建筑外遮阳在造型设计中的应用研究

曹稳，吴伟东，周玉佳

（安徽科技学院建筑学院，安徽 滁州 233100）

0 前言

建筑的造型设计是在建筑设计中需要考虑的核心问题之一。良好的建筑造型不仅可以将建筑的意念进行表达，同时还具有极高的艺术价值。一些成功的建筑师，如贝聿铭、柯布西耶、安藤忠雄、杨经文等都以其造型独特的建筑闻名于世。建筑造型设计在宏观上应综合环境、文化、社会等因素；在微观上应处理好局部与整体的和谐统一。

外遮阳是建筑物的重要组成部分，它不仅是建筑视觉效果的重要载体，为设计师提供新的造型语言，还有利于建筑节能[1]，改善室内热环境。建筑是内容与形式的统一，而外遮阳作为建筑的重要组成部分，即也应如此。遮阳设计应符合建筑可持续发展的要求，其遮阳方式及构件的设计对建筑形体的塑造影响很大。外遮阳不仅是建筑功能方面的需要，同时也被用作建筑地域性、文化性表达的重要手段，因此，建筑外遮阳不仅具有功能性，也具有艺术性。目前，很多学者从功能的角度对建筑外遮阳进行研究。汤浩浩利用PBECA软件分析建筑外遮阳的节能效果[2]；潘孝祥从能耗的角度研究重庆地区建筑外遮阳的设置[3]。相对而言，对外遮阳艺术性的研究较少。因此，从建筑视觉的角度对建筑外遮阳进行研究具有一定的实践应用价值。

1 外遮阳应用于建筑造型设计中的原则

外遮阳是建筑物的重要组成部分，为建筑造型设计提供了新的方法。从造型美观的角度分析，在外遮阳设计时应遵循两个原则：一是外遮阳与建筑整体造型形成一体化；二是形式美规律。

1.1 遵循一体化原则

世界一切事物都处于系统之中，建筑同样如此。外遮阳作为建筑的一部分，其造型风格、遮阳材料等应该与建筑整体的形式相协调。在造型设计中应该充分考虑其整体性。一般的建筑外遮阳构件都位于建筑的表面，将会对建筑的整体状态和美观构造有着显著的影响。所以在设计方案构思初期，建筑师就需要考虑外遮阳的形态及构造，设计时，遮阳构件应该和谐地融入到建筑的风格和氛围当中。在进行整体性的设计时，建筑师不仅要考虑建筑的视觉效果，还应该综合权衡其他各方面的因素，如当地的经济、气候、风俗文化、技术条件等。由于建筑所处的时间和空间的差异性，建筑设计时的每种限制因素都可能成为设计的主导因素。因此，在建筑设计时既需要满足当地居民的物质生活文化需求，还需要与生态环境的发展相协调[4]。

外遮阳的设计应合理的融入到建筑空间和实体的整体当中。在造型方面，外遮阳与主体建筑之间应遵循一体化的设计原则，依据此原则建筑师在外遮阳设计中采用各种手法，实践中较常用的手法是利用建筑形体的变化或建筑构件本身形成对构件的遮挡，使建筑局部表面置于阴影区之内。柏林墨西哥驻德使馆就是一个比较典型的成功案例，该建筑采用了钢筋混凝土垂直遮阳板，满足了外窗遮阳的功能要求，而且外遮阳和整个建筑造型也很好的结合在一起，从而真正实现了外遮阳与建筑造型的一体化。柯布西耶创造的格构式立面系统，由混凝土花格、深凹窗洞等构成的，其功能内涵是一种典型的综合式遮阳，其设计者通过进一步细分格构式元素，结合遮阳板色彩与材料的变化，创造出了多层级的格构，即可调节的综合式遮阳。这种多层级的格构灵活性高，可以根据环境需求来调节水平和垂直的遮阳板的角度，从而形成了应季节和微气候变化的的可变格构。这种设计使遮阳板如同从建筑中长出来的，使得遮阳形式与建筑造型完全融为一体。

1.2 符合形式美规律原则

古代物质相对匮乏，人们对建筑的要求主要体现在其功能性。正如黑格尔所说：“住房与神庙必须假定有住户、人和神像之类，原先建造起来就是为他们居住的。”随着社会文明的发展，人们对建筑的理解更加深刻全面。建筑应该是适应性的功能需要与艺术性的视觉需求结合的产物。建筑设计过程中要考虑人们的视觉审美要求，外遮阳作为建筑艺术的重要表达手段，必须要符合形式美的一般规律。这一规律运用在建筑构图主要包含：对比与协调、主要与从属、节奏与韵律、均衡与稳定等方面的关系。建筑师在外遮阳设计过程中需要充分考虑形式美规律，以便创造出满足人们审美需求的建筑造型。如马赛公寓外遮阳设计在遵循形式美规律原则下，设计的横向遮阳板线条时而舒缓时而致密，在建筑构图中有有规律的重复和有组织的变化，使重复与变化形成有规律的韵律感，像音符一样给人以美的感受。

2 外遮阳应用于建筑造型设计中的方法

从形式上划分，外遮阳可分为水平式、垂直式、挡板式以及综合式四种最基本样式[5]。从构造上划分，遮阳板分为后期预制式和整体式两种。具体实践中外遮阳的设置需要结合建筑本身的构造特点，使其产生相应的遮阳效果[6]。常用的设计方法主要有：挑板、凹凸、扭转、倒置及绿化等。

2.1 挑板

挑板施工简单，建筑整体性较好，是建筑外遮阳最常用的一种方法。此种外遮阳方法适用性强，可以满足不同的气候环境下建筑功能的需要。其主要功能原理是遮阳板通过悬挑的方式以获得阴影区域，从而达到遮挡太阳直射光的功能。在具体设计中为实现一体化的效果，遮阳板在选材时应结合建筑主体材料，可以利用混凝土、PC阳光板、夹层玻璃或木材等。另外，根据建筑的不同需要可以悬挑出水平、垂直、综合及挡板等不同样式的外遮阳。通过合理形式和材料与建筑外表皮很好的结合，可以创造出独特而优美的建筑造型。例如上文提到的勒·柯布西耶创造的混凝土格构式立面系统，就是利用挑板的方法形成的综合式外遮阳，之后在遮阳板与建筑外表层做格构化处理。这种做法被建筑师应用在很多经典案例中，并取得良好的建筑造型效果。如法国的马赛公寓、印度的昌迪加尔法院等。

2.2 凹凸

凹凸式遮阳是指在建筑设计中利用体形本身的凹凸变化，在建筑的垂直方向上形成相互遮挡，同时在凹进去的部分开窗，从而使外窗具有的遮阳作用。建筑外立面通过凹凸的变化，使墙体形成垂直和水平的错位，这种凹凸错位的外墙元素在阳光的照射下重复出现，使建筑立面具有层次感和韵律美。此做法既起到了效果明显的遮阳作用，又创造出丰富的建筑造型效果，实现功能与形式的良好结合。例如著名建筑师柯里亚在印度设计的干城章嘉公寓，建筑上下层间利用自身构件的凹凸产生大面积的阴影。设计师将一些大面积的采光窗设置于阴影中，而在建筑的外凸立面上设置较小的外窗。这种做法从功能上分析一方面可以使建筑获得良好的采光通风，另一方面可以减少阳光辐射调节室内热环境；从形式上分析错落有致的造型形成了建筑独特的立面效果，成为了城市的地标建筑，并丰富了城市景观。当然，这种遮阳做法也存在一些缺点：首先，外凸的建筑外窗需要另外采取外遮阳措施；其次，凹凸的建筑平面增加了建造和施工的难度，如处理不当会减弱建筑整体的抗震性能。

2.3 扭转

扭转遮阳设计，通常适用于东、西向的建筑中，为了较少东西向的不利阳光辐射和获得南向的有利阳光，多采用锯齿形平面的建筑外窗。这种方法并没有造出传统的遮阳板，只是通过平面的设计变化达到遮挡不利阳光的目的。在方案设计阶段，建筑师就将原本面向东、西朝向的外窗，经过一定角度的旋转，调整为偏南朝向。这种处理方式不仅使建筑获得良好的光环境和室内热环境，同时使整个建筑造型富有节奏感和韵律感。但是平面的扭转不规则，为建筑施工带来一定的复杂性，同时会减弱建筑的整体刚度。此种做法常见于南北向街道两侧的沿街建筑，如底部是商业，上部是住宅、旅馆、宿舍及病房等。

2.4 倒置

倒置遮阳设计对建筑造型具有很大的影响。这种遮阳设计的原理是把建筑造型倒置成四面椎体，建筑从下往上采用层层出挑的方法，从而使建筑的外窗获得水平外遮阳板的效果。从视觉美观的角度来看，这种做法通常可以产生新颖优美的艺术效果。但是这种不符合传统力学特征的形式会给人一种不稳定感，同时给结构设计带来一定难度。此设计方法适用于大型的公共标志性建筑中。如上海世博会中国馆，典型的倒置四面椎体，上大下小的造型特点可以很好的满足建筑设计中对遮阳的要求。这种设计可以相对减少建筑占地面积，布置更多的绿化和服务设施，进而改善室外空间环境。倒置的建筑造型非常新颖、引人入目，使其成为城市的标志性建筑物，同时又丰富了整个城市的景观系统。

2.5 绿化

绿化建筑遮阳是将自然要素嵌入到建筑外表皮中，夏季天气炎热茂盛的植物在建筑外立面会形成大面积阴影以减少外窗的太阳辐射；冬季植物会叶落枯萎，使建筑外窗获得充足的阳光。自然要素被植被外遮阳嵌入到建筑外表面中，随季节的循环变化，植物从生长到衰亡，枯荣演替，带来色彩、形态、光影的变换，使建筑的硬质界面得到柔化，植被遮阳承载了生态系统的运营，在视觉上更加凸显了建筑与自然的和谐共生[7]，从而形成了独特的建筑造型效果。但是，绿化外遮阳对施工及建筑防水质量要求较高，同时也增加了植物管理的工作。这种外遮阳设计方法在城市中心区比较少见，郊区及对于用地相对宽松的地区采用的比较广泛。著名马来西亚建筑师杨经文设计的梅纳拉商厦，建筑物的空中花园沿建筑外立面从三层高的植物护堤开始螺旋上升，形成一个阴影遮阳且含氧丰富的空间环境[8]。建筑屋顶设置了一个金属支架将屋顶露台遮盖，起到了遮阳的作用，同时还丰富了建筑造型效果。

3 结语

在建筑造型设计中如何选择合适的外遮阳，需要设计者综合考虑各方面因素，并遵循一定的设计原则。首先，建筑师要从整体上考虑外遮阳与建筑造型设计的一体化；其次在设计外遮阳的形式时应符合形式美的规律。同时，还要确定合理的外遮阳设计方法，这就需要结合具体的建筑平面和使用功能要求来做出合理的选择，可以采用挑板、凹凸、扭转、倒置及绿化等构造方法。有时建筑的形体比较复杂，为了达到建筑功能和形式的完美结合，也可以选择多种构造方法相结合使用。

总之，建筑外遮阳作为建筑不可或缺的重要构件，不仅要使其满足使用功能方面的要求，达到隔热节能的作用；同时，也要重视其视觉艺术效果。在建筑设计中应该综合考虑各方面的因素，使遮阳构件不仅具有节能的作用，同时还能够很好地和建筑艺术融合在一起，显示建筑美学的思想，建造生动新奇的建筑造型[9]。