yáng)與主體建筑之間應(yīng)遵循一體化的設(shè)計(jì)原則，依據(jù)此原則建筑師在外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)中采用各種手法，實(shí)踐中較常用的手法是利用建筑形體的變化或建筑構(gòu)件本身形成對(duì)構(gòu)件的遮擋，使建筑局部表面置于陰影區(qū)之內(nèi)。柏林墨西哥駐德使館就是一個(gè)比較典型的成功案例，該建筑采用了鋼筋混凝土垂直遮陽(yáng)板，滿足了外窗遮陽(yáng)的功能要求，而且外遮陽(yáng)和整個(gè)建筑造型也很好的結(jié)合在一起，從而真正實(shí)現(xiàn)了外遮陽(yáng)與建筑造型的一體化。柯布西耶創(chuàng)造的格構(gòu)式立面系統(tǒng)，由混凝土花格、深凹窗洞等構(gòu)成的，其功能內(nèi)涵是一種典型的綜合式遮陽(yáng)，其設(shè)計(jì)者通過進(jìn)一步細(xì)分格構(gòu)式元素，結(jié)合遮陽(yáng)板色彩與材料的變化，創(chuàng)造出了多層級(jí)的格構(gòu)，即可調(diào)節(jié)的綜合式遮陽(yáng)。這種多層級(jí)的格構(gòu)靈活性高，可以根據(jù)環(huán)境需求來(lái)調(diào)節(jié)水平和垂直的遮陽(yáng)板的角度，從而形成了應(yīng)季節(jié)和微氣候變化的的可變格構(gòu)。這種設(shè)計(jì)使遮陽(yáng)板如同從建筑中長(zhǎng)出來(lái)的，使得遮陽(yáng)形式與建筑造型完全融為一體。

1.2 符合形式美規(guī)律原則

古代物質(zhì)相對(duì)匱乏，人們對(duì)建筑的要求主要體現(xiàn)在其功能性。正如黑格爾所說：“住房與神廟必須假定有住戶、人和神像之類，原先建造起來(lái)就是為他們居住的。”隨著社會(huì)文明的發(fā)展，人們對(duì)建筑的理解更加深刻全面。建筑應(yīng)該是適應(yīng)性的功能需要與藝術(shù)性的視覺需求結(jié)合的產(chǎn)物。建筑設(shè)計(jì)過程中要考慮人們的視覺審美要求，外遮陽(yáng)作為建筑藝術(shù)的重要表達(dá)手段，必須要符合形式美的一般規(guī)律。這一規(guī)律運(yùn)用在建筑構(gòu)圖主要包含：對(duì)比與協(xié)調(diào)、主要與從屬、節(jié)奏與韻律、均衡與穩(wěn)定等方面的關(guān)系。建筑師在外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮形式美規(guī)律，以便創(chuàng)造出滿足人們審美需求的建筑造型。如馬賽公寓外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)在遵循形式美規(guī)律原則下，設(shè)計(jì)的橫向遮陽(yáng)板線條時(shí)而舒緩時(shí)而致密，在建筑構(gòu)圖中有有規(guī)律的重復(fù)和有組織的變化，使重復(fù)與變化形成有規(guī)律的韻律感，像音符一樣給人以美的感受。

2 外遮陽(yáng)應(yīng)用于建筑造型設(shè)計(jì)中的方法

從形式上劃分，外遮陽(yáng)可分為水平式、垂直式、擋板式以及綜合式四種最基本樣式[5]。從構(gòu)造上劃分，遮陽(yáng)板分為后期預(yù)制式和整體式兩種。具體實(shí)踐中外遮陽(yáng)的設(shè)置需要結(jié)合建筑本身的構(gòu)造特點(diǎn)，使其產(chǎn)生相應(yīng)的遮陽(yáng)效果[6]。常用的設(shè)計(jì)方法主要有：挑板、凹凸、扭轉(zhuǎn)、倒置及綠化等。

2.1 挑板

挑板施工簡(jiǎn)單，建筑整體性較好，是建筑外遮陽(yáng)最常用的一種方法。此種外遮陽(yáng)方法適用性強(qiáng)，可以滿足不同的氣候環(huán)境下建筑功能的需要。其主要功能原理是遮陽(yáng)板通過懸挑的方式以獲得陰影區(qū)域，從而達(dá)到遮擋太陽(yáng)直射光的功能。在具體設(shè)計(jì)中為實(shí)現(xiàn)一體化的效果，遮陽(yáng)板在選材時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑主體材料，可以利用混凝土、PC陽(yáng)光板、夾層玻璃或木材等。另外，根據(jù)建筑的不同需要可以懸挑出水平、垂直、綜合及擋板等不同樣式的外遮陽(yáng)。通過合理形式和材料與建筑外表皮很好的結(jié)合，可以創(chuàng)造出獨(dú)特而優(yōu)美的建筑造型。例如上文提到的勒·柯布西耶創(chuàng)造的混凝土格構(gòu)式立面系統(tǒng)，就是利用挑板的方法形成的綜合式外遮陽(yáng)，之后在遮陽(yáng)板與建筑外表層做格構(gòu)化處理。這種做法被建筑師應(yīng)用在很多經(jīng)典案例中，并取得良好的建筑造型效果。如法國(guó)的馬賽公寓、印度的昌迪加爾法院等。

2.2 凹凸

凹凸式遮陽(yáng)是指在建筑設(shè)計(jì)中利用體形本身的凹凸變化，在建筑的垂直方向上形成相互遮擋，同時(shí)在凹進(jìn)去的部分開窗，從而使外窗具有的遮陽(yáng)作用。建筑外立面通過凹凸的變化，使墻體形成垂直和水平的錯(cuò)位，這種凹凸錯(cuò)位的外墻元素在陽(yáng)光的照射下重復(fù)出現(xiàn)，使建筑立面具有層次感和韻律美。此做法既起到了效果明顯的遮陽(yáng)作用，又創(chuàng)造出豐富的建筑造型效果，實(shí)現(xiàn)功能與形式的良好結(jié)合。例如著名建筑師柯里亞在印度設(shè)計(jì)的干城章嘉公寓，建筑上下層間利用自身構(gòu)件的凹凸產(chǎn)生大面積的陰影。設(shè)計(jì)師將一些大面積的采光窗設(shè)置于陰影中，而在建筑的外凸立面上設(shè)置較小的外窗。這種做法從功能上分析一方面可以使建筑獲得良好的采光通風(fēng)，另一方面可以減少陽(yáng)光輻射調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境；從形式上分析錯(cuò)落有致的造型形成了建筑獨(dú)特的立面效果，成為了城市的地標(biāo)建筑，并豐富了城市景觀。當(dāng)然，這種遮陽(yáng)做法也存在一些缺點(diǎn)：首先，外凸的建筑外窗需要另外采取外遮陽(yáng)措施；其次，凹凸的建筑平面增加了建造和施工的難度，如處理不當(dāng)會(huì)減弱建筑整體的抗震性能。

2.3 扭轉(zhuǎn)

扭轉(zhuǎn)遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，通常適用于東、西向的建筑中，為了較少東西向的不利陽(yáng)光輻射和獲得南向的有利陽(yáng)光，多采用鋸齒形平面的建筑外窗。這種方法并沒有造出傳統(tǒng)的遮陽(yáng)板，只是通過平面的設(shè)計(jì)變化達(dá)到遮擋不利陽(yáng)光的目的。在方案設(shè)計(jì)階段，建筑師就將原本面向東、西朝向的外窗，經(jīng)過一定角度的旋轉(zhuǎn)，調(diào)整為偏南朝向。這種處理方式不僅使建筑獲得良好的光環(huán)境和室內(nèi)熱環(huán)境，同時(shí)使整個(gè)建筑造型富有節(jié)奏感和韻律感。但是平面的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，為建筑施工帶來(lái)一定的復(fù)雜性，同時(shí)會(huì)減弱建筑的整體剛度。此種做法常見于南北向街道兩側(cè)的沿街建筑，如底部是商業(yè)，上部是住宅、旅館、宿舍及病房等。

2.4 倒置

倒置遮陽(yáng)設(shè)計(jì)對(duì)建筑造型具有很大的影響。這種遮陽(yáng)設(shè)計(jì)的原理是把建筑造型倒置成四面椎體，建筑從下往上采用層層出挑的方法，從而使建筑的外窗獲得水平外遮陽(yáng)板的效果。從視覺美觀的角度來(lái)看，這種做法通?？梢援a(chǎn)生新穎優(yōu)美的藝術(shù)效果。但是這種不符合傳統(tǒng)力學(xué)特征的形式會(huì)給人一種不穩(wěn)定感，同時(shí)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)一定難度。此設(shè)計(jì)方法適用于大型的公共標(biāo)志性建筑中。如上海世博會(huì)中國(guó)館，典型的倒置四面椎體，上大下小的造型特點(diǎn)可以很好的滿足建筑設(shè)計(jì)中對(duì)遮陽(yáng)的要求。這種設(shè)計(jì)可以相對(duì)減少建筑占地面積，布置更多的綠化和服務(wù)設(shè)施，進(jìn)而改善室外空間環(huán)境。倒置的建筑造型非常新穎、引人入目，使其成為城市的標(biāo)志性建筑物，同時(shí)又豐富了整個(gè)城市的景觀系統(tǒng)。

2.5 綠化

綠化建筑遮陽(yáng)是將自然要素嵌入到建筑外表皮中，夏季天氣炎熱茂盛的植物在建筑外立面會(huì)形成大面積陰影以減少外窗的太陽(yáng)輻射；冬季植物會(huì)葉落枯萎，使建筑外窗獲得充足的陽(yáng)光。自然要素被植被外遮陽(yáng)嵌入到建筑外表面中，隨季節(jié)的循環(huán)變化，植物從生長(zhǎng)到衰亡，枯榮演替，帶來(lái)色彩、形態(tài)、光影的變換，使建筑的硬質(zhì)界面得到柔化，植被遮陽(yáng)承載了生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，在視覺上更加凸顯了建筑與自然的和諧共生[7]，從而形成了獨(dú)特的建筑造型效果。但是，綠化外遮陽(yáng)對(duì)施工及建筑防水質(zhì)量要求較高，同時(shí)也增加了植物管理的工作。這種外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)方法在城市中心區(qū)比較少見，郊區(qū)及對(duì)于用地相對(duì)寬松的地區(qū)采用的比較廣泛。著名馬來(lái)西亞建筑師楊經(jīng)文設(shè)計(jì)的梅納拉商廈，建筑物的空中花園沿建筑外立面從三層高的植物護(hù)堤開始螺旋上升，形成一個(gè)陰影遮陽(yáng)且含氧豐富的空間環(huán)境[8]。建筑屋頂設(shè)置了一個(gè)金屬支架將屋頂露臺(tái)遮蓋，起到了遮陽(yáng)的作用，同時(shí)還豐富了建筑造型效果。

3 結(jié)語(yǔ)

在建筑造型設(shè)計(jì)中如何選擇合適的外遮陽(yáng)，需要設(shè)計(jì)者綜合考慮各方面因素，并遵循一定的設(shè)計(jì)原則。首先，建筑師要從整體上考慮外遮陽(yáng)與建筑造型設(shè)計(jì)的一體化；其次在設(shè)計(jì)外遮陽(yáng)的形式時(shí)應(yīng)符合形式美的規(guī)律。同時(shí)，還要確定合理的外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)方法，這就需要結(jié)合具體的建筑平面和使用功能要求來(lái)做出合理的選擇，可以采用挑板、凹凸、扭轉(zhuǎn)、倒置及綠化等構(gòu)造方法。有時(shí)建筑的形體比較復(fù)雜，為了達(dá)到建筑功能和形式的完美結(jié)合，也可以選擇多種構(gòu)造方法相結(jié)合使用。

總之，建筑外遮陽(yáng)作為建筑不可或缺的重要構(gòu)件，不僅要使其滿足使用功能方面的要求，達(dá)到隔熱節(jié)能的作用；同時(shí)，也要重視其視覺藝術(shù)效果。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該綜合考慮各方面的因素，使遮陽(yáng)構(gòu)件不僅具有節(jié)能的作用，同時(shí)還能夠很好地和建筑藝術(shù)融合在一起，顯示建筑美學(xué)的思想，建造生動(dòng)新奇的建筑造型[9]。