寒冷地區(qū)建筑外界面形態(tài)的生態(tài)技術設計研究

李巍 鄭馨

【摘 要】本文對寒地建筑外界面應用的生態(tài)技術進行了論析，指出采用合適的技術手段在寒地建筑外界面設計中的重要性。特別在環(huán)境污染嚴重、能源匱乏的今天，以科學技術為手段，注重"與環(huán)境和諧共生"的生態(tài)建筑設計，將促進人與生活空間、人與自然環(huán)境的和諧相處。

【關鍵詞】寒冷地區(qū)；建筑外界面；形態(tài)；生態(tài)技術

備注：論文是課題的系列論文之一。

課題信息：寒地建筑外界面低能耗形態(tài)的設計研究，吉教科合字[2015]第277號，吉林省教育廳"十二五"科學技術研究項目。

最初的建筑是抵御外界惡劣自然環(huán)境的場所，其本質是人們用來與外界分割的空間體。建筑表皮是包裹這個空間體的"外套"，是劃分內外環(huán)境的界面，內外的交流都要從中經(jīng)過，它具有庇護自身和適應外界環(huán)境的雙重功能。而建筑外界面的各種形態(tài)，需要技術保證才能實現(xiàn)，同樣，它又始終受到技術環(huán)境的客觀影響，二者互為作用，相輔相成。

1建筑外界面的概念解析

界面作為建筑的專用名詞特指圍合空間的三個面--底面、垂直面、頂面。作為空間的外在形式普遍存在于建筑中，并依賴于具有一定體積、強度和材質等物理指標而具有實體性質。建筑的本質是由界面圍合的空間，空間因實體才具有使用價值。實體界面將抽象的設計觀念轉化為具體的空間形象，使建筑成為具有實用功能又蘊涵意義的空間環(huán)境，并由此引出界面的色彩、式樣、質感等因素，這些因素直接作用于人的感官，引起人們對建筑的認知，并通過界面對環(huán)境產(chǎn)生諸多影響[1]。

2寒地建筑外界面形態(tài)的生態(tài)技術表達

2.1經(jīng)濟技術表達

寒地占據(jù)我國北部地區(qū)，由于地理位置偏僻、對外交流閉塞，造成了寒地區(qū)域整體經(jīng)濟發(fā)展相對落后，技術水平存在一定局限，極大地限制了建筑外界面形態(tài)的創(chuàng)新和進步。南部地區(qū)的一些先進建造技術、建筑材料和構造形式，由于造價偏高、維護復雜，很難在寒地推廣。運用現(xiàn)代技術去適應氣候特征，實現(xiàn)建筑與自然的融合，達到最少的能耗并創(chuàng)造出豐富多彩的，有技術表現(xiàn)傾向的建筑形態(tài)，是寒地建筑設計要解決的新課題。

2.2建筑技術表達

隨著時代的發(fā)展，在建筑中技術因素不再被動地支撐著建筑形式或僅僅作為其實現(xiàn)的手段，而是作為造型要素直接參與到建筑形態(tài)的塑造。同時，建筑技術手段自身的變革，也會超越風格流派等文化因素，對建筑形態(tài)產(chǎn)生巨大的影響。

寒地區(qū)域受自身寒冷氣候的影響，使得建筑外界面設計創(chuàng)作受到束縛。但隨著一些新型輕質保溫墻體材料的研制和應用，不斷改變著寒地建筑外界面的形態(tài)、節(jié)能技術和生態(tài)技術的發(fā)展，也為寒地建筑帶來了形式與功能的高度結合。傳統(tǒng)寒地建筑封閉、厚重的建筑個性隨著技術的發(fā)展逐漸消失，通透、輕盈不再是南方建筑特有的個性。而采用其他地區(qū)的技術時，手法要有差別，要呈現(xiàn)出寒地獨特的建筑技術與美學特征，這樣才具有現(xiàn)實意義。

2.3合理的應用表達

在寒地范圍內，技術的發(fā)展戰(zhàn)略應服從于社會、經(jīng)濟發(fā)展總目標的需要。一方面要大力提高寒地區(qū)域的經(jīng)濟技術水平，提倡將當代的先進技術有選擇地與建筑特定的需求和現(xiàn)實條件相結合，并要避免在技術現(xiàn)代化的進程中，對于原有文化的沖擊和破壞；另一方面要重視對傳統(tǒng)技術的提升與改進，從地方材料、構造方式等要素中發(fā)掘傳統(tǒng)技術的潛力，繼承有代表性的技術傳統(tǒng)，并實現(xiàn)傳統(tǒng)技術的現(xiàn)代化。只有保證了技術在建筑中應用的合理性與經(jīng)濟性，建筑師才能充分把握技術發(fā)展給寒地建筑的功能、空間、形式帶來的新變化，從而豐富建筑外界面形態(tài)的技術內涵。

3寒地建筑外界面形態(tài)的生態(tài)技術設計策略

寒地冬季氣候寒冷，建筑技術相對落后，協(xié)調環(huán)境、相對簡潔的造型更有助于建筑冬季抵御寒風、加強保溫、降低成本，對建筑的形態(tài)、構造、材質、色彩加以設計取舍，可以豐富寒地四季的景觀。

3.1建筑外界面的形態(tài)設計

合理的建筑界面形式對于實現(xiàn)建筑生態(tài)化具有不可低估的作用。對于熱帶，亞熱帶和溫帶一些地區(qū)，東西軸向長，南北軸向短的細長平面，可以減少東西向短邊的西曬；而對于溫帶，寒帶地區(qū)，建筑采用圓形平面有利于產(chǎn)生相對小的建筑表面積，從而降低熱散失、弱化強風的沖擊。采用不同的建筑設計手法（懸挑、架空、轉角、傾斜、偏移等）將產(chǎn)生不同的空間效應。這些建筑的空間界面也能起到遮陽、導風、透氣的作用，同時也使建筑積極地與環(huán)境、當?shù)匚幕俺鞘行纬蓪υ?，生成了獨特的建筑界面?/p>

3.2建筑外界面的構造設計

老式建筑的表皮層單一，承重與圍護體系常為一體，能夠調節(jié)氣候的窗、百葉或其他活動的遮陽設施，通常與大面積實體墻面在同一個表皮層上交替布置，建筑表皮調節(jié)外界氣候資源的能力較弱，常以被動的方式保護建筑。而生態(tài)建筑表皮應具有較強的調節(jié)氣候的功能，利用自然氣候資源為室內空間所用，要減少不可再生資源的使用，變被動保護為積極保護。在目前的技術條件和合理的造價控制下，只有利用多個不同功能層構成的建筑表皮系統(tǒng)才可較容易地達到多個目標[2]。

3.3建筑外界面材料的重新詮釋

建筑外界面有兩種基本屬性：阻隔性和選擇透過性。阻隔性，不論是外界面還是內界面，都是對不同空間質地的分隔，形成相對圍合密閉的空間；選擇透過性，即濾過作用，或稱為"膜效應"。選擇透過性是指建筑外界面的功能并不是完全的阻隔，而是在對某些（不利的）空間質地分隔的同時，能夠對另一些（有利的）空間質地有選擇地透過，這是對阻隔作用的補充。建筑外界面的選擇透過性作用體現(xiàn)了建筑作為氣候過濾器對氣候"利用"的一面。如中國國家游泳館外界面采用的ETFE透明膜，即有有效的熱學性能和透光性，又可避免建筑結構受到游泳中心內部環(huán)境的侵蝕。

磚、石、木材等材料被使用幾千年，玻璃、鋼、混凝土等現(xiàn)代建筑材料也已司空見慣之后，化學、物理、機械工程和生物學創(chuàng)造的新材料層出不窮，膜結構、塑料甚至紙筒建筑正在大行其道，這不僅開辟了新的建筑設計視野，也引發(fā)了建筑師的設計靈感。以往玻璃磚、磨砂玻璃和聚碳酸脂纖維板等材料，是用來圍合一些光線要求不高的空間，如車庫、樓梯間和走廊屋頂?shù)?，但建筑師?chuàng)新地將這些材料應用于多層表皮的外層，改變了它們的應用特性。

3.4建筑外界面的色彩調節(jié)

建筑色彩的綜合考慮運用對于環(huán)境協(xié)調，節(jié)約能源和調節(jié)環(huán)境氣候都有不可忽視的作用。不同的色彩，不同的材料對太陽輻射熱的吸收系數(shù)是不同的。北方氣候寒冷，可用暖色調適應冷環(huán)境，針對不同建筑朝向，可以淺色調作為圍護結構隔熱材料，亦可用深色調作為吸收熱量的材料[4]。建筑物的造型也可利用陽光、色彩的考慮形成特有風格。

4 結語

在設計中要強調生態(tài)的觀念，而不是生態(tài)技術的片面運用；強調從實際出發(fā)解決生態(tài)問題，而不是用高科技裝點門面；強調地方材料與設計技術的有機結合，而不是生搬硬套一些現(xiàn)成實例。設計中，我們要遵循保護生態(tài)環(huán)境、以人為本的法則。使多層、柔軟、動態(tài)、賦予變化的建筑表皮與自然生態(tài)環(huán)境和快速變化的時代相融合，以瓦解永恒不變的混凝土建筑立面。

參考文獻

[1]鄧濤.建筑界面的性質與手法[J].南京林業(yè)大學學報（人文社會科學版），2003（06）：76.

[2]孫超法.計與可持續(xù)發(fā)展[J].城市建筑，2005.12期.