世博會(huì)主題館建筑外觀照明的一體化設(shè)計(jì)實(shí)踐

林 怡 曹 東 羅奕本 王 剛

(1.同濟(jì)大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，高密度人居環(huán)境生態(tài)與節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092;2.上海松耳照明工程有限公司，上海 200010;3.上海光聯(lián)照明科技有限公司，上海 200010)

主題館位于上海世博會(huì)規(guī)劃圍欄區(qū)B片區(qū)世博軸西側(cè)，與中國館遙相呼應(yīng)。主題館東西總長約290米，南北總寬約190米，為亞洲第一大跨度大空間展示建筑。主題館南北兩側(cè)出挑的近20米的超大屋檐、近4000平方米的東西雙面垂直生態(tài)綠化墻以及達(dá)3萬平方米的屋面集中太陽能電池板都是其極具標(biāo)志的建筑特征 (圖1)。

然而，這個(gè)超大體量的建筑在世博園區(qū)中卻是難得的低調(diào)與內(nèi)斂。與臨時(shí)展館不同，主題館是世博永久性建筑，世博會(huì)期間展出“城市、人館”、“城市生命館”、 “城市星球館”的三個(gè)主題展覽;世博會(huì)后還將作為多功能展覽場館，與周邊中國館、世博中心、演藝中心等建筑形成以展覽、會(huì)議、活動(dòng)和住宿為主的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)聚集區(qū)。因此，主題館的建筑設(shè)計(jì)更注重建筑的功能性、適應(yīng)性以及細(xì)節(jié)的品質(zhì)與完成度。它的建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)也更加注重各工種間的相互配合，在技術(shù)初步設(shè)計(jì)階段就明確提出了基本的照明設(shè)計(jì)理念，并在后續(xù)的設(shè)計(jì)過程中配合相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)逐步深入和完善，最終完美地實(shí)現(xiàn)了建筑照明一體化設(shè)計(jì)。

1 建筑照明一體化設(shè)計(jì)概念

主題館的建筑設(shè)計(jì)通過雅致的立面分割、細(xì)膩的材質(zhì)對(duì)比與凝練的構(gòu)件造型，體現(xiàn)出一種典型的上海城市文化特質(zhì)，不張揚(yáng)、精致而自律。建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以“中國2010上海世博會(huì)園區(qū)夜景照明總體規(guī)劃”的相關(guān)設(shè)計(jì)導(dǎo)則為依據(jù)，提出以展現(xiàn)主題館的建筑藝術(shù)理念為主的夜景照明概念，并提出了相對(duì)細(xì)致的設(shè)計(jì)要求，諸如，夜景照明應(yīng)主要表現(xiàn)出挑的屋檐、南北立面的建筑肌理以及屋面菱形母題的立體形態(tài)特征;東西綠化立面照明則不宜太亮;適當(dāng)采用彩色光，可進(jìn)行簡單的媒體表現(xiàn);主題館建筑景觀照明應(yīng)主要采用LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以體現(xiàn)綠色節(jié)能的設(shè)計(jì)理念。尤其對(duì)于原本已相當(dāng)洗煉的建筑外觀，建筑設(shè)計(jì)不希望因照明需要增加構(gòu)件或影響建筑外觀。因而，建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)始終強(qiáng)調(diào)主題館的建筑照明一體化的設(shè)計(jì)，所有燈具和附屬設(shè)備應(yīng)妥善隱蔽，力圖做到“見光不見燈”。因此，在整個(gè)設(shè)計(jì)、施工過程中，建筑團(tuán)隊(duì)作為設(shè)計(jì)主導(dǎo)和總控有效地指導(dǎo)并協(xié)調(diào)了照明技術(shù)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)深化過程，較完美地實(shí)現(xiàn)了建筑一體化設(shè)計(jì)，在燈具與建筑構(gòu)件 (幕墻)結(jié)合設(shè)計(jì)方面尤為突出。

圖1 主題館夜景

2 建筑外觀照明解決方案

2.1 建筑南、北立面

南北立面是夜景照明表現(xiàn)最為重要的一個(gè)面。建筑師為避免室內(nèi)產(chǎn)生布展設(shè)計(jì)忌諱的直射陽光，設(shè)計(jì)了雙層幕墻體系:中空絲網(wǎng)印刷玻璃幕墻 (內(nèi)層)+不銹鋼板外遮陽幕墻 (外層)。外側(cè)不銹鋼板上開設(shè)方孔，尺寸從下至上由一米至二十公分見方依次減小，在室內(nèi)、戶外產(chǎn)生圖底反轉(zhuǎn)式的生動(dòng)韻律感。

照明設(shè)計(jì)則依托其疏密向上遞減的幕墻鏤空孔，在其下方布置不同規(guī)格的全彩LED線形洗墻燈，強(qiáng)調(diào)立面光的節(jié)奏感。燈具安裝在建筑最外層的兩層皮膚之間，完美隱藏在鏤空不銹鋼殷鋼板和中空釉點(diǎn)玻璃之間180mm的間隙內(nèi) (圖2)。燈光柔和地照亮每一個(gè)四方形的釉點(diǎn)玻璃，并通過控制設(shè)計(jì)，產(chǎn)生光色的漸變，并形成長達(dá)288米的媒體立面。雖產(chǎn)生的是非常低像素的圖形效果，在世博園區(qū)并不十分突出。但對(duì)于世博主題館這個(gè)超大體量建筑，如此尺度的媒體立面卻是更為符合其建筑屬性及特點(diǎn)的。遠(yuǎn)在100米外高架步道上的游客，主題館建筑南北立面全景映入眼簾，可感到中國世博會(huì)大尺度的震撼;但對(duì)于近距離的參觀者，緩緩變化的圖像卻不曾帶來任何視覺干擾。這也是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)最為樂見的效果了 (圖3)。

圖2 南北立面LED線型燈具節(jié)點(diǎn)詳圖

圖3 南北立面雙層幕墻內(nèi)部的LED線型燈具

2.2 建筑東西立面

如果說南北立面良好的建筑照明一體化設(shè)計(jì)主要依托建筑設(shè)計(jì)自身所提供的設(shè)計(jì)空間，而東西立面則是進(jìn)行了專門的建筑照明一體化設(shè)計(jì)和研發(fā)。

主題館東西與通透的南北立面不同，是大面積實(shí)體墻面。為避免形成“大城墻”生硬的空間界面，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)用植物來柔化界面。通過協(xié)調(diào)土建、安裝、幕墻、園林等團(tuán)隊(duì)，在斜交的幕墻格構(gòu)間種植不同品種的小灌木，并形成與南北立面呼應(yīng)的由下至上漸變效果，成為達(dá)5000平方米的“城市綠籬”。為配合表現(xiàn)這一生態(tài)綠墻，產(chǎn)生更為純粹的立面效果，上海光聯(lián)特別開發(fā)、生產(chǎn)了一款邊長為91mm的菱形LED全彩點(diǎn)狀燈具，安裝于建筑結(jié)構(gòu)交叉節(jié)點(diǎn)的菱形位置上。幕墻設(shè)計(jì)也專門設(shè)計(jì)了覆蓋于格構(gòu)上的鋁合金裝飾扣板用于照明電纜的走線(圖4、圖5)。通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，LED全彩貼片光源、抗紫外線PC2407注塑燈罩、鋁壓鑄底座與建筑裝飾線槽和整個(gè)墻面綠化完美結(jié)合在一起，白天幾乎找不到燈具 (圖6);夜幕來臨后，星光燈的閃爍猶如漫天繁星的閃耀。整體的色彩變化又寓意著季節(jié)的變化，詮釋了人與自然的互動(dòng)。

圖4

圖5 菱形LED星光燈

2.3 建筑屋面

圖6 東西立面格架上的菱形LED星光燈

主題館屋頂部模仿石庫門“老虎窗”正面開、背面斜坡的特點(diǎn)，將跨度為36m達(dá)屋面設(shè)計(jì)成為5跨連續(xù)折板結(jié)構(gòu)，形成強(qiáng)烈的韻律感呼應(yīng)著上海城市里弄肌理的韻律。照明設(shè)計(jì)為強(qiáng)化屋面凹凸的菱形單元，采用窄光束白光金鹵燈對(duì)屋頂三角形的采光窗進(jìn)行內(nèi)透光照明，使得其建筑設(shè)計(jì)理念在夜晚也可得以清晰展現(xiàn) (圖7)。

圖7 主題館鳥瞰夜景

出挑18m的屋面大挑檐讓人聯(lián)想到中國古建筑傳統(tǒng)的大屋檐，同時(shí)也給人現(xiàn)代建筑獨(dú)有的視覺震撼。南北立面建筑挑檐分別采用立桿投光的方式打亮，烘托出展翅欲飛的動(dòng)感。南北屋檐下設(shè)置的投光立桿可能是此次設(shè)計(jì)中最不“一體化”的部分了，這是為了避免向上的投光產(chǎn)生眩光干擾不得已而為之的做法。但為了盡量減少對(duì)建筑日間景觀的干擾，照明團(tuán)隊(duì)通過對(duì)燈具配光的選擇、投光角度的設(shè)計(jì)，在保證投光均勻度的前提下，將燈桿數(shù)量最終控制在8根以內(nèi)。

3 燈光控制系統(tǒng)解決方案

為實(shí)現(xiàn)主題館夜間多場景的燈光變幻，上海光聯(lián)專為此項(xiàng)目開發(fā)了一套燈光控制系統(tǒng)。根據(jù)主題館的建筑立面構(gòu)成，將各個(gè)立面所有可控的LED燈具集中整合。以南、北立面的一個(gè)方形窗口和東西立面LED菱形燈具作為基本控制單元，組成一個(gè)超大畫面，模擬飄動(dòng)國旗、海寶圖像、2010 Expo等動(dòng)態(tài)燈光效果 (圖8)。

為了使各個(gè)部分的LED燈具能夠完美同步，協(xié)調(diào)演示，燈光控制系統(tǒng)進(jìn)行了專項(xiàng)平面圖像控制系統(tǒng)升級(jí)。在控制軟件中將燈具在建筑立面上所處的位置與控制畫面中的點(diǎn)位一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)小點(diǎn)就代表一套燈具。系統(tǒng)默認(rèn)AVI文件是各種場景效果的子程序。設(shè)計(jì)師可通過常規(guī)的 FLASH、AFFTER EFFECT等平面動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件完成圖案畫的創(chuàng)意表達(dá)，生成AVI格式文件，在系統(tǒng)中播放。也可通過專門開發(fā)的控制軟件，對(duì)預(yù)存的多個(gè)程序進(jìn)行節(jié)目編組，預(yù)先設(shè)置未來的某一天的某個(gè)時(shí)間段應(yīng)該表演什么樣的燈光場景效果。

圖8 主題館燈光控制系統(tǒng)軟件界面

此外，由于不同燈具以及對(duì)不同類型LED光源的硬件驅(qū)動(dòng)技術(shù)有所不同，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了有機(jī)整合。通過開發(fā)了嵌入式信號(hào)轉(zhuǎn)接模塊，將計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)通過轉(zhuǎn)接模塊轉(zhuǎn)換成各種類型燈具所識(shí)別的機(jī)器語言信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)各種類型燈具的同步調(diào)控，按照軟件中的圖像約定，變換色彩與亮度，在控制系統(tǒng)的硬件方面，解決了協(xié)調(diào)控制難題 (圖9)。

圖9 世博主題館

圖10 世博主題館夜景

圖11 世博會(huì)主題館夜景

世博園區(qū)夜幕降臨后，各個(gè)展館爭奇斗艷，而主題館的夜景則如同其日間格調(diào)一樣 (圖10～圖12)，平和而不平淡，表現(xiàn)自身建筑特色是其夜景照明的首要目標(biāo)。而照明與建筑完美結(jié)合也使其成為建筑照明一體化設(shè)計(jì)的優(yōu)秀實(shí)踐案例，為今后的此類照明設(shè)計(jì)提供了有益的借鑒。

圖12 世博主題館夜景

［1］林怡，鄒子敬.上海世博會(huì)主題館夜景照明設(shè)計(jì).照明設(shè)計(jì)，2010/05/06:46～48

［2］林怡.中國2010上海世博會(huì)主題館的設(shè)計(jì)營建.時(shí)代建筑，2010/03:60～65

［3］郝洛西，楊秀.世博之光:從技術(shù)到藝術(shù).時(shí)代建筑，2010/03:50～55