自然光與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)

摘 要：本文針對自然光對人的重要意義、現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及自然光在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，并通過實(shí)例進(jìn)行分析，希望為以后的建筑設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：自然光；現(xiàn)代建筑；建筑設(shè)計(jì)

前 言

由于我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展以及人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)精神雙重需求，建筑設(shè)計(jì)必須另尋思路、另辟蹊徑，盡量符合現(xiàn)代人提倡的自然環(huán)保理念，這就需要新的設(shè)計(jì)思想、新的環(huán)保材料，設(shè)計(jì)師要盡量在自然中尋找設(shè)計(jì)靈感，將自然光運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中，是建筑可持續(xù)發(fā)展可行之路。

1 自然光與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)

1.1 研究自然光在建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用的必要性

我國是世界上人口最多的國家，近二十幾年來經(jīng)濟(jì)一直處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)，面對能源緊張與環(huán)境污染嚴(yán)重的形勢，一方面依靠經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)取得了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的共同進(jìn)步，但是工業(yè)化和現(xiàn)代化的快速發(fā)展也嚴(yán)重的破壞了自然環(huán)境，同時(shí)還造成了大量的資源浪費(fèi)，這些問題都是急需解決的。在當(dāng)前社會(huì)中，怎樣保持社會(huì)、資源、環(huán)境和諧發(fā)展的同時(shí)又促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是我國當(dāng)前需要重視的關(guān)鍵問題。不同的時(shí)代，其建筑會(huì)由于社會(huì)背景、經(jīng)濟(jì)情況、風(fēng)俗習(xí)慣、地理位置的不同而不同，并且對建筑的設(shè)計(jì)、材料、設(shè)備等也有一定的影響。相同的，在現(xiàn)代建筑中自然光的存在形式也不可能是一成不變的。自然光在現(xiàn)代建筑中扮演不同的角色，因此我們必須給予它足夠的重視和思考，使其能夠充分發(fā)揮作用，否則終將淪為被忽略的自然物質(zhì)。其可以用路易斯·康的話來形容自然光和建筑之間的關(guān)系，“自然光給予空間特性，自然光給予建筑生命，因?yàn)榻ㄖ{借光的環(huán)境照射，而產(chǎn)生生命?；诖?，除非給予他（建筑）生命（自然光），否則沒有一個(gè)空間是真實(shí)的……”。那些認(rèn)為科技手法能夠解決所有問題的建筑師，只注重人為的創(chuàng)造，卻忽視了自然資源。為了可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境，對于建筑設(shè)計(jì)中的自然光加以分析和運(yùn)用，從而構(gòu)建新的設(shè)計(jì)理念和方法是十分必要的。

1.2 自然光對人的意義

地球上所有生物的變化都是有規(guī)律的，追溯其根源，自然要素的地帶性分布規(guī)律是因?yàn)樘栞椛浞植及淳暥瘸霈F(xiàn)變化而導(dǎo)致的。陽光可以說是萬物之源，地球上的萬物得以生存和繁衍就是因?yàn)橛嘘柟獾拇嬖?，人類能夠認(rèn)識世界、征服自然也是因?yàn)殛柟獾拇嬖冢绻麤]有陽光。地球上也就不會(huì)有生命，所以說地球上的一切人和物對于陽光都有一定的依賴性。與此同時(shí)，醫(yī)學(xué)工作者研究證明自然光對人體有一定的潛在影響，人類對它有著本能的物理需求和心理依賴。

1.3 自然光在建筑中的作用

自然光是世界上最舒服的光源，為了能有更好更舒適的生活，我們就該盡量對自然光加以利用。緯度不同，自然光的強(qiáng)度和方向也會(huì)存在一定的差異，而人們對于自然光也有著不同的要求。每一個(gè)地方的居民一定會(huì)依據(jù)自身的需求，運(yùn)用各自的方式去對待自然光，有接受的也有拒絕的，這一方面從建筑角度來說就是其形式的地方性差異。所以說，自然光會(huì)影響建筑設(shè)計(jì)的很多方面，它與建筑的聯(lián)系非常密切。

2 當(dāng)前設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

一直以來，人們都關(guān)注著建筑環(huán)境的好壞，將其看做生活質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，人們逐漸開始重視生活、居住空間的質(zhì)量，在經(jīng)過一個(gè)階段的發(fā)展，當(dāng)實(shí)現(xiàn)量的目標(biāo)之后，就會(huì)越來越重視質(zhì)的目標(biāo)。所以，在室內(nèi)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，總是不斷產(chǎn)生一些新的需求，進(jìn)而新概念的裝飾行業(yè)以及新的設(shè)計(jì)思路，而這也是社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要的反映。在這之中，由于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活水平不斷地提高，人們逐漸開始追求居住空間的健康性。當(dāng)前，建筑通常選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建造，這樣就會(huì)使人們感覺居住在一張金屬網(wǎng)中，就像進(jìn)入一個(gè)同自然電磁場隔絕的法拉第籠，遠(yuǎn)離了電磁場，使人體感覺不到平衡，進(jìn)而產(chǎn)生一種恐慌的情緒。隨著人們不斷地了解環(huán)境資源現(xiàn)狀，人們對人居環(huán)境的要求也越來越高。所以，在滿足了人們基本的居住條件后，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)的居住環(huán)境已經(jīng)不是人們的追求對象，而回歸質(zhì)樸與自然已經(jīng)成為了當(dāng)今人居環(huán)境的主流。因此，選用自然光采光的建筑已經(jīng)開始慢慢受到人們的推崇。

3 自然光與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)

3.1 自然光與建筑內(nèi)空間的關(guān)系

可以說，自然光是建筑環(huán)境設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的構(gòu)成。通過采光口，自然光進(jìn)入建筑空間，不但可以滿足光線的視覺強(qiáng)度，滿足生活工作的需要，還可以創(chuàng)造豐富多彩的空間效果。這種空間效果主要包含了方向性效果、立體感效果和空間的開敞性效果等。在建筑室內(nèi)環(huán)境中，光的方向性占據(jù)了很大的地位。在被照射的空間中，若想創(chuàng)造出新穎的視覺效果，就要結(jié)合光的方向性與光的遠(yuǎn)近、強(qiáng)弱等。通常的手法為：使室內(nèi)空間的可見度加強(qiáng)；增強(qiáng)或者減弱明暗的比例；增強(qiáng)或減弱室內(nèi)物體的立體感。在建筑室內(nèi)光環(huán)境中，對光的方向性起著重要作用的是采光口的地點(diǎn)以及朝向，這種方向性效果主要影響著建筑功能、建筑室內(nèi)界面、人物形象以及人們的心理反應(yīng)。通過飾面材料的光學(xué)特性、質(zhì)感、色彩以及采光口對光線的控制，可以表現(xiàn)出室內(nèi)空間的表面、色彩、造型及裝飾效果。

在選擇室內(nèi)表面的反光、透光和擴(kuò)散特性材料時(shí)，應(yīng)該考慮整體環(huán)境的氣氛，要與其風(fēng)格盡量保持一致。在設(shè)計(jì)或布置一些家具或其它陳列物時(shí)，也應(yīng)該對室內(nèi)表面材料的外形大小以及質(zhì)感等進(jìn)行考慮。窗的布置會(huì)對自然光的環(huán)境產(chǎn)生直接的影響，舉例來說，利用茶色玻璃，可以對光進(jìn)行過濾，進(jìn)而創(chuàng)造出一種柔和的室內(nèi)氛圍。

自古以來，很多的建筑師在營造建筑空間時(shí)，都利用了光照，也創(chuàng)出了很多的杰出作品?！肮獾慕虝?huì)”的空間由日本著名的建筑師安藤忠雄創(chuàng)造的一種建筑形態(tài)，他使靜止的建筑表現(xiàn)出一種難以言說的動(dòng)感，他將靜止的材料在主觀上描述成有生命的物體，利用光的藝術(shù)感，給灰暗以及冰冷的墻體賦予活的生機(jī)。在建造教堂的時(shí)候，并沒有在墻體上懸掛或者建造十字架，而是利用墻體開鑿一個(gè)十字形的裂口，使得自然光透入，人們在黑暗的室內(nèi)可以看到被光渲染的十字架，從另外一個(gè)角度使人的精神上升到另外一個(gè)境界，因此，在建筑設(shè)計(jì)中，將光變成了建筑中最重要的一個(gè)角色。不僅如此，還利用各種各樣的藝術(shù)手法，并不是讓光自然進(jìn)入，也能獲得一定的效果。比如，在美術(shù)館展廳設(shè)計(jì)的時(shí)候，地板布置為黑色的花崗巖，內(nèi)墻體選用灰白色調(diào)，使得空間變得寧靜以及沉穩(wěn)，給人的感覺是整潔和厚重。同樣也讓燈光設(shè)計(jì)的非常到位，從而也使燈光的反射對人們欣賞展品也不會(huì)產(chǎn)生影響。如建筑中經(jīng)常使用的紅磚材料，在夏天，紅磚由于陽光直射呈現(xiàn)淡黃色，但是在冬天，卻是赭色，在黃昏與早晨的弱光下，卻是桔紅或者古銅色。自然光就依托于上述材料，經(jīng)過不停的色、質(zhì)的變幻，表現(xiàn)出了親切自然、溫暖明朗的建筑風(fēng)格。

3.2 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料與自然光的運(yùn)用

在自然界中，每一個(gè)事物只要呈現(xiàn)在自然光中都會(huì)呈現(xiàn)出自己的美感，從客觀上來說，也最容易被我們的視覺神經(jīng)所感知和接受。光線對材料的反映程度非常高，因此，在選擇材料時(shí)，一定要考慮其與自然光相結(jié)合后所產(chǎn)生的效果。在我們的生活當(dāng)中，材料是一個(gè)選擇度上來說都是一個(gè)比較容易，也比較能給建筑本身帶來美感，因此，建筑師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)材料的性能以及特點(diǎn)，將自然光和材料相結(jié)合并合理利用。對材料來講，光照射在材料的上面時(shí)，一部分被吸收另一部分被反射。通常根據(jù)材料的透光率劃分為透光和不透光以及半透光三種建筑材料。

3.2.1 透光質(zhì)地的建筑材料

在當(dāng)今建筑中被廣泛使用甚至是不能缺少的材料就是透光質(zhì)地的材料，在對材料的優(yōu)選性中也逐漸的替代了外層圍護(hù)的結(jié)構(gòu)。顯著的例子就是玻璃的使用，其自身就有的屬性可以成為室外與室內(nèi)交流的一個(gè)媒介。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，在追求建筑美感的時(shí)代里，也能將玻璃設(shè)計(jì)成很多色彩的材質(zhì)，其透光和反射的能力的不同，表現(xiàn)出了豐富多彩的外表形態(tài)。同時(shí)，材料與光的合理利用，也對建筑的空間在相對于人們感覺中，能使空間得到一定的拓展，在伊東豐雄的設(shè)計(jì)理念中，將玻璃的透光性發(fā)揮的非常極致，與空氣、風(fēng)和自然的結(jié)合運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中，呈現(xiàn)出了相當(dāng)完美的效果。因此在起到擴(kuò)展空間的作用方面是一個(gè)非常成功的設(shè)作品。其設(shè)計(jì)的仙臺媒體中心辦公大樓中，它讓整個(gè)建筑像是在陽光一樣淋漓于自然之中，自然光線從不同的方向投射到建筑物中的空間，有效的發(fā)揮自然資源的優(yōu)點(diǎn)把建筑的“形”完全隱形了，使建筑的堅(jiān)固性完全顛覆。且在伊東豐雄的空間以內(nèi)，室內(nèi)散布著失重的氣息以及跳動(dòng)的天然光源與空氣。顯然在伊東豐雄的想法中，把現(xiàn)代透光材料的特點(diǎn)發(fā)揮的淋漓盡致，用獨(dú)特的新時(shí)代的創(chuàng)意表現(xiàn)出室內(nèi)與室外保持光線特質(zhì)，預(yù)示著自然光的利用不只是人與大自然之間的問題，顯示為人與建筑整體相處的世界，且自然光就是顯性因子，材料是表現(xiàn)運(yùn)用的工具。（如圖1）

玻璃既能利用透明的特點(diǎn)把自身融合在周圍的環(huán)境中，同時(shí)可以通過其對投射在其表面的自然光的反射作用，把周圍環(huán)境中的建筑、綠樹、白云、行人顯現(xiàn)于眼前，和環(huán)境融合在一起。針對有關(guān)新老建筑相互融合的議題中，這種形式的特色具有超前的優(yōu)勢，能夠充分體現(xiàn)其獨(dú)特的作用。法國里爾美術(shù)館新館就是一個(gè)很成功的例子，新館與老館互相應(yīng)襯，建筑師的巧思妙想令人很佩服。就是由于玻璃透光、反光的特質(zhì)。玻璃的強(qiáng)反射性很輕易的形成眩光，對視覺的沖擊與對環(huán)境造成的光污染，把周圍環(huán)境的和諧美完全打破，這種問題對建筑師來說在設(shè)計(jì)中也是至關(guān)重要的問題。

3.2.2 不透光質(zhì)地材料

（1）低反射性材料。石材、木材、泥土是人們運(yùn)用建筑材料中最早的，保溫、遮光性能優(yōu)良，自然光只能以材料的縫隙或預(yù)留的窗口才可以進(jìn)入建筑中去。在相對廉價(jià)的混凝土涌現(xiàn)后，在諸多的方面都可以完全取代天然材料。混凝土在通過各種的工藝加工以后，不但能表現(xiàn)出粗獷，還能體現(xiàn)細(xì)膩，甚至能表現(xiàn)大理石般的光澤。在六十年代時(shí)，高反射材料依據(jù)其材料與施工技術(shù)的發(fā)展開拓了人們的設(shè)計(jì)思路，不斷的滲入到人們的生活中，各個(gè)行業(yè)利用金屬材料發(fā)揮其不同的作用，例如：建筑行業(yè)應(yīng)用金屬材料，由于其拋光金屬表面比玻璃表面對光線的反身性能更好，同時(shí)其還可以與自然相融合，反射出環(huán)境的色彩，給人們不同的感官感受，并且也體現(xiàn)出了現(xiàn)代高科技的時(shí)代感。此外，還有一些金屬材料，其具有其獨(dú)特的自身特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，比如纖細(xì)的金屬構(gòu)件具有重量輕、透光性好的特點(diǎn)。

3.2.3 半透光質(zhì)地材料

半透光質(zhì)地材料是一種可以透光、折射光，但是卻不能透視，介于磚石與玻璃之間的材料，例如：磨砂玻璃、塑料、紙、紗、布等材料，該種材料通過自然光的投射給人一種朦朧的感覺，能夠營造出一種柔和、寧靜的空間氛圍，這種材料可以向室內(nèi)提供大量的自然光，使建筑與自然相融合，這主要在于其采光尺度約束小。能夠充分體現(xiàn)這種材料的價(jià)值的建筑有坐落在東京西部中心區(qū)亞馬特大街上的澀谷區(qū)基督教堂。該建筑采用半透明玻璃和玻璃纖維疊加的手法，與城市的喧囂相隔離，充分與自然相結(jié)合，創(chuàng)造了全新的安靜、靜謐的圣堂。

4 在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用自然光的案例說明

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對建筑物的要求也越來越高，當(dāng)今時(shí)期，人們越來越重視自然保護(hù)，同時(shí)對于建筑物追求節(jié)能環(huán)保，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，在采光方面，也鼓勵(lì)采用自然光，自然光不但具有其自身的功能性與藝術(shù)性，同時(shí)還給人們增添了很多色彩，因此，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循保護(hù)建筑生態(tài)環(huán)境、因地制宜、合理使用自然資源。而在建筑設(shè)計(jì)中，自然光的利用主要體現(xiàn)在建筑物的朝向、建筑體形設(shè)計(jì)方面，可以有效地進(jìn)行保溫與采光。充分利用自然光，已成為建筑師考慮的重點(diǎn)。

（1）坐落于巴伐利亞文德堡修道院內(nèi)的青年教育中心，其客房設(shè)計(jì)就采用了能夠增加南向吸收太陽輻射面積的小進(jìn)深矩形體形。該建筑中一條較長的走廊將南側(cè)的客房區(qū)與北側(cè)的服務(wù)空間相聯(lián)接，南側(cè)面充分采用大面積玻璃，進(jìn)行大量的采暖與采光，充分利用太陽能與自然光，這種大面積玻璃不僅有利于采暖與采光，而且也能夠讓人們欣賞到窗外的美麗景色，建筑與自然相融合。在夏天，大屋檐的陰影與墻上的遮陽設(shè)備能有效阻擋南面的眩光以及防止建筑受熱過度。其北面的空間是輔助性質(zhì)的，使用頻率及使用時(shí)間都相對比較少，所以建造時(shí)運(yùn)用不透明的建材與木質(zhì)材料，窗戶的尺寸非常小，只需要將一套加熱迅速的暖氣系統(tǒng)安裝在對應(yīng)的空間里。由此可知，如果設(shè)計(jì)的建筑是單一體形建筑，那么其建設(shè)地點(diǎn)、朝向、開窗數(shù)量及大小、用的建筑材料與隔光遮陽等方面，均將自然光在現(xiàn)今的建筑設(shè)計(jì)中的可能性與合理性體現(xiàn)出來。

（2）倫敦勞埃德船務(wù)注冊公司大樓。具有體積龐大、層數(shù)高等特點(diǎn)。由于一般建筑外采光面有局限性，所以運(yùn)用采光井是比較常見的采光措施，這樣可以使建筑得到最大限度的自然光，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑綠色節(jié)能，而且要達(dá)到住戶舒適的目的。在此大樓的設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師經(jīng)過精細(xì)規(guī)劃將此點(diǎn)詮釋出來：全玻璃盒子的建筑也能達(dá)到低耗能的效果。此建筑運(yùn)用了雙層幕墻，在兩層幕墻間留有140mm的空間，空間里又設(shè)有百葉窗，可以將陽光的光射入量減少。建筑內(nèi)的空氣經(jīng)過天花板內(nèi)的管道進(jìn)入此空間，進(jìn)而被換掉，從屋頂被排出建筑外。在建筑屋頂又裝有光敏設(shè)備，可以對陽光照射進(jìn)行判斷與跟蹤，也可以監(jiān)控百葉窗的調(diào)節(jié)和旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而對建筑內(nèi)自然光進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)百葉窗旋轉(zhuǎn)至完全閉合時(shí)，能反射熱，也將空調(diào)的耗能降低很多，室內(nèi)的空氣流通很好，自然通風(fēng)率也比一般室內(nèi)高出兩倍左右。

5 結(jié)束語

綜上所述，在建筑設(shè)計(jì)中充分利用自然光具有非常重要的作用，自然光運(yùn)用到建筑中，不僅會(huì)使人感覺舒適，而且會(huì)給建筑物自身增色不少，還在一定程度上節(jié)省能源，與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)節(jié)能趨勢相吻合。建筑師在建筑設(shè)計(jì)中要多考慮自然光的運(yùn)用，多借鑒國外著名設(shè)計(jì)師的杰作，加快我國建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新的步伐。

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作者簡介：劉存發(fā)，正高級工程師，注冊城市規(guī)劃師，國家一級注冊建筑師。