多孔金屬表皮在嶺南濕熱地區建筑中的適用性研究

張 靜 劉佳男 朱國婷

（1.3 廣東白云學院，建筑工程學院， 廣東 廣州 510450）

（2 華南理工大學，建筑學院， 廣東 廣州 510450）

作為建筑的內外過渡介質，建筑外表皮起到重要的作用。一方面為建筑構件提供內部保護，另一方面界定室內空間同時對外表皮提供美學和文化功能。近年來建筑立面呈現表皮化和平面化趨勢，原本作為工業材料使用的各種金屬穿孔板等材料被大量的應用在建筑表皮上，這類材料由金屬制成，具有一定規律的孔洞，能夠部分透光的表皮統稱為多孔金屬表皮。這種金屬材料用在建筑表皮上可以遮陽、避雨等，同時可以保障室內視線外向滲透，并且提供一定的安全保障。但是由于這種表皮缺少密閉的絕緣性能，不能形成建筑表皮單獨使用。

適用性源于一定的生物概念，主要是指生物結構適合一定的功能，結構與功能有對應關系，該結構和功能適用與一定的生態環境。氣候適用性運用在建筑上是指建筑對所處環境氣候、自然環境做出的合理回應。本文的濕熱地區主要限定在嶺南地區符合高溫濕熱氣候特征地區，我國大部分南方沿海地區屬于此氣候區，本文所列舉案例主要圍繞廣東地區。

1 國內外金屬多孔表皮的研究

建筑表皮概念源自于西方，國外建筑表皮設計背后隱藏的設計思想和技術支撐，以及對特定功能、氣候的適用性在建筑表皮當中的應用值得我們學習。21 世紀以來越來越多建筑設計師開始關注建筑表皮，在當代建筑設計不分地域性的廣泛流行之中我們仍然發現了部分建筑大師在除了形式美以外，基于功能使用、心理感知、氣候和地域等方面的適用性研究。例如赫爾佐格.德梅隆在設計的德揚美術館外表皮使用了銅制金屬穿孔板表皮,利用表皮孔洞的變化實現了樹影的形象表現。M3 建筑事務所設計的布里斯班女子語法學校的創新學習中心整棟建筑充滿了厚重與輕盈的對比，建筑最外圍的“K”型柱子架構了公共空間，提供了遮陽作用。同時西立面外表皮覆蓋了具有鐳射摩爾效應的外遮陽表皮，采用本土藝術中常用圓形藝術元素，形成了不同的角度觀看呈現出不同的圓形立體圖形效果，體現出金屬外表皮對本土文化的應對。庫哈斯在美國設計的西雅圖中央圖書館，其應用的一種叫做okatech 金屬外表皮，過濾手段產生了柔和的光線,可以防止眩光。

國內目前發表了很多文章來梳理西方建筑界關于表皮理論，提供了歷史基礎和分析角度。《表皮的歷史視野》，《表皮，在解構中覺醒》，同濟大學的劉少婷《金屬作為建筑表皮的表現力研究》，重慶大學甘立婭的《建筑外表皮材料藝術表現研究》等等眾多文章，分別從表皮的歷史、材料、構造、色彩、質感、光線、視覺體驗、設計原理、生成環節、效果等論述建筑表皮材料語言。

2 嶺南濕熱地區—廣東地區金屬多孔表皮案例分析

2.1 廣東地區對建筑表皮探索

嶺南地區對于建筑復合表皮的氣候適用性研究最早可以追溯到華南理工大學的夏昌世先生，在理論和實踐上都有深入的探索。根據朝向和太陽高度角分析在窗戶外設置垂直與水平的遮陽構件，這樣的構件既可以直接減少直射太陽光進入室內,又可保證室內自然通風采光。這些設計手法的應用統稱為“夏氏遮陽”，對現代嶺南建筑的發展產生了積極的影響。

金屬表皮在建筑中的利用近幾年才興起，國內也有了很多建成案例，對這些案例進行實踐經驗總結為建筑師提供更多的案例經驗。金屬多孔表皮符合濕熱地區氣候對建筑這樣和通風的需求，同時使室內外視線不遮擋。金屬穿孔表皮在遮光50%的情況下，仍可以保持室內看清楚室外的功能，而在相同的遮光條件下傳統百葉則大打折扣，完全阻擋了室內外視線交流的需求。金屬材質特性使得形成的遮陽構件在遮擋陽光同時吸收太陽輻射會升溫，沒有太陽時候可以快速散熱，避免白天吸收過多熱量傳入室內。因此金屬穿孔板的滲透性不會造成熱空氣在外墻空隙滯留，非常適合濕熱地區氣候對遮陽和通風散熱的適用性要求。

2.2 廣州規劃城市展覽館

廣州規劃城市展覽館建筑表皮在功能使用與形象表達雙重考慮下，選取廣州最典型的城市街道圖為原型，抽象成為單元幾何圖形，除了傳達歷史信息，表皮還兼具遮陽功效，使得建筑節能與建筑藝術完美結合。金屬多孔建筑表皮使用外掛鋁合金網槽板，形成均質的單元組合遮陽體系，建筑表皮以窗洞采用均等模數單元，自上而下，形成虛實對比構成視覺上水波退暈的效果。

在多方案表皮對比下，最終確定不通過穿孔形式變化來組成不同的表面圖案，而是利用太陽光線的反射來形成具有時間變化的肌理。該方案板材控制了板材種類，鋁板加工與安裝施工相對簡單，整體造價降低很多，可實施性強。該設計解決了金屬穿孔板僅僅是使用在建筑外觀和圖形化設計，單一在板面上通過穿孔來形成平面圖案，使之更加符合濕熱地區遮陽和通風的氣候要求。這一設計過程為在多孔金屬表皮這個具體圖形化特征設計過程中更多結合了濕熱地區炎熱多雨的地域氣候、經濟技術要求的適用性要求。

圖1 廣州城市展覽館

2.3 佛山青少年宮金屬多孔表皮案例

佛山青少年宮建筑立面形成的金屬表皮取自佛山剪紙的意向，通過計算機輔助剪紙鏤空藝術可以在金屬板材上實現。在建筑主體上采用普通開窗形式，控制窗墻面積比，，在不影響建筑內部采光情況下，通過金屬穿孔鋁板的墻面包裹成內凹窗形成立面上由密至疏、逐漸跌落的形式，實現了功能與形式的契合。為了滿足大型公共建筑大空間的通透效果，僅在中庭部分采用了整體玻璃百葉，增加通風效果，緩解溫室效應。

3 總結

通過金屬多孔表皮在濕熱地區的案例分析，比較多孔金屬材料作為遮陽構件“透”，作為附著構件“薄”，作為高層遮陽構件“輕”等方面的研究，突顯了金屬多孔表皮在濕熱地區的適用特征。由于本建筑科學技術對目前研究不完備情況下，建筑表皮對氣候適應性多停留在感性表現思維設計影響，通過本文論述希望建筑師可以關注多孔金屬表皮在適應氣候的技術發展上的應用。