建筑设计中自然光的作用

1自然光

对于自然光更加明确合理的理解有助我们更好地分析其在建筑设计中所体现出的特点。通常意义上讲的自然光是与人工光相对立的,自然光包含两层含义,一是可见光,二是不可见光。可见光指的是波长在380nm至760nm的光,不可见光尺度和范围都较广,包括波长小于380nm的紫外线、x射线、以及波长大于760nm的红外线、无线电波等。自然光作为绿色光源的主要形式,以其健康、环保、可持续的存在方式,并结合其可变换的自然特点为建筑设计增添着诸多的魅力。

2自然光与建筑设计的结合

建筑设计对于自然光的运用主要是对于自然采光的设计,通过无边界的自然光的外部环境,透过建筑的外部轮廓,对建筑的内部空间进行视觉创造和形体的再塑造,以满足建筑的功能和艺术要求。

2.1建筑采光

建筑的采光取决于建筑的空间方式,建筑采光根据具体功能和建筑尺寸形式的差异可分为:侧窗采光、顶窗采光、庭院采光。侧窗采光。侧窗采光是大多数的建筑最为常用的采光设计手法,窗口处较亮,远离窗口处相对暗一些,这种采光方式可以在视觉上凸显室内空间分区。在具体的设计中,侧窗采光多用于进深较小建筑。由于自然光的强度的均等性,侧窗采光在实际设计中不受建筑层数设计的影响。但侧窗采光当太阳入射角度较低时,容易造成眩光。顶窗采光。当建筑内部空间呈现较大的进深,此时为了保证室内的亮度和明暗的均匀,可以采用顶窗采光的方式。

在顶窗采光的运用中,尤以集中式空间最为突出。对于集中式的围合建筑空间来讲,围合区域一般面积较大,有时由于建筑本身功能的要求层数较高,这样建筑进深尺度大,中心空间无法直接依靠侧窗采光获得足够的亮度,或即使获得侧窗采光所带来的亮度,也无法满足空间内的自然光的需求量,因此设计师在这一区域设计时会着重采用顶窗采光的方式来满足室内对于照明的需求。由于自然光对于此处的照射直接,这些空间的围合区域,以其功能、形式的独特性,往往会成为建筑空间的中心。庭院采光。

建筑整体的尺度制约着光线的透射,由于建筑功能的差异性,当建筑的层数较多且有时楼层面积又相对较大时,侧窗采光和顶窗采光均无法达到预期的照明效果,此时在自然光的运用上应运用庭院采光的方式来进行处理。庭院采光种类很多,包括有些供人们休息活动的中庭,一些采光的院落,天井等。例如我国云南大理地区的“三坊一照壁”的庭院采光设计手法,为了使庭院及房屋的正堂得到充足的光照,而将庭院的照壁涂成雪白色,用以增加反光效果,以此获来满足建筑的亮度需求。

2.2自然光在建筑中的作用

第一,对于建筑形体的塑造。建筑的体量是人们对于空间的一种认知,这种认知的形成依赖于自然光的感知和捕捉。建筑大师安藤忠雄认为:“建筑设计就是要截取无所不在的光。”光线通过阴影关系的界定,勾勒出建筑的形体,从而在自然环境中展现出建筑之间的塑造关系。若是没有光,建筑的关系就会处在一种混沌的黑暗中,这样就无法交代清楚建筑各部分特点,同时设计者想要表现的建筑艺术感也就无从谈起。在自然光对建筑形体的塑造上,我国古代园林体现的比较明显。

在我国古代园林设中,设计讲究巧于因借,注重“透”与“露”给人带来的意境美。例如园林的花草山石在设计上往往相对自由设置,在阳光的照耀下,呈现斑斑阴影洒在建筑的外围,凸显建筑形体的艺术之美,使其形态与自然景观的和谐,展现着“实”与“虚”结合。第二,自然光对于建筑空间的组织作用。自然光对于建筑的组织作用包含三个层面:一是自然光对建筑的室内和室外环境的界定;二是自然光使建筑的内外环境有机结合;三是自然光对于视觉的引导和建筑空间层次的描述。自然光对于室内环境的界定并不是诸如建筑混凝土式的将建筑内外分离,强硬化割裂。

自然光的这种界定是建立在自然光对于建筑的光影变化上的。是一种隐约富有过渡形式的界定。美国著名建筑师路易斯·康曾提出“双层墙理论”,这个理论可有效地说明自然光对于建筑环境的界定形式。此理论阐释为:在建筑每扇窗户的外面都有一面独立于窗前的薄墙体,墙面上有足够自然光透入建筑内的小口,建筑这种采光方式有效地调节了光线的进入,并且人们的视线并没有遮挡,这样能够避免由于强光线的透入给人带来的影响,通过对自然光的遮挡,来达到建筑亮度的强与弱所形成的空间界定。建筑是自然界的组成部分,自然光勾勒出建筑的形体使其能够有着很强的艺术张力,设计师在展现这种张力的同时,总是想尽最大限度的与环境相融合。而自然光往往是形成这种融合的有效设计语言。

从二十世纪美国“流动空间”的提出到草原式住宅,再到风格化明显的巴塞罗那展馆,采光玻璃的大量运用也体现出了自然光对于室内外环境的连接作用。一方面,由于采光玻璃的设置,室内室外的光线对比得到减弱,保证室内外视觉上的连续性,从而形成有机的结合体。另一方面,室外的景观通过自然光将其光影透入室内,这样室外的景观与其室内的光影有效衔接,相互辉映,从而有效地表现出自然光在建筑室内外环境结合的促进作用。建筑设计的功能性与人的活动密不可分,空间中人的活动需要根据一些导向信息为指导。动物具有趋光性,同样人也不例外。

人会本能地捕捉视野中光影明显的区域,在光影的设计中,可以利用人的这种心理态势,充分运用自然光进行建筑的导向设计,以期完成自然光对建筑空间的引导。随着科技的不断进步,设计师采用了一种与以往通过巧妙设计直接运用自然光完全不同的设计手法,这种手法是在首先保证室内光照较为均匀的前提下,通过设置采光器重点强调视觉的焦点位置,来突出建筑场景,从而吸引人们的注意。自然光对于建筑空间层次的描述,主要体现在建筑的结构的层次性上。综上可知,光具有导向性,自然光可以通过合理的设计来改变室内的明暗对比,同时改变建筑内部的空间变化,如空间尺寸的变化,建筑形态的改变等。这样从给人视觉的变化,最终来改变人们对于空间的感受。

3自然光对建筑的塑造

3.1自然光对建筑的塑造

自然光对建筑的塑造根植于设计师对建筑和自然光两者整体统筹的把控,由以上论述可知,在建筑设计中,合理的自然光运用不仅体现了设计师对建筑设计整体的内涵思考,更是对整体环境照明的巧妙处理。建筑照明需要自然光的补充和烘托,自然光在建筑空间中扮演的角色无论是主角、配角或介质,都应对其有所重视,使其在建筑空间中更能表现出建筑本身的意境,从而创造出“沐浴在光中的体量”。建筑环境通过光影的变化来修饰空间环境,使材料和建筑形态有机结合,并为建筑提供了强大的精神尺度。柯布西耶曾说:“将体量置于光中,产生精巧、得体、华丽的相互作用,这就是建筑。建筑是对阳光下的各种体量精确的、正确的和卓越的处理。”柯布西耶对光影的塑造,来源其对于自然光的漫射处理,这一点在其代表建筑作品朗香教堂上表现得尤为明显。

3.2朗香教堂设计中对自然光的处理和运用

朗香教堂是柯布西耶享誉世界的建筑作品之一,被誉为:“20世纪最为震撼、最具表现力的建筑。朗香教堂建成后,它那犹如雕塑般的建筑体量,独特的设计风格以及合理的功能不仅在当时引起了轰动,也对现代建筑的发展产生了深远的影响。”在自然光的处理和运用上,柯布西耶更是让光有了令人激动的演绎。在朗香教堂的具体设计方面,首先,作为建筑的核心位置,祭坛处的光线设计尤为重要。光线通过墙壁上大小不同的开口,使祭坛得到最大亮度的提升,起到突出的作用,引人注目。虽有墙壁上有许多窗洞,但采光口相对较小,加之光线透过纵深地墙面开洞,使其得到有效的弱化,于是室内环境漫射出相对朦胧的光线。

这就有效地保证了教堂核心区祭台处的光源亮度。通过光影的作用,室内亮度层次分明,和谐统一,相互作用,形成透视效果一般的景象。同时,自然光通过墙面微小的小孔,点点耀眼,恰如星辰一般,伴随着一天中时间的不断变化,室内光线也随之改变,这使得空间布局得到合理的丰富,光影的变化也唤起人们阵阵联想,使信徒好似真正感受到耶稣荣光的庇佑。其次,屋顶由于其厚重卷曲的造型,在建筑的外面是无法看到其与教堂南墙面和东墙面之间的缝隙。但如果身在室内观察,它又神奇地展现在人们眼前,放眼望去,光线透过缝隙突出了对顶部轮廓的强调,缝隙透过光又好似围绕教堂顶部的一条纽带,连接着室内与室外,使教堂空间环境产生一种微妙的联系,从而缓解了由于屋顶的厚重感带来的压抑氛围。

同时缝隙的设计使屋顶几乎独立出来,犹如悬浮在空中。从朗香教堂的光线运用中我们可以看出,光线在很大程度是并不局限于一种造型方式来利用,在柯布西耶的眼中,它就像是一种“建筑材料”,用来对建筑的整体进行构建,并通过这种“材料”的运用来获得良好的肌理视觉观感。正如建筑大师安藤忠雄在考察过朗香教堂后有如此感触:“我第一次参观朗香教堂的时候,就被其内部的各种色彩斑斓的窗户射入的光线所感动,这是一座以光为主题的成功建筑。”

4结语

建筑是人们活动的载体,自然光的设计运用有效地烘托了建筑的载体作用,并给人提供良好照明环境。从自然光设计的本质上讲,一方面,通过对亮度的诠释,来表达建筑的重点,并借以提供良好的视觉指引,这是科学的处理过程。另一方面,对于建筑整体的勾勒和环境的再塑造,这又体现了自然光艺术的渲染性。优秀的设计师在自然光与建筑设计中找寻着彼此的存在点,不仅塑造了良好的光影关系,也与绿色照明,可持续的设计主流相切合。

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