建筑外遮陽在造型設計中的應用研究

曹穩，吳偉東，周玉佳

（安徽科技學院建筑學院，安徽 滁州 233100）

0 前言

建筑的造型設計是在建筑設計中需要考慮的核心問題之一。良好的建筑造型不僅可以將建筑的意念進行表達，同時還具有極高的藝術價值。一些成功的建筑師，如貝聿銘、柯布西耶、安藤忠雄、楊經文等都以其造型獨特的建筑聞名于世。建筑造型設計在宏觀上應綜合環境、文化、社會等因素；在微觀上應處理好局部與整體的和諧統一。

外遮陽是建筑物的重要組成部分，它不僅是建筑視覺效果的重要載體，為設計師提供新的造型語言，還有利于建筑節能[1]，改善室內熱環境。建筑是內容與形式的統一，而外遮陽作為建筑的重要組成部分，即也應如此。遮陽設計應符合建筑可持續發展的要求，其遮陽方式及構件的設計對建筑形體的塑造影響很大。外遮陽不僅是建筑功能方面的需要，同時也被用作建筑地域性、文化性表達的重要手段，因此，建筑外遮陽不僅具有功能性，也具有藝術性。目前，很多學者從功能的角度對建筑外遮陽進行研究。湯浩浩利用PBECA軟件分析建筑外遮陽的節能效果[2]；潘孝祥從能耗的角度研究重慶地區建筑外遮陽的設置[3]。相對而言，對外遮陽藝術性的研究較少。因此，從建筑視覺的角度對建筑外遮陽進行研究具有一定的實踐應用價值。

1 外遮陽應用于建筑造型設計中的原則

外遮陽是建筑物的重要組成部分，為建筑造型設計提供了新的方法。從造型美觀的角度分析，在外遮陽設計時應遵循兩個原則：一是外遮陽與建筑整體造型形成一體化；二是形式美規律。

1.1 遵循一體化原則

世界一切事物都處于系統之中，建筑同樣如此。外遮陽作為建筑的一部分，其造型風格、遮陽材料等應該與建筑整體的形式相協調。在造型設計中應該充分考慮其整體性。一般的建筑外遮陽構件都位于建筑的表面，將會對建筑的整體狀態和美觀構造有著顯著的影響。所以在設計方案構思初期，建筑師就需要考慮外遮陽的形態及構造，設計時，遮陽構件應該和諧地融入到建筑的風格和氛圍當中。在進行整體性的設計時，建筑師不僅要考慮建筑的視覺效果，還應該綜合權衡其他各方面的因素，如當地的經濟、氣候、風俗文化、技術條件等。由于建筑所處的時間和空間的差異性，建筑設計時的每種限制因素都可能成為設計的主導因素。因此，在建筑設計時既需要滿足當地居民的物質生活文化需求，還需要與生態環境的發展相協調[4]。

外遮陽的設計應合理的融入到建筑空間和實體的整體當中。在造型方面，外遮陽與主體建筑之間應遵循一體化的設計原則，依據此原則建筑師在外遮陽設計中采用各種手法，實踐中較常用的手法是利用建筑形體的變化或建筑構件本身形成對構件的遮擋，使建筑局部表面置于陰影區之內。柏林墨西哥駐德使館就是一個比較典型的成功案例，該建筑采用了鋼筋混凝土垂直遮陽板，滿足了外窗遮陽的功能要求，而且外遮陽和整個建筑造型也很好的結合在一起，從而真正實現了外遮陽與建筑造型的一體化。柯布西耶創造的格構式立面系統，由混凝土花格、深凹窗洞等構成的，其功能內涵是一種典型的綜合式遮陽，其設計者通過進一步細分格構式元素，結合遮陽板色彩與材料的變化，創造出了多層級的格構，即可調節的綜合式遮陽。這種多層級的格構靈活性高，可以根據環境需求來調節水平和垂直的遮陽板的角度，從而形成了應季節和微氣候變化的的可變格構。這種設計使遮陽板如同從建筑中長出來的，使得遮陽形式與建筑造型完全融為一體。

1.2 符合形式美規律原則

古代物質相對匱乏，人們對建筑的要求主要體現在其功能性。正如黑格爾所說：“住房與神廟必須假定有住戶、人和神像之類，原先建造起來就是為他們居住的。”隨著社會文明的發展，人們對建筑的理解更加深刻全面。建筑應該是適應性的功能需要與藝術性的視覺需求結合的產物。建筑設計過程中要考慮人們的視覺審美要求，外遮陽作為建筑藝術的重要表達手段，必須要符合形式美的一般規律。這一規律運用在建筑構圖主要包含：對比與協調、主要與從屬、節奏與韻律、均衡與穩定等方面的關系。建筑師在外遮陽設計過程中需要充分考慮形式美規律，以便創造出滿足人們審美需求的建筑造型。如馬賽公寓外遮陽設計在遵循形式美規律原則下，設計的橫向遮陽板線條時而舒緩時而致密，在建筑構圖中有有規律的重復和有組織的變化，使重復與變化形成有規律的韻律感，像音符一樣給人以美的感受。

2 外遮陽應用于建筑造型設計中的方法

從形式上劃分，外遮陽可分為水平式、垂直式、擋板式以及綜合式四種最基本樣式[5]。從構造上劃分，遮陽板分為后期預制式和整體式兩種。具體實踐中外遮陽的設置需要結合建筑本身的構造特點，使其產生相應的遮陽效果[6]。常用的設計方法主要有：挑板、凹凸、扭轉、倒置及綠化等。

2.1 挑板

挑板施工簡單，建筑整體性較好，是建筑外遮陽最常用的一種方法。此種外遮陽方法適用性強，可以滿足不同的氣候環境下建筑功能的需要。其主要功能原理是遮陽板通過懸挑的方式以獲得陰影區域，從而達到遮擋太陽直射光的功能。在具體設計中為實現一體化的效果，遮陽板在選材時應結合建筑主體材料，可以利用混凝土、PC陽光板、夾層玻璃或木材等。另外，根據建筑的不同需要可以懸挑出水平、垂直、綜合及擋板等不同樣式的外遮陽。通過合理形式和材料與建筑外表皮很好的結合，可以創造出獨特而優美的建筑造型。例如上文提到的勒·柯布西耶創造的混凝土格構式立面系統，就是利用挑板的方法形成的綜合式外遮陽，之后在遮陽板與建筑外表層做格構化處理。這種做法被建筑師應用在很多經典案例中，并取得良好的建筑造型效果。如法國的馬賽公寓、印度的昌迪加爾法院等。

2.2 凹凸

凹凸式遮陽是指在建筑設計中利用體形本身的凹凸變化，在建筑的垂直方向上形成相互遮擋，同時在凹進去的部分開窗，從而使外窗具有的遮陽作用。建筑外立面通過凹凸的變化，使墻體形成垂直和水平的錯位，這種凹凸錯位的外墻元素在陽光的照射下重復出現，使建筑立面具有層次感和韻律美。此做法既起到了效果明顯的遮陽作用，又創造出豐富的建筑造型效果，實現功能與形式的良好結合。例如著名建筑師柯里亞在印度設計的干城章嘉公寓，建筑上下層間利用自身構件的凹凸產生大面積的陰影。設計師將一些大面積的采光窗設置于陰影中，而在建筑的外凸立面上設置較小的外窗。這種做法從功能上分析一方面可以使建筑獲得良好的采光通風，另一方面可以減少陽光輻射調節室內熱環境；從形式上分析錯落有致的造型形成了建筑獨特的立面效果，成為了城市的地標建筑，并豐富了城市景觀。當然，這種遮陽做法也存在一些缺點：首先，外凸的建筑外窗需要另外采取外遮陽措施；其次，凹凸的建筑平面增加了建造和施工的難度，如處理不當會減弱建筑整體的抗震性能。

2.3 扭轉

扭轉遮陽設計，通常適用于東、西向的建筑中，為了較少東西向的不利陽光輻射和獲得南向的有利陽光，多采用鋸齒形平面的建筑外窗。這種方法并沒有造出傳統的遮陽板，只是通過平面的設計變化達到遮擋不利陽光的目的。在方案設計階段，建筑師就將原本面向東、西朝向的外窗，經過一定角度的旋轉，調整為偏南朝向。這種處理方式不僅使建筑獲得良好的光環境和室內熱環境，同時使整個建筑造型富有節奏感和韻律感。但是平面的扭轉不規則，為建筑施工帶來一定的復雜性，同時會減弱建筑的整體剛度。此種做法常見于南北向街道兩側的沿街建筑，如底部是商業，上部是住宅、旅館、宿舍及病房等。

2.4 倒置

倒置遮陽設計對建筑造型具有很大的影響。這種遮陽設計的原理是把建筑造型倒置成四面椎體，建筑從下往上采用層層出挑的方法，從而使建筑的外窗獲得水平外遮陽板的效果。從視覺美觀的角度來看，這種做法通常可以產生新穎優美的藝術效果。但是這種不符合傳統力學特征的形式會給人一種不穩定感，同時給結構設計帶來一定難度。此設計方法適用于大型的公共標志性建筑中。如上海世博會中國館，典型的倒置四面椎體，上大下小的造型特點可以很好的滿足建筑設計中對遮陽的要求。這種設計可以相對減少建筑占地面積，布置更多的綠化和服務設施，進而改善室外空間環境。倒置的建筑造型非常新穎、引人入目，使其成為城市的標志性建筑物，同時又豐富了整個城市的景觀系統。

2.5 綠化

綠化建筑遮陽是將自然要素嵌入到建筑外表皮中，夏季天氣炎熱茂盛的植物在建筑外立面會形成大面積陰影以減少外窗的太陽輻射；冬季植物會葉落枯萎，使建筑外窗獲得充足的陽光。自然要素被植被外遮陽嵌入到建筑外表面中，隨季節的循環變化，植物從生長到衰亡，枯榮演替，帶來色彩、形態、光影的變換，使建筑的硬質界面得到柔化，植被遮陽承載了生態系統的運營，在視覺上更加凸顯了建筑與自然的和諧共生[7]，從而形成了獨特的建筑造型效果。但是，綠化外遮陽對施工及建筑防水質量要求較高，同時也增加了植物管理的工作。這種外遮陽設計方法在城市中心區比較少見，郊區及對于用地相對寬松的地區采用的比較廣泛。著名馬來西亞建筑師楊經文設計的梅納拉商廈，建筑物的空中花園沿建筑外立面從三層高的植物護堤開始螺旋上升，形成一個陰影遮陽且含氧豐富的空間環境[8]。建筑屋頂設置了一個金屬支架將屋頂露臺遮蓋，起到了遮陽的作用，同時還豐富了建筑造型效果。

3 結語

在建筑造型設計中如何選擇合適的外遮陽，需要設計者綜合考慮各方面因素，并遵循一定的設計原則。首先，建筑師要從整體上考慮外遮陽與建筑造型設計的一體化；其次在設計外遮陽的形式時應符合形式美的規律。同時，還要確定合理的外遮陽設計方法，這就需要結合具體的建筑平面和使用功能要求來做出合理的選擇，可以采用挑板、凹凸、扭轉、倒置及綠化等構造方法。有時建筑的形體比較復雜，為了達到建筑功能和形式的完美結合，也可以選擇多種構造方法相結合使用。

總之，建筑外遮陽作為建筑不可或缺的重要構件，不僅要使其滿足使用功能方面的要求，達到隔熱節能的作用；同時，也要重視其視覺藝術效果。在建筑設計中應該綜合考慮各方面的因素，使遮陽構件不僅具有節能的作用，同時還能夠很好地和建筑藝術融合在一起，顯示建筑美學的思想，建造生動新奇的建筑造型[9]。