淺析建筑表皮設(shè)計(jì)以及未來發(fā)展

呂洪楓 劉培沖

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0 引言

所謂建筑表皮，廣義而言是指人們通過觸覺視覺直接感受到的建筑表層，包括內(nèi)部和外部，其概念與建筑外墻有一定區(qū)別。建筑表皮的功能主要有保溫、隔熱、通風(fēng)、采光、遮陽、隔音等。建筑表皮設(shè)計(jì)即是指設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出的建筑表層既滿足一定的功能，又增強(qiáng)建筑外形美觀的綜合設(shè)想和構(gòu)思，是形式和功能的高度統(tǒng)一。

一、建筑表皮細(xì)部設(shè)計(jì)分析

1. 遮光系統(tǒng)具有遮陽與防眩光兩大功能

由于這兩者通常相輔相成地依附于同一構(gòu)件體系，在此統(tǒng)稱為遮光系統(tǒng)。其作用主要是在外部直射陽光進(jìn)入建筑前中途阻止，防止陽光過分照射和加熱建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并防止產(chǎn)生眩光。遮光系統(tǒng)需要與采光系統(tǒng)緊密結(jié)合，其對(duì)于建筑中能源的消耗具有決定性影響。從結(jié)構(gòu)來分，遮光系統(tǒng)可分為固定式和活動(dòng)式。固定遮光系統(tǒng)較適用于常年氣候炎熱地區(qū)或經(jīng)濟(jì)技術(shù)受到一定限制的項(xiàng)目?；顒?dòng)遮光能根據(jù)不同情況相應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，遮陽效果好，還可減少眩光和最大限度地利用自然光。其缺點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件質(zhì)量和安裝工藝要求高，并且維護(hù)費(fèi)用也較高。從安裝位置來看，遮光系統(tǒng)可分為室外、室內(nèi)和中間空氣層三種類型。室外安裝的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)約能源；室內(nèi)安裝的優(yōu)點(diǎn)在于冬季吸收能源提供室內(nèi)溫度；而空氣層內(nèi)遮光系統(tǒng)受氣候影響較小。

2. 遮光構(gòu)件系統(tǒng)形態(tài)分類

主要可分為水平遮光、垂直遮光、水平與垂直組合式遮光、平面板遮光和簾式遮光五類。水平遮光適應(yīng)于太陽高度角較大的情況。固定遮光板尺寸需根據(jù)具體氣候條件情況而定。垂直遮光主要針對(duì)太陽高度角較低的側(cè)邊日照情況，遮光面較小，一般設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)角度的活動(dòng)式與平面板式相結(jié)合。水平與垂直組合式遮光綜合以上兩種優(yōu)點(diǎn)，但它的固定性使之無法較好地利用太陽能。平面板遮光構(gòu)件本身形成一層垂直完整界面，能夠最有效地遮擋陽光，同時(shí)還能隔聲和遮擋視線，但為了兼顧采光和通風(fēng)往往需要移動(dòng)和開啟，其具體形態(tài)可分為實(shí)板、百葉板和玻璃板。簾式遮光能有效地遮擋陽光，多具有可調(diào)節(jié)性。其優(yōu)點(diǎn)在于建造、安裝和使用都較為簡(jiǎn)便，并且基本不占用空間。

二、建筑表皮設(shè)計(jì)案例分析

1. 國(guó)外建筑表皮設(shè)計(jì)案例

世界級(jí)建筑師赫佐格·德穆隆2003年設(shè)計(jì)完成的德國(guó)建筑工業(yè)養(yǎng)老基金會(huì)辦公樓方案中，片狀金屬板在立面上的應(yīng)用是該設(shè)計(jì)的一個(gè)特征。在建筑北面，這些金屬板可將頂光反射到房間內(nèi)部，而在南立面，設(shè)計(jì)了一個(gè)近似十北立面的鐮刀形的調(diào)節(jié)裝置，正是這個(gè)精致的可調(diào)節(jié)構(gòu)件為建筑表皮的設(shè)計(jì)增色不少:它可在天空陰暗時(shí)將頂光反射到樓地板位置上，而當(dāng)陽光照射時(shí)，構(gòu)件則轉(zhuǎn)到垂直方向遮陽板上。該辦公樓的建筑表皮設(shè)計(jì)不僅注重形式上的美感，并且還能起到保溫隔熱和遮光的作用。

2. 國(guó)內(nèi)建筑表皮設(shè)計(jì)案例

又如黃岡市某辦公大樓設(shè)計(jì)了雙層皮立面系統(tǒng)。該辦公樓為十五層，正立面面向西南，西曬嚴(yán)重，夏季非常炎熱。雙皮立面成功地解決了該高層辦公建筑面臨的缺少自然采光和通風(fēng)、空調(diào)能耗過高等問題雙層皮、Z面由外立面的玻璃幕墻和內(nèi)立面的推拉窗組成。外立面的玻璃幕墻對(duì)內(nèi)部空間起到了防護(hù)作用，有效阻擋了高層的高速氣流，同時(shí)又豐富了建筑立面造型效果。內(nèi)立面安裝大面積可開啟推拉窗，使用者可獲得自然通風(fēng)框架結(jié)構(gòu)柱在兩層立面之間，避免了對(duì)內(nèi)部空間的使用和再劃分的影響雙層立面之間的夾層內(nèi)安裝自動(dòng)遮陽百葉，效果顯著也便于維護(hù)和清理。

三、建筑表皮設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

1. 表皮空間的復(fù)合化

復(fù)合化的表皮主要是多層表皮，它的出現(xiàn)是當(dāng)代建筑技術(shù)高度精密化、專業(yè)化的產(chǎn)物。復(fù)合化表皮改變了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)與外圍護(hù)之間的關(guān)系：結(jié)構(gòu)與外圍護(hù)不再是簡(jiǎn)單的內(nèi)外關(guān)系，而是由結(jié)構(gòu)和填充物共同構(gòu)成建筑的復(fù)合表皮。這類結(jié)構(gòu)既不像磚石那樣密實(shí)，也不是差異明確、間距疏離的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)化表皮是一種有足夠密度和間隙的組織物。事實(shí)上，當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的密度到一定程度時(shí)，結(jié)構(gòu)本身就具有表皮的特征。如 2008年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)-鳥巢的結(jié)構(gòu)，就既是結(jié)構(gòu)本身同時(shí)也是建筑表皮。復(fù)合型多層表皮的實(shí)施常常依賴于高技術(shù)含量的材料和技術(shù)，它必然帶有高技特征，因而多出現(xiàn)在技術(shù)含量高的大型建筑上。通過計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代設(shè)備的運(yùn)用，經(jīng)過復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算和試驗(yàn)才能夠完全實(shí)現(xiàn)。

2.表 皮形式的藝術(shù)化

在建筑表皮的發(fā)展中，我們可以發(fā)現(xiàn)一種建筑的藝術(shù)表現(xiàn)趨向：即越來越多的建筑不論從建筑形態(tài)還是表面肌理上，都越來越像是一件藝術(shù)品，有受自然界組織結(jié)構(gòu)啟發(fā)的抽象幾何圖型。如2008年北京奧運(yùn)會(huì)游泳中心的結(jié)構(gòu)表皮是從一個(gè)抽象的幾何圖示中發(fā)展而來的，這種模型在自然界中普遍存在。同樣，扎哈設(shè)計(jì)的廣州大劇院的外表造型近似于自然界的兩塊石頭，具有極強(qiáng)的視覺沖擊力。在當(dāng)代建筑中，表皮結(jié)構(gòu)的幾何圖形從早期的簡(jiǎn)單有序發(fā)展到現(xiàn)在的有機(jī)形、非線性的構(gòu)圖，這一變化反映了當(dāng)代建筑形式中非線性美學(xué)特征。

3. 表皮技術(shù)的科技化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑表皮將不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的建筑內(nèi)外分隔層，而是具有通過改變自身位置，形狀、密度，顏色等要素來調(diào)整通過建筑表皮的自然氣候資源能力的高科技表皮。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展和新材料不斷出現(xiàn)，許多感應(yīng)設(shè)備和新技術(shù)等正進(jìn)入建筑表皮的設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同的地域氣候條件，通過運(yùn)用這些新技術(shù)，新產(chǎn)品，改變建筑各層表皮的功能特性、表皮層的數(shù)量、重疊的方式及順序，獲得不同形態(tài)和性能的建筑表皮系統(tǒng)，并且通過建筑表皮新的功能使建筑具有新的面貌。如上海世博會(huì)日本館，外表面呈銀白色，采用含太陽能發(fā)電裝置的超輕“膜結(jié)構(gòu)”包裹，形成一個(gè)半圓形的大穹頂。設(shè)計(jì)上采用了環(huán)境控制技術(shù)，使得光、水、空氣等自然資源被最大限度利用。展館外部透光性高的雙層外膜配以內(nèi)部的太陽電池，可以充分利用太陽能資源，實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)光、發(fā)電，這是一座“會(huì)呼吸的展館”。

4. 表皮表現(xiàn)的圖像化

在上海世博會(huì)上，韓國(guó)館是一幢用韓文符號(hào)組成的建筑物，形成一個(gè)“空間化符號(hào)”。不僅展館整體由幾個(gè)巨型的韓文字母連接而成，甚至在每一塊磚上，都有著凹凸有致的韓文。韓國(guó)文字的幾何學(xué)特性被從建筑學(xué)角度巧妙地重新詮釋，成為韓國(guó)國(guó)家館的獨(dú)特構(gòu)成要素，使韓國(guó)館成為世博園區(qū)的一個(gè)奇特景觀。這種利用新型印刷和材料技術(shù)在建筑表皮復(fù)制圖像的做法是建筑表皮設(shè)計(jì)的又一個(gè)特點(diǎn)，印刷玻璃，預(yù)制混凝土板，利用圖像來制造建筑表皮的動(dòng)態(tài)效果，都被用來作為建筑表皮設(shè)計(jì)的方法。復(fù)制圖像的技術(shù)還包括各種電子技術(shù)，如各種廣告燈光、電子顯示屏等技術(shù)在建筑表皮的的運(yùn)用。這些動(dòng)態(tài)的電子成像設(shè)備多出現(xiàn)在商業(yè)性的建筑，有些已經(jīng)不僅僅是建筑的附屬物，而是一種非物質(zhì)化傾向的建筑表皮。有的建筑表皮是圖像信息符號(hào)被置入建筑表皮內(nèi)而不以附加的方式粘貼在建筑表皮上，從而使得建筑表皮與信息符號(hào)成為一個(gè)整體，信息符號(hào)不再是建筑表皮上的裝飾物：信息就是表皮，表皮就是信息，信息與建筑表皮一體化，建筑表皮圖像化。這些表皮正改變我們對(duì)建筑的視覺審美觀，我們現(xiàn)在不僅是被建筑表皮所包圍，今后有可能會(huì)被充滿圖像信息特征的建筑表皮所淹沒。

四、結(jié) 語

建筑表皮設(shè)計(jì)既要滿足建筑外觀的實(shí)用性，同時(shí)還要對(duì)建筑外觀具有裝飾性，對(duì)于建筑整體設(shè)計(jì)有著重要的意義，未來的建筑表皮設(shè)計(jì)會(huì)順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保將會(huì)成為主題。

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[2]王映梅. 論建筑表皮設(shè)計(jì)語言的發(fā)展[J]. 群文天地. 2011(20)

[3]袁泉. 玻璃作為建筑表皮的時(shí)代表現(xiàn)[J]. 美與時(shí)代(上). 2012(05)