基于生態美學理念的城市窗洞設計研究

摘 要：窗洞元素作為傳統建筑文化的精髓，對現代建筑設計具有較強的參考價值。當前，窗洞設計存在安全性差、能耗較多、南北方設計同質化、缺乏創新等問題。通過使用新型材料，不斷改善窗洞的穩定性；合理規劃設計，提高對自然資源的利用率；選擇合適的窗墻比等措施，適應不同的建筑需求；使用新型材料和生態美學設計理念，使窗洞元素更加適合時代要求。只有綜合考慮窗洞的實用價值和藝術價值，才能使傳統窗洞元素在現代建筑設計中煥發新生。

關鍵詞：生態美學；城市窗洞；建筑

中圖分類號：J59 文獻標識碼：A 文章編號：1673－4513（2023）－01－38－06

經濟全球化浪潮下，世界文化的交流與碰撞更加頻繁，一些中國建筑行業從業者受到西方設計理念的影響，傳統美學理念逐漸發生改變。部分設計者拋棄傳統設計元素，盲目追逐西方設計，隨意堆砌西方元素，并未考慮其是否適應中國國情，導致作品社會認同感低。部分設計者崇尚傳統設計價值，排斥一切外來設計，建筑設計難以滿足當代人的審美需求，造成藝術作品華而不實。建筑除滿足基本需求外，還應重視其對周圍環境的影響。隨著全球變暖等生態問題的日益嚴峻，人們開始反思生態環保問題，符合生態美學的傳統設計開始受到設計者的重視。其中，窗洞設計作為極具中國特色的建筑元素，具有較強的實用性和裝飾性，完美演繹了人與自然和諧相處的場景。窗洞元素在建筑中的使用，豐富了建筑的文化內涵，拓展了建筑的空間層次，提高了自然資源的利用率。但在設計中，由于部分設計者對窗洞元素研究不徹底，導致該元素在建筑中應用的缺乏實用性。基于此，設計者應不斷優化設計方案，采用新型環保材料，提升窗洞設計的安全性，并增加節能設計，以使其在不同地域條件下都能發揮最大價值。

一、生態美學理念下城市窗洞設計的實際價值

傳統建筑更加追求“天人合一”的設計理念。作為建筑元素的重要組成部分，窗洞不僅僅是通風透光的通道，更具有較強的藝術審美價值。窗洞作為連接建筑與自然景觀的橋梁，完美體現了人與自然和諧相處的生態設計理念，是中華傳統文化的精髓。窗洞元素的使用，作為裝飾元素，通過圖案表現建筑的文化內涵，對傳統文化的傳承具有重要意義；延伸了建筑空間，豐富了建筑的空間層次感，展現若隱若現的自然景色；充分利用自然資源，加強通風和采光，減少不可再生能源的消耗。窗洞通過藝術的表現手法，將建筑美感發揮到極致，更加符合綠色建筑標準，提升了建筑的舒適性，保障了建筑的生態環保性能。

（一）窗洞設計豐富建筑藝術內涵

傳統建筑中的窗洞不只是采光通道，更是極具藝術價值的作品。窗洞中豐富的圖案元素為居住者提供了審美體驗，屋內外景色交相呼應為建筑帶來了別樣風情。窗洞設計的藝術價值常通過圖案和文化內涵來體現。傳統窗洞圖案多樣，包括蓮花、梅花、喜鵲等動植物造型，體現著建筑所有者高尚的道德修養；抽象的紋飾和文字符號，則蘊含了建筑所有者對平安喜樂的精神追求。現代城市設計中對傳統窗洞紋飾進行加工，以現代手法表現其精髓，形成符合現代審美的新型裝飾元素。例如，日本表參道商業街的TODS旗艦店，其建筑立面采用抽象的樹形窗洞結構，摒棄了傳統樹形形象入微的表現方式，僅以樹干勾勒造型，為玻璃外立面增添現代活力。另外，窗洞設計往往遵循傳統思想，無論是天圓地方的儒家思想，還是道法自然的道家思想，亦或是梵我合一的佛教思想，都模糊了建筑與自然的界限，為有限的建筑藝術賦予了無限的審美體驗。

（二）窗洞設計加強建筑空間滲透

窗洞設計區別于墻的封閉性，既滿足了私密性的要求，又將空間進行了延伸，增強了建筑的意境美感。窗洞設計通過空間的滲透，營造了建筑的層次感，展現了一幅韻味無窮的畫卷。窗洞以情景交融的表現手法，直觀地展現獨特的藝術感悟，豐富了人們的想象空間。建筑的層次感難以通過對空間的簡單分隔實現，需要借助窗洞使人們產生視線延伸。例如，傳統園林設計中，以墻實現空間的劃分，以窗洞實現空間的滲透，以變化的空間組成打破實際空間的局限，將自然景觀融于建筑，建筑又成為景觀的一部分，打造情景交融的空間統一，景觀資源得以拓展。窗洞設計以對景、框景等方式，營造含蓄的動態畫面，給人一種“言有盡而意無窮”的審美感受。例如，深圳萬科第五園利用窗洞分隔空間，內外景觀通過窗洞延伸，如畫的景觀在光影變換中獨具美感。窗洞作為虛實相接的要素，在建筑與景觀之間起到過渡的作用，將內外空間進行連通，豐富了建筑的空間層次。

（三）窗洞設計提高資源利用效率

傳統建筑更加關注人與自然和諧相處，通過窗洞設計將自然資源引入建筑，提高了對資源的利用效率。窗洞作為建筑的重要構件，其最基本的功能就是滿足人們采光通風的需求。建筑設計布局時，首先在了解建筑所在環境風向和光照情況，對窗洞朝向、大小等做出合理布局，實現對自然光線和自然風的充分利用。其次，盡量將對光照等需求量大的場所安排在向陽面，通過窗洞實現理想的采光，減少對電力的消耗。例如，浙江科技學院安吉校區圖書館根據不同空間的采光需求，在閱覽室立面設計大且進深的豎向窗洞，增加采光量；而在書庫、辦公室等光照相對較少區域，適當減少窗洞大小，實現對自然光線的充分利用。最后，通過窗洞設計加強室內空氣流通，加快溫熱空氣的交換，降低對空調等制冷設備的依賴。蘇州博物館新館通過不同方位窗洞設計的光影結合，在滿足采光需求的同時，保障了室內外空氣的流通。

二、生態美學理念下城市窗洞設計中存在的問題

窗洞作為建筑的重要組成元素，體現著人們對采光通風的基本需求。隨著人們的審美需求不斷提升，對于窗洞設計的要求不單單是滿足實用性，更加關注其裝飾價值。在中國綜合國力不斷提升的背景下，人們逐漸重視對民族特色文化的傳承，更加傾向具有東方魅力的建筑設計。但由于中國建筑設計長期受西方影響，設計者對傳統元素缺乏足夠的認識，不能很好地發揮窗洞設計的優勢，造成設計作品安全性能差、不符合節能減排要求、未考慮地域差異、缺乏創新意識，傳統美學的意義難以發揮。因此，平衡傳統元素與現代設計理念的關系，充分發揮城市窗洞設計的綜合價值，成為影響建筑行業創新發展的關鍵問題。

（一）窗洞設計降低建筑承載

現代建筑設計常以開窗洞方式滿足居住者采光通風需求，但窗洞設計的不合理會破壞墻體穩定性，進而影響建筑的承載力。砌體結構因其耐久性良好，成為中國民用房屋的主要形式，但墻體開洞會降低其抗側承載力，導致砌體結構被破壞。例如，2008年汶川地震強震區，磚混結構房屋雖未完全倒塌，但窗洞墻體破壞嚴重。密肋復合墻體抗震性能較砌體結構較為量好，但學者陳國新、阿熱帕提·艾斯凱爾等人研究發現，開窗洞密肋復合墻體的承載力與未開洞相比，墻體承載力明顯降低，洞口率對墻體承載力影響較大。究其原因，主要是開窗洞墻體在受力載荷不斷增加的情況下，裂縫不斷變寬，最終混凝土破碎，鋼筋變形，墻體被破壞。在實際建筑施工中，部分人一味追求窗洞大小，對墻體進行不合理改造，忽視墻體的抗震性能，給使用者造成安全隱患。例如，2014年，哈爾濱市濟華醫院私拆承重墻進行窗洞改造，導致建筑結構被破壞，地面坍塌出4 m深坑。因此，在窗洞設計中，建筑的安全性能不容忽視。

（二）窗洞設計增加能源消耗

綠色節能建筑旨在降低能源消耗的基礎上，提升人們的居住舒適性。窗洞可通過熱壓風壓等方式調節室內環境，但大量研究發現，窗洞也是建筑能耗的主要因素之一。建筑的采光通過窗洞實現，窗洞的朝向、高度、尺寸等都會影響采光效率。部分建筑不考慮窗洞實際功能，造成建筑采光性能差，過多依賴人工采光，增加電能消耗。部分設計者只關注建筑能耗，忽略光線過強造成的炫光現象，影響采光質量。同時，過大的窗墻比增加熱傳導，降低了冬季的取暖消耗，增加了夏季的制冷消耗。例如，南京地區人們偏好明亮的居住環境，注重采光通風和廣闊的視野，為迎合居住者的需求，一些開發商不斷增加窗洞大小，造成夏季南北窗能耗巨大，增加了空調的使用頻率，與節能環保理念相悖。室內通風狀況是空氣質量的關鍵，窗洞位置選擇需要充分考慮室內的空氣對流。例如，窗洞設計遵循南北通透，保障開窗時良好的通風效果，減少機械通風的能源消耗。

（三）窗洞設計忽略地域差異

建筑設計容易忽略因地制宜原則。中國地域廣袤，南北方文化、氣候、風俗都有明顯的差異，南北方窗洞設計也有所不同。各地區因氣候環境的差異，設計者需要根據當地實際情況，選擇科學合理的窗洞，綜合考慮照明、取暖、制冷等能耗區別，提高建筑的生態效益。例如，南方地區夏季普遍高溫，過大的窗洞設計無疑會增加熱輻射，降低居民的舒適性；而北方地區冬季采暖需求較強，窗洞位置不合理容易導致熱量的散失，增加采暖能耗。另外，南北方文化的差異孕育了不同的窗洞藝術風格，北方窗洞紋飾較為復雜抽象，內涵天地萬物；南方窗洞紋飾則較為寫實，造型多變。部分設計者缺乏整體規劃，將不同地域文化元素混用，給人張冠李戴的感覺，更加難以體現窗洞的藝術價值。因此，不同地區需要選擇適宜的窗洞設計，防止照抄全搬，難以滿足居住者實際需求。

（四）窗洞設計缺乏創新應用

傳承傳統文化元素，對民族文化復興具有積極作用。隨著中國綜合國力的提升，許多中國元素被設計者廣泛應用，但多數設計停留在模仿階段，缺乏對文化本質的理解。其中，部分設計者并未秉持對傳統的尊重，對傳統元素進行隨意更改，磨滅了窗洞的文化價值；更有甚者缺乏對傳統窗洞價值的解讀，隨意堆砌文化元素，難以體現窗洞對建筑的意義。窗洞設計既要堅守對傳統文化的傳承，又要與現代設計理念相融合，為藝術增添新的生命力。例如，現代窗設計受西方影響過于單調，通過窗景的融合提升其藝術性。另外，對窗洞元素的使用不能簡單地發揮裝飾效果，而應將其與時代精神相匹配。盲目地古為今用，容易造成設計表達混亂，難以與現代中國氣息相匹配，更無法體現其文化內涵和實用功能。因此，設計者要轉變設計方式，將傳統文化內涵以現代手法進行演繹，實現對藝術元素的創新加工。

三、基于生態美學理念的城市窗洞設計研究

窗洞將自然資源引入建筑，實現建筑內外的流通。如今，人們在追求窗洞實際功能的基礎上，同樣關注其附屬功能，力求全面展現建筑的精髓，設計者應為設計出符合生態美學的城市窗洞。

（一）窗洞元素在安全性能中的設計

窗洞作為建筑的基本元素，需要具備安全性能。窗洞承受著自身玻璃和窗框的壓力，同時受到外界的風沙、雨雪等因素的影響。窗洞不僅要負責室內外自然資源的流通，而且要阻擋外界壓力。因此，窗洞的安全性能是建筑窗洞設計的關鍵。作為圍護結構的一部分，窗洞的意義在于防護外界對建筑的損傷。一方面，窗材料多選擇鋼化玻璃，其抗風、抗打擊能力較強，即使出現破損，也不會完全碎裂，保障了外窗的整體性；另一方面，窗洞的密閉性能夠在惡劣天氣下阻隔外界雨雪風沙，減少環境對室內的影響。此外，開窗洞的墻體整體性被破壞，窗洞四角處容易發生開裂，尤其是開窗狀態下，其承重問題尤為重要。窗洞位置、大小、窗洞肋柱截面等都是影響墻體承載力的關鍵因素。學者陳國新、阿熱帕提·艾斯凱爾等人通過研究發現，在相同窗洞大小的情況下，不同窗洞位置對墻體受力情況存在差異，其中窗洞居中的墻體抗剛度最強；在相同窗洞位置的情況下，窗洞越大對墻體抗側剛度影響越大，開洞率17.1%為臨界值，大于17.1%墻體抗側剛度明顯減弱；窗洞肋柱截面的增加，能有效提高墻體抗側剛度，肋柱在50 mm以下，對墻體剛度增加較顯著。由此可知，窗洞設計進行科學合理的規劃，能減少其對建筑主體的破壞。

（二）窗洞元素在節能環保中的設計

資源節約并非僅減少能源消耗，而是更加強調對自然資源的合理利用。從建筑的角度來看，窗洞面積越大，建筑采光通風效果越好，但從節能角度來看，窗洞的熱阻較小，能源消耗較大。因此，需要綜合建筑與節能的需求，選擇適宜的窗墻比。學者郝琛、傅紹輝等人對門頭溝體育文化中心的窗洞尺寸進行優化，根據不同采光需求，優化設計合適的窗洞尺寸，對建筑西側適當調小窗洞，減少西曬對空調制冷的消耗，保障建筑滿足綠色節能的生產要求。窗洞的自然通風效率能加速室內空氣的優化，減少機械通風的能源消耗，提升人體的舒適度。學者李璐、陳昌勇對中小學校園室內自然通風的研究發現，自然通風效果受窗洞尺寸、外窗開啟方式、風進出口高度差的影響，其中，窗洞寬度為墻寬2/3時，室內自然通風效果最好；懸窗和立懸窗通風效果強于平開窗和推拉窗，且開窗角度能調節進風量；進出風口的窗洞高度差在0.6～1 m時，空氣流通較為均勻，通風效果最佳。窗洞的節能效應還與熱傳導有關，首先，通過加強窗縫隙處的密封性，能降低室內外冷熱空氣的能量交換；其次，導熱系數小的窗框和中空玻璃，能降低窗洞的熱量傳導；最后，通過玻璃窗的透明薄膜，能降低室內外的輻射傳熱，提高窗洞的綜合節能效果。

（三）窗洞元素在不同地域中的設計

中國地域遼闊，各地區氣候條件相差較大，節能設計切不可采用統一的標準，要有明顯的地域區分。《民用建筑熱工設計規范》中將中國建筑氣候區劃分為嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和五大類地區。嚴寒和寒冷地區冬季氣溫普遍偏低，對窗洞的保溫性能要求較高；夏熱冬冷地區夏季炎熱，冬季寒冷，常年降水豐富，窗洞要滿足通風及防寒降溫的功能；夏熱冬暖地區夏季高溫，易受臺風暴雨威脅，窗洞設計主要考慮降溫防風；溫和地區冬暖夏涼，窗洞主要滿足濕季通風需求。例如，青島黃島路26號屬溫熱帶季風氣候，夏季濕熱冬季濕冷，選擇縱向的長窗及較小的窗墻比，既保障了通風采光需求，又有效阻隔了寒風，提高了建筑的保溫效果；廣東地區冬季采暖需求小，夏季制冷需求高，選擇合適的窗洞位置及高度，同時增設遮陽板，改善了室內通風性能和溫度。不同地區的窗墻比對建筑能耗影響較大，較冷地區能耗隨窗墻比增大而減少，中間地區隨窗墻比增加先減小后增大，而溫和地區窗墻比影響較小。因此，較冷地區選擇較大的窗墻比，中間地區選擇最優窗墻比，溫和地區根據需要自行選擇。

（四）窗洞元素在創新應用中的設計

傳統窗洞通過獨特造型吸引著人們的目光，采用的材料更加凸顯質樸本性。隨著科技的進步，現代新型材料的耐久性和環保性更具優勢。以玻璃替代木材作為窗洞的主要材料，更加清晰地展現窗景的藝術魅力，減少對木材的消耗，體現當前建筑綠色生態節能的設計理念。例如，成都寬窄巷子窗洞將木頭、竹子、石材等傳統材料與現代材料相結合，既保證了建筑的承載性能，又為建筑增添了歷史韻味。在多元文化發展的當下，東西方文化的碰撞與融合，也為窗洞元素的創新發展指明了方向。造型上，對傳統窗飾進行簡化，以簡潔的團案削弱建筑的鈍感；空間上，將窗洞立體化，增加建筑的視覺層次感；顏色上，對窗景進行大膽配色，增加空間的色彩互補。例如，浙江科技學院安吉校區圖書館立體相錯的窗洞設計，既豐富了建筑的層次感，又滿足了不足的采光需求；白色的外型和淺色的玻璃材質，給圖書館增加了成熟穩重的氣質，室內木質的色調與白色的外墻形成視覺沖擊，中西方裝飾色彩在建筑中得以融合，為傳統窗洞元素增添了新的生命力。

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Research on Urban Window Opening Design Based

on Ecological Aesthetics

YANG Fan

（School of Arts， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163000， China）

Abstract： ?As the quintessence of traditional architectural culture， window opening elements have strong reference value for modern architectural design. However， at present， there are some problems in window opening design， such as poor safety， more energy consumption， homogeneity of design in the north and south， and lack of innovation. Through the use of new materials， the stability of window openings is continuously improved; reasonable planning and design to improve the utilization rate of natural resources; selection of appropriate window wall ratio and other measures to adapt to different building needs; the use of new materials and ecological aesthetic design concept makes the window elements more suitable for the requirements of the times. Only by comprehensively considering the practical value and artistic value of window openings can the traditional elements of window openings be rejuvenated in modern architectural design.

Keywords：ecological aesthetics; urban window openings; building

（責任編輯：劉芯）

收稿日期：2022年07月09日

作者簡介：楊 帆（1984-），女，山東青島人，講師，碩士，主要研究方向：環境藝術設計及理論研究。

基金項目：本文系2018年黑龍江省普通本科高等學校青年創新人才項目“中國建筑窗洞的藝術性及文脈研究”階段性研究成果（UNPYSCT-2018049）。