穿孔金屬板在建筑設(shè)計透明性上的運用研究

孫霽 趙詩琪 曹磊 嚴冬晴

1.中機第一設(shè)計研究院有限公司 安徽 合肥 230601；

2.安徽省建筑設(shè)計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230601

引言

當代文化建筑的垂直化發(fā)展，除了受到高密度城市發(fā)展模式的影響，還受到當代建筑思潮的牽引。從古典時期到現(xiàn)代主義，再到當代實踐，建筑空間經(jīng)歷了從垂直性的崇拜到衰落，再到復(fù)興的過程。古典建筑時期，垂直性經(jīng)常被看作空間的神圣次元，常被視為超越現(xiàn)實的存在。現(xiàn)代主義時期，多米諾體系、流動空間的出現(xiàn)使得水平性空間得到重視，建筑師追求自由的平面形態(tài)。而隨著對現(xiàn)代主義的質(zhì)疑，現(xiàn)代主義的相關(guān)理論得到不同角度的修正和完善，包括對人的進一步關(guān)注、對文脈的考量等。垂直性在消解了心理崇拜后，又再次以空間形態(tài)的重要構(gòu)成要素回歸到當代建筑之中。

1 透明性的概念

初次聽到“透明性”這個詞時，我還全然不知其在建筑中到底是指什么意義，也是經(jīng)老師推薦看的此書。閱讀了此書之后，才知道原來所謂的“透明性”我也不是完全接觸過。記得曾經(jīng)學(xué)習《外國近現(xiàn)代建筑史》時，就記得開始有一章是講新建筑的探索和發(fā)展的，其中有新藝術(shù)運動、未來主義還有風格派等等，這些新建筑的探索運動又都是與當時的繪畫、文學(xué)等藝術(shù)的運動相關(guān)，一些藝術(shù)方面的變化，總是會帶動建筑界對其自身的思考[1]。

《透明性》此書是由一名建筑師和一名畫家一起合作完成的。所以其內(nèi)容當然是建筑和繪畫的綜合比較，闡述了當代繪畫中的空間變化在現(xiàn)代主義建筑空間中的反映。這篇文章的重要意義簡略點說體現(xiàn)在三個方面：實證、抽象、包容。透明性提供了20世紀以來的建筑學(xué)研究非常冷靜精確的實證技巧，它既可以讓你親身去體會空間，又可以用圖示抽象的方式讓你去感悟，而這都是能讓你非常實際的體驗得到的。先鋒派促成了新生事物，創(chuàng)造了一個人們認識的全新世界。而我們很少去探究個中原因。在大量的現(xiàn)代建筑作品中，我們很少去提煉其中可以移植的事物。以致使我們認為成就巨大，創(chuàng)造力極其豐富，但是通過透明性的思維分析，我們會發(fā)現(xiàn)其實它們是有多么大的相同相通之處，只是我們沒有踏入那扇大門。透明性讓我們能夠清晰地區(qū)分復(fù)雜和簡單了，它猶如抽絲剝繭般地把我們面對的大量建筑剖析地干干凈凈。我們所討論的“透明性”與“透明”這個物理概念卻有著本質(zhì)的不同。喬治·科普斯在他的《視覺語言》一書中很好地定義了透明性：“當我們看到兩個或更多的圖形層層相疊，并且其中的每一個圖形都要求屬于自己的共同疊合部分，那么我們就遇到一種空間維度的矛盾。為了解決這一矛盾，我們必須設(shè)想一種新的視覺屬性。這些圖形被賦予透明性：即它們能夠相互滲透而不在視覺上破壞任何一方?！庇纱丝梢姡该餍允且环N視覺的特征，暗示一種更廣泛的空間次序。同時，透明性也是一種深層結(jié)構(gòu)的顯示，意味著同時能感知不同的空間位置，而絕不是直接觀察到的建筑現(xiàn)象。

1.1 穿孔金屬板的由來

穿孔金屬板即是以各種金屬板材為原料，通過沖孔機械將板材局部呈規(guī)律性地打出各種孔洞，形成特殊的質(zhì)感肌理。金屬板的厚度在2mm～5mm之間，而規(guī)范規(guī)定每個孔洞的大小不能小于板的厚度，一般都是在lmm～500mm的范圍之內(nèi)?？锥吹男螤羁梢允菆A形、矩形、不規(guī)則形等?？椎男问胶统叽缟踔量梢栽谥圃爝^程中根據(jù)項目的實際需要來指定。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各式各樣的現(xiàn)代建筑物如百花爭艷般地展現(xiàn)在人們的眼前，如：玻璃墻體、金屬體包裝等?，F(xiàn)在又有許多新型的建筑物采用金屬板做屋頂面，即用金屬薄板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的屋面材料，這種屋面具有保溫性能好、自重輕、防水性能好的特點，同時使整個建筑物能起到一定的屏蔽作用，防止建筑物內(nèi)的弱電系統(tǒng)受到外部其他信號的干擾，但金屬板屋面容易遭受雷擊，所以在防雷方面則比普通屋面的建筑物要求高[2]。

1.2 透明穿孔金屬板的特性與優(yōu)勢

透明穿孔金屬板指的是將大量光學(xué)纖維（具備光線傳導(dǎo)效應(yīng)）融入原有的建筑混凝土內(nèi)部，旨在改造建筑材料性能，并且美化建筑結(jié)構(gòu)外觀，大幅度提升材料抗凍性、抗腐蝕性與抗沖刷侵蝕性。透明混凝土材料的形成并不是簡單疊加玻璃光學(xué)纖維及傳統(tǒng)穿孔金屬板，而是經(jīng)過全面測算混凝土的各個建筑材料性能標準，從而達到準確控制光學(xué)玻璃纖維摻入比例的目標，確保從根本上優(yōu)化建筑材料的外觀視覺展示效應(yīng)。穿孔金屬板建筑物最為明顯的特點是建筑外形美觀、建筑設(shè)計節(jié)能、建筑室內(nèi)區(qū)域透光良好。當前，我國建筑設(shè)計領(lǐng)域已進入全新發(fā)展階段，以透明穿孔金屬板作為建筑結(jié)構(gòu)主體的各種類型建筑物陸續(xù)誕生。在此基礎(chǔ)上，建筑設(shè)計人員必須深入了解透明穿孔金屬板的全新功能特性運用科學(xué)規(guī)劃的思路來實施建筑設(shè)計，確保透明穿孔金屬板能在最大程度上展示新型建筑材料的優(yōu)良性能。

1.3 “透明性”的由來

透明性最初來源于立體主義繪畫，后來這一概念被引入到建筑和規(guī)劃領(lǐng)域，成了一種建筑形式上的觀點。立體主義繪畫目的在于追求物體三維屬性的新表現(xiàn)方式。因此，它沒有采取傳統(tǒng)繪畫中用一個固定視點去表現(xiàn)畫面的做法，而是以多角度描繪對象，將重疊交錯的事物放在同一畫面中，盡可能呈現(xiàn)物體的完整。并在發(fā)展過程中表現(xiàn)出這樣的傾向：將縱深方向壓縮，使構(gòu)圖平面化，用一些手段和方法去消除傳統(tǒng)繪畫中的三維空間錯覺，采用不透明色和對比色來加強空間的前傾感。這樣的做法帶來了一種新的視覺屬性——透明性。圖形的位置也因此有了雙關(guān)的意義，形體的相交、重疊、連鎖和建構(gòu)更大的變幻不定的形態(tài)，構(gòu)成了立體主義多樣解讀的可能[3]。

1.4 穿孔金屬板在建筑設(shè)計透明性上的運用

1.4.1 透明機制：基本結(jié)構(gòu)的非常規(guī)表達?！巴该餍浴笔强铝帧ち_（Colin Rowe）與斯拉茨基（Robert Slutzky）提出的理論概念，在其著作《透明性》中區(qū)分了兩種透明性：字面上的透明和現(xiàn)象上的透明。邁耶在建筑的結(jié)構(gòu)表達中采用了一種具有“透明性”的表達方法，多落實在材料的透明性上，而且多與結(jié)構(gòu)搭接的顯示有關(guān)，其畫面上存在能看透的物體：結(jié)構(gòu)體系中的梁、板、柱等通過偏位搭接、錯位搭接、懸挑搭接三種結(jié)構(gòu)搭建邏輯，進一步表達了建筑的“剝離”狀態(tài)，使整個建筑能夠清晰地將結(jié)構(gòu)構(gòu)件搭接以及梁、板、柱、墻等基礎(chǔ)元素展現(xiàn)出來，形成各自獨立的系統(tǒng)。邁耶的這種設(shè)計手法秉承了現(xiàn)代主義的建筑思想。在現(xiàn)代主義建筑中，梁與梁的關(guān)系一般是在同一水平高度上相交，墻落在柱與柱之間的梁上。在梁與柱的直徑大小邏輯關(guān)系中一般依次是柱、主梁、次梁，而邁耶采用相反的技術(shù)策略——柱截面尺寸小于梁。在處理室內(nèi)柱與梁的關(guān)系時，邁耶習慣將其成排獨立出來，主梁先穿過柱子，然后圈梁或次梁搭接在主梁中部或者挑出部分上，這樣主體墻面與柱子在位置上就有了明顯的偏移現(xiàn)象。

1.4.2 有效節(jié)約建筑設(shè)計能源消耗量。穿孔金屬板運用于工程建筑設(shè)計最為明顯的優(yōu)勢就是實現(xiàn)建筑能耗全面節(jié)約的目標，合理分配與規(guī)劃建筑工程的各個組成部分能耗，展示混凝土建筑物的最佳節(jié)能設(shè)計綜合效益。在澆筑混凝土的重要工程實踐環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)在穿孔金屬板的外部增加套管保護層，防止出現(xiàn)破壞光纖混凝土混合材料的后果。如果涉及密集程度較高的建筑鋼筋布置形狀與結(jié)構(gòu)，那么工程設(shè)計人員必須準確計算工程材料機械性能及材料抗壓強度，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)鋼筋或者型鋼材料來完善建筑設(shè)計規(guī)劃[4]。

1.4.3 在裝配式建筑中的應(yīng)用。在整個裝配式建筑施工的環(huán)節(jié)里，BMI技術(shù)對于物品的庫存管控、施工場地管控以及在施工過程中的管控都起到了很好的作用和效果。在預(yù)制配件的庫存管控中，可以利用BIM技術(shù)及其他信息技術(shù)融合的方式，擁有自動化驗收的功能，增強建筑的配件整體準確率及驗收效率，有效避免了很多因為工而產(chǎn)生的失誤。建筑項目現(xiàn)場的施工人員也可以利用BIM技術(shù)對正在安裝的配件進行智能化監(jiān)督，由于是實時查看，所以可以及時有效地在裝配中發(fā)現(xiàn)錯誤，減少過程損失。裝配式的建筑在裝配過程中非常的復(fù)雜，尤其在遇到一些既關(guān)鍵又特殊的地方，安裝起來難度較大，即使是有豐富經(jīng)驗的施工人員也可能會出現(xiàn)錯誤和偏差，建筑施工企業(yè)可以利用BIM技術(shù)對所有的施工人員展開技術(shù)培訓(xùn)，先在模型上仿真模擬操作整個安裝的過程，通過重復(fù)的聯(lián)系能夠有效增強員工的思維記憶，產(chǎn)生熟練感，以此來保證整個安裝程不出現(xiàn)失誤。

1.4.4 優(yōu)化建筑室內(nèi)空間的采光效果及建筑外觀視覺效應(yīng)。建筑設(shè)計領(lǐng)域運用穿孔金屬板的重要實踐價值是優(yōu)化建筑物的室內(nèi)空間整體采光效果，對于建筑物的外觀視覺效應(yīng)予以全面的優(yōu)化。工程設(shè)計人員選擇與應(yīng)用透明混凝土材料時，基本思路是改造墻體外觀效應(yīng)，充分保證建筑墻體能透射外界的自然光線，美化建筑墻體外觀的視覺效應(yīng)。工程設(shè)計人員要最大限度地利用建筑室外的自然光源，借助穿孔金屬板特有的建筑光線透射性能來利用自然光源。白天，建筑室外的自然光源可以直接照射至建筑室內(nèi)區(qū)域，明顯增強室內(nèi)空間的建筑透光性；夜晚，建筑室內(nèi)光源可以充分投影至建筑附近區(qū)域的廣場與道路覆蓋范圍，進而達到合理節(jié)約建筑采光能耗的目標，并提高建筑外觀美觀程度[5]。

2 結(jié)束語

文對穿孔金屬板在建筑設(shè)計透明性上的應(yīng)用進行了淺顯的分析與探討，從穿孔金屬板的物理特性出發(fā)，分析了穿孔金屬板相較傳統(tǒng)建筑材料在表達建筑透明性上的優(yōu)越性。穿孔金屬板的透明性的表達不僅僅是建筑表皮，更加強調(diào)的是建筑與環(huán)境的連續(xù)關(guān)系，即透明性的實際功用和建筑室內(nèi)外空間滲透上更舒服的空間體驗。