黃海靜?劉雁飛?HUANG Haijing, LIU Yanfei

基于遮陽形式的建筑立面設(shè)計(jì)*

黃海靜?劉雁飛?HUANG Haijing, LIU Yanfei

建筑節(jié)能和遮陽美學(xué)的發(fā)展對(duì)建筑遮陽提出了更高的要求，建筑遮陽不僅是一種有效的建筑節(jié)能手段，也是一種新的建筑造型手法和設(shè)計(jì)思路。在我國，不少遮陽設(shè)計(jì)未能與立面設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)其功能合理、形式新穎的設(shè)計(jì)目的，反而成為立面設(shè)計(jì)中的負(fù)擔(dān)。本文從遮陽形式入手，通過研究其建筑立面表現(xiàn)手法和建筑立面形態(tài)塑造，進(jìn)而探討建筑遮陽與立面設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合。

建筑遮陽；遮陽形式；表現(xiàn)手法；形態(tài)塑造

0 引 言

當(dāng)前，我國建筑能耗占全國總能耗的27.5%以上[1]，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，這一比值將進(jìn)一步提高，建筑已成為我國節(jié)能的重地。建筑遮陽作為一種有效地建筑節(jié)能手段，長期以來都是建筑師關(guān)注的重點(diǎn)，而近年來隨著“遮陽美學(xué)（Shady Aesthetics）”①的興起，人們意識(shí)到，優(yōu)秀的建筑遮陽設(shè)計(jì)不單單能夠取得降低建筑的節(jié)能成效，還能夠?yàn)榻ㄖ⒚鎺砀佑袆?chuàng)意和豐富的藝術(shù)特效[2]，因此，對(duì)遮陽設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于遮陽與建筑形式結(jié)合的研究成果頗豐，國外主要集中在氣候與建筑關(guān)系及建筑表皮技術(shù)的研究，并由此出現(xiàn)了以“低技術(shù)”②和“高技術(shù)”③遮陽形式為特征的實(shí)踐探索[3]；國內(nèi)則側(cè)重于基本遮陽形式及其藝術(shù)表現(xiàn)手法的研究，如岳鵬在《建筑遮陽技術(shù)手冊(cè)》中關(guān)于遮陽與立面造型的研究。本文著重以遮陽形式特點(diǎn)為主，研究其對(duì)建筑立面形態(tài)的塑造，以期對(duì)遮陽與建筑形式相結(jié)合進(jìn)一步研究，并為建筑設(shè)計(jì)提供參考。

1 基于遮陽形式的建筑立面設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

建筑外立面指建筑與外部空間直接接觸的界面及其展現(xiàn)出來的形象和構(gòu)成方式，是建筑內(nèi)外空間界面處的構(gòu)件及其組合方式的統(tǒng)稱[4]。建筑遮陽作為建筑立面體系不可分離的一部分，其多樣的遮陽形式對(duì)建筑立面的藝術(shù)效果也產(chǎn)生一定影響。

當(dāng)前我國建筑立面遮陽設(shè)計(jì)出現(xiàn)以下典型幾類問題（圖1）：（1）缺乏遮陽考慮，事后設(shè)計(jì)。一些建筑遮陽往往是業(yè)主在建筑落成后根據(jù)自己的喜好和財(cái)力附加在建筑上，不僅對(duì)原建筑立面造型造成破壞，甚至因連接不穩(wěn)而產(chǎn)生安全隱患[5]；（2）遮陽材料與形式單一，藝術(shù)效果差。一些建筑遮陽僅停留在最基本的遮陽形式和遮陽材料上，多樣化與創(chuàng)新程度不夠[6]，建筑節(jié)能效果與立面藝術(shù)效果較差。（3）片面追求遮陽形式，缺乏合理性。一些建筑遮陽過于追求形式及符號(hào)性，未考慮與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、功能的合理性等，遮陽形式與建筑風(fēng)格不符，遮陽實(shí)際效果不佳。

圖1 3類立面遮陽設(shè)計(jì)存在的問題Fig.1 shading facade design problems of three kinds

在建筑設(shè)計(jì)中，將遮陽作為立面的有機(jī)組成部分，進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，使其達(dá)到功能合理、形式新穎是我們所面臨的問題，而對(duì)于遮陽的立面表現(xiàn)手法和立面形態(tài)塑造的研究，將有利于我們解決這一問題。

2 基于遮陽形式的建筑立面表現(xiàn)手法

建筑遮陽造型設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足遮陽降溫功能的前提下，考慮其造型功能的作用，其表現(xiàn)手法主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 局部與整體

建筑遮陽構(gòu)件在立面設(shè)計(jì)中的造型可分為三種，點(diǎn)式、線式與面式[7]（圖2）。點(diǎn)式遮陽是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式，分別使用遮陽構(gòu)件對(duì)每個(gè)窗口進(jìn)行遮陽保護(hù)，排列整齊的點(diǎn)形成規(guī)則感，分散的點(diǎn)形成自由感；線式遮陽主要與條形窗、水平連續(xù)窗相對(duì)應(yīng)，運(yùn)用條形遮陽構(gòu)件對(duì)其進(jìn)行遮陽保護(hù)，將條形遮陽構(gòu)件作為建筑立面的基本構(gòu)圖元素，強(qiáng)調(diào)了建筑的連續(xù)性；面式遮陽通過點(diǎn)式或線式百葉的連接組合，形成大面積的密集遮陽構(gòu)件，在建筑立面的表現(xiàn)中往往會(huì)取代建筑原有表皮，產(chǎn)生以遮陽構(gòu)件為視覺中心的立面效果，面式遮陽構(gòu)件與墻面形成一個(gè)整體的、有表現(xiàn)力和感染力的建筑立面。

2.2 節(jié)奏與韻律

在建筑立面造型中，通過遮陽構(gòu)件有組織的變化、有規(guī)律的重復(fù)，形成節(jié)奏感，可以取得多樣統(tǒng)一的效果，呈現(xiàn)出漸變的韻律美。常用的韻律手法有交錯(cuò)韻律、漸變韻律、連續(xù)韻律和起伏韻律等（圖3）。建筑遮陽構(gòu)件通過色彩、材質(zhì)、構(gòu)圖規(guī)律等形成的節(jié)奏感，在視覺上產(chǎn)生了物象的內(nèi)聚擴(kuò)散、移動(dòng)誘導(dǎo)和強(qiáng)化反復(fù)等韻律，使建筑產(chǎn)生動(dòng)中有靜、靜中有動(dòng)的節(jié)奏韻律感，成為視覺環(huán)境中最易被感知的物象[8]。

2.3 虛實(shí)與凹凸

圖2 3種遮陽布局Fig.2 three kinds of shade layout

利用遮陽構(gòu)件的虛實(shí)造成視覺上的對(duì)比，形成視覺上的張力，給人以生動(dòng)、強(qiáng)烈的印象?！疤摗笔侵刚陉枠?gòu)件中形成的虛空部分能給人以空透、開敞、輕盈的感覺；“實(shí)”是指立面實(shí)體部分能給人以不同程度的封閉、厚重、堅(jiān)實(shí)的感覺[9]。立面的凹凸關(guān)系是形成虛實(shí)對(duì)比的主要處理手法，通過對(duì)遮陽構(gòu)件凹凸部分的處理，可以豐富輪廓、加強(qiáng)光影變化、組織節(jié)奏韻律、突出重點(diǎn)，通過墻面開窗、凹陷等手法，同樣可以取得豐富的藝術(shù)效果（圖4）。

圖3 遮陽的節(jié)奏與韻律Fig.3 rhythm and rhyme of shading

2.4 層次與光影

有意識(shí)地利用遮陽構(gòu)件創(chuàng)造豐富的層次感，是現(xiàn)代建筑造型設(shè)計(jì)中常用的手法。遮陽與建筑主體保持一定距離，富于秩序感的遮陽構(gòu)件在陽光下呈現(xiàn)韻律般的光影關(guān)系，使建筑造型更加豐富、生動(dòng)有趣而充滿變幻，另外，運(yùn)用出挑框架式遮陽構(gòu)件在豐富建筑表皮層次的同時(shí)加強(qiáng)了建筑光影變化（圖5）。

2.5 色彩與材質(zhì)

在各種視覺要素中，色彩是最敏感、最富表情的，可以附加大量的信息使建筑視覺造型的表達(dá)具有廣泛的可能性和靈活性。色彩構(gòu)圖應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)建筑造型總的調(diào)子和氣氛，彌補(bǔ)基調(diào)的某些不足[10]。合理地利用彩色遮陽板通過顏色的對(duì)比可更好地烘托出建筑的特點(diǎn)，色彩鮮明的遮陽設(shè)施具有動(dòng)態(tài)的信息，豐富人們對(duì)色彩的感知。

遮陽設(shè)計(jì)中質(zhì)感的處理也十分重要。不同材質(zhì)的遮陽構(gòu)件能使人產(chǎn)生不同的心理感受，粗糙的混凝土和石材顯得厚重堅(jiān)實(shí)，樸實(shí)無華的竹片、木材使人感到自然親切，平整光滑的金屬材料則讓人感到輕巧細(xì)膩。材料的質(zhì)感由于觀察視距的不同也產(chǎn)生不同的視覺感受。因此，在建筑立面遮陽造型設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用材料質(zhì)感的特性，根據(jù)觀察者的視距，通過巧妙處理、有機(jī)組合進(jìn)一步加強(qiáng)和豐富建筑遮陽構(gòu)件的表現(xiàn)力（圖6）。

3 基于遮陽形式的建筑立面形態(tài)塑造

不同的遮陽形式可塑造不同的立面形態(tài)，建筑遮陽造型設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合立面形態(tài)表達(dá)意圖確定適宜的遮陽形式（表1）。

3.1 建筑立面“自然化”——植被外遮陽

利用植物遮陽是一種非常有效的自然遮陽方式，植物不僅可以遮擋陽光直射，降低室內(nèi)溫度，同時(shí)可以美化環(huán)境，改善局部氣候。植物遮陽的效果主要取決于樹葉的類型和植被的密度，落葉植被可在夏季提供遮陽，常青植被可整年提供遮陽。

圖4 遮陽的虛實(shí)與凹凸Fig.4 concave and convex of shading

圖5 遮陽的層次與光影Fig.5 level and lighting of shading

植被外遮陽將自然要素嵌入到建筑外表皮中，不同于固體材料的整齊劃一，植物隨季節(jié)變化，生長衰亡，枯榮演替，帶來形態(tài)、色彩、光影的變換，強(qiáng)調(diào)了建筑生動(dòng)、有趣的性格，豐富了建筑的結(jié)構(gòu)，柔化了建筑的硬質(zhì)界面，同時(shí)強(qiáng)化了人與自然的互動(dòng)。植被遮陽承載了生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)營，在視覺上凸顯了建筑與自然的和諧共生，賦予建筑立面以生命感[11]（圖7）。

圖6 遮陽的色彩與材質(zhì)Fig.6 the color and material of shade

表1 遮陽形式與立面形態(tài)Tab.1 shade forms and facade forms

3.2 建筑立面“雕塑化”——形體自遮陽

形體自遮陽是指沒有明顯的遮陽構(gòu)件，通過建筑形體自身的凹凸變化形成陰影區(qū)，將門窗洞口置于陰影之內(nèi)達(dá)到遮陽效果，從而創(chuàng)造一個(gè)較為舒適的室內(nèi)環(huán)境。

形體遮陽可以是窗戶部分縮進(jìn)，也可以是局部的厚墻體、檐口、陽臺(tái)或建筑本身的凹凸變化，還可以是整體上的遮陽形體[12]。采用形體遮陽的建筑立面往往有深凹的洞口、突兀的體塊，使建筑的立面形態(tài)呈現(xiàn)出“雕塑感”（圖8）。

3.3 建筑立面“格構(gòu)化”——綜合式外遮陽

綜合式遮陽由水平式及垂直式遮陽板組成，具有水平遮陽和垂直遮陽的雙重特點(diǎn)，它能有效的遮擋中等太陽高度角從窗前斜射下來的陽光，遮陽效果比較均勻。

由混凝土花格、深凹窗洞等構(gòu)成的遮陽系統(tǒng)往往形成“格構(gòu)化”[13]的立面形態(tài)，通過對(duì)“格構(gòu)式”元素尺寸大小的進(jìn)一步細(xì)分，以及利用材料與色彩的變化，可以衍生出了多層級(jí)“格構(gòu)”?？烧{(diào)節(jié)的綜合式遮陽具有更大的靈活性，其水平和垂直遮陽可以根據(jù)環(huán)境需求來調(diào)整角度，從而形成能應(yīng)變時(shí)季更迭和微氣候的“可變格構(gòu)”（圖9）。

3.4 建筑立面“密質(zhì)化”——網(wǎng)板、格柵式外遮陽

網(wǎng)板式外遮陽多采用金屬孔板或金屬網(wǎng)制成，密格柵式外遮陽一般以木質(zhì)、金屬或合成材料制成，兩者形成建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)之外的一層表皮，使得光熱經(jīng)過表皮的過濾再接觸里面的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，削弱過強(qiáng)的太陽輻射和過高的自然光照度，達(dá)到遮陽效果。

網(wǎng)板、格柵式外遮陽的遮陽效率和表皮密質(zhì)度主要取決于遮陽網(wǎng)板的網(wǎng)眼孔徑和間距及密格柵的截面面積和間距[14]，通過穿孔、鏤空等方式形成的表皮如蒙在建筑外墻面的“面紗”，表現(xiàn)出“密質(zhì)化”的特性（圖10）。另外利用表皮密質(zhì)度的差異化可形成帶有圖案或文字的特殊立面效果。

圖7 “自然化”遮陽立面Fig.7 “naturalized” shading facade

圖8 “雕塑化”遮陽立面Fig.8 “sculptural” shading facade

3.5 建筑立面“動(dòng)態(tài)化”——可調(diào)節(jié)外遮陽

可調(diào)節(jié)外遮陽裝置是目前應(yīng)用較多的一種外遮陽形式，根據(jù)不同季節(jié)的日照角度、日照時(shí)間和環(huán)境條件，可手動(dòng)調(diào)節(jié)或電動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽裝置的角度和位置來控制光線，使夏天強(qiáng)烈的光線被擋在室外，降低制冷能耗；冬季溫暖的陽光能射進(jìn)室內(nèi)，減少采暖負(fù)荷。

可調(diào)節(jié)外遮陽一般由遮陽百頁、安裝連接組件、調(diào)節(jié)裝置等組成，由建筑師和工程師共同設(shè)計(jì)。當(dāng)用戶根據(jù)需要調(diào)節(jié)遮陽裝置的角度和位置時(shí)，外遮陽的開閉位置和范圍的變化形成了建筑外界面虛實(shí)關(guān)系的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)了建筑應(yīng)變不同物理環(huán)境時(shí)特有的“表情”和“神態(tài)”，個(gè)性化的表皮形態(tài)亦顯示了使用者對(duì)環(huán)境舒適差異的需求（圖11）。

3.6 建筑立面“立體化”——金屬折板外遮陽

金屬折板外遮陽是一種典型的綜合式外遮陽形式，其打破了傳統(tǒng)遮陽板單一的形態(tài)，利用金屬的易塑性，將遮陽構(gòu)件進(jìn)行傾斜和局部彎折，從而增加具有擋板效果的遮陽面，實(shí)現(xiàn)對(duì)多角度太陽輻射的遮擋。

多維度的金屬遮陽構(gòu)件組合賦予建筑立面靈動(dòng)的肌理，形成立體感強(qiáng)烈、富有變化的立面藝術(shù)效果，在陽光的照射下產(chǎn)生富有韻律的光影效果，為建筑立面增添了另一個(gè)立體空間層次[15]（圖12）。

圖9 “格構(gòu)化”遮陽立面Fig.9 “l(fā)atticed” shading facade

圖10 “密質(zhì)化”遮陽立面Fig.10 “ compact" shading facade

圖11 “動(dòng)態(tài)化”遮陽立面Fig.11 “dynamic" shading facade

圖12 “立體化”遮陽立面Fig.12 “three-dimensional” shading facade

4 結(jié) 語

建筑遮陽作為建筑立面的有機(jī)組成部分，在立面設(shè)計(jì)中占有重要的地位，一個(gè)好的建筑遮陽方案不僅要達(dá)到遮陽性能的要求，還要為建筑立面帶來更加豐富和有創(chuàng)意的藝術(shù)效果。基于遮陽形式的建筑立面設(shè)計(jì)需要注意兩個(gè)方面，一方面是要考慮遮陽造型功能的作用，利用其藝術(shù)表現(xiàn)手法創(chuàng)造出豐富的立面效果；另一方面是要結(jié)合建筑立面形態(tài)表達(dá)意圖選擇適宜的遮陽形式，并對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)遮陽與立面形態(tài)的完美結(jié)合。

注釋：

① 瑪麗埃塔·米勒和弗里茨·格里芬（Marietta Millet and Fritz Griffin）在《陰影美學(xué)》一書中對(duì)建筑遮陽設(shè)施的美學(xué)潛力進(jìn)行研究，并稱之為“遮陽美學(xué)”（“Shady Aesthetics”）。認(rèn)為遮陽設(shè)施可以成為創(chuàng)造建筑形體的調(diào)節(jié)者，是建筑形式的一種表達(dá)媒介。這一概念在近年來有關(guān)遮陽形式的研究中被廣泛提起。

② “低技術(shù)”遮陽形式，以印度柯里亞以及埃及哈桑·法賽等為代表。其特點(diǎn)是，吸取傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀營養(yǎng)，以相對(duì)較低的建造投入換取較高的遮陽效果,建筑具有很強(qiáng)的地域性特色。

③ “高技術(shù)”遮陽形式，以諾曼·福斯特、倫佐·皮阿諾等建筑師為代表。其特點(diǎn)是，遮陽構(gòu)件向著多功能、高效率、輕盈、精致的方向發(fā)展，遮陽措施也得以融入其中，造價(jià)較高。

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圖表來源：

圖1：作者拍攝

圖2-3：網(wǎng)絡(luò)《建筑外立面設(shè)計(jì)與遮陽的結(jié)合》http://fantasyiris.blog.163.com/blog/static/17 1274433201133004710674/

圖4-5、8：筑龍網(wǎng)http://www.zhulong.com/

圖6：整理自www.treehugger.com

圖7：整理自http://qing.blog.sina.com. cn/3410404810/cb46a5ca32004ivx.html http://sz.city8.com/house/944500.html

圖9：整理自 http://news.siin.cn/search/大樓-p-35.html

圖10-12：在庫言庫網(wǎng)http://www.ikuku.cn/

表1：作者繪制

（編輯：劉志勇）

Facade Design Based on Shading Form

The development of building energy efficiency and shady aesthetics require higher demands on architectural shading. Architectural shade is not only an effective means of building energy efficiency, but also a new architectural modeling technique and design idea. In our country, a lot of shade designs have not been combined with the facade design, and failed to achieve its design purposes with reasonable functions and innovative forms, and on the contrary, they have become the burden in the facade design. This paper starts with the shade forms, and explores the combination of architectural shading and facade designs, by studying the facade form designs and the facade performance practices of architectural shading.

Architectural Shading; Shade Forms; Performance Practices; Shape Design

10.13791/j.cnki.hsfwest.20150212

黃海靜, 劉雁飛. 基于遮陽形式的建筑立面設(shè)計(jì)[J]. 西部人居環(huán)境學(xué)刊, 2015, 30(02): 59-64.* 中央高?；究蒲袑ｍ?xiàng)自然科學(xué)類項(xiàng)目（106112014CDJZR19006）

TU981

B

2095-6304(2015)02-0059-06

黃海靜： 重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，副教授，1227063041@qq.com

劉雁飛： 重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，碩士研究生

2014-12-19