对中国“屋顶和墙连续建筑”发展、特征和效果的研究

李海宁

[日]远藤秀平

把屋顶和墙分为相互独立的建筑组成部分，是被普遍接受的一种看法。然而，建筑师们也一直在对建筑的传统要素所具有的性质和功能进行思考，进行拆解和合并，并提出新的建筑形式。其中有一种类型的建筑把屋顶和墙进行变形并予以融合。在这种形式的建筑中，屋顶与墙由同一种材料连续渐变而成，没有明显的分界线，并由此带来了一些此类建筑独有的特征和效果。本研究中将此类建筑称为“屋顶和墙连续建筑”。2018年9月刊登在《华中建筑》的《对中日屋顶和墙壁连续建筑的各自特征、效果以及比较的研究》[1]一文中首先给出了“屋顶和墙壁连续建筑”的定义，并依据此定义对中日的此类建筑案例进行了筛选和梳理。本文将对其中中国的事例部分做进一步的探讨。

1 屋顶和墙连续建筑的定义和研究范围

首先对“屋顶和墙连续建筑”的定义进行阐述。本研究中提到的“墙”是指建筑物中将内部与外部空间相隔的，垂直的部分。“屋顶”是指将建筑物中内部与外部空间相隔的，顶部的水平的部分。在此基础上，“屋顶和墙连续建筑”是指屋顶和墙的整体或一部分由相同并且连续的构造和外表面材料构成，没有明显的分界线，并且具备屋顶和墙壁所应具有的所有功能，且此连续体是建筑的重要组成部分而不是装饰的现代建筑。如果建筑整体上屋顶和墙是分开的，只有部分曲面或斜坡来提供诸如通往屋顶的功能，则这类建筑不被认为是屋顶和墙连续建筑。

为了保证选取的建筑案例具有一定的代表性和价值，调查范围限定在有影响力的建筑作品类杂志《建筑学报》、《时代建筑》以及《世界建筑》。《世界建筑》中只筛选位于中国的作品。调查后将符合条件的案例单独列表，把每个案例的建成年、设计者、构造、外表皮材料、用途、规模等列成表格，并通过由设计者本人撰写的设计说明归纳出每个案例的设计特征和意匠的侧重点。在此基础上对案例进行了分析[2]。

2 “屋顶和墙壁连续建筑”的案例以及分类

2.1 筛选出的中国屋顶和墙壁连续建筑案例

调查结果筛选出30个“屋顶和墙壁连续

表1 中国的屋顶和墙壁连续建筑一览表

建筑”的案例。我们的调查从2016年追溯到1990年，但发现这种类型的建筑首次出现于2003年。上海世博会中的许多展馆具有屋顶和墙连续的特征，但因为它们是临时建筑，所以都被排除了。表1列出了所有选定的案例及序号、完成年份、作品名称、设计者。

2.2 按外观意匠进行的分类

首先，我们在计算机上制作了所有案例的3D模型，对每个模型的屋顶和墙连续部分进行了着色（图1）。

从图1中可以看到屋顶和墙连续建筑可进一步划分为三种类型。

（1）整形型

案例No.1，2，3，4，5，13，20，28被分类为整形型。这种类型的案例具有规整的几何形状，如球形、圆环形或其一部分。例如，体育场的案例中，观众座位通常呈环形，由此屋顶和墙连续的部分也通常为环形。最先出现的屋顶和墙连续建筑均为整形型。

（2）组合型

案例No.7，8，9，12，14，16，19，29被分类为组合型。这种类型的建筑由数个具有屋顶和墙连续特征的单元构成，出现比整形型略晚，集中在2005年到2010年。

（3）复杂型

上述之外的案例形状复杂，不能被归类为规则形状或规则形状的组合，因此被分类为复杂型。2010年以后这种类型的案例居多。

3 意匠分析

3.1 分析方法

图2、图4、图6为每个案例地面视角的透视图和顶视图，展示每个案例的轮廓的形状，红色箭头标记入口，虚线标记室外流线。图3、图5、图7用红色标记主要功能区域，用蓝色标记交通空间（这些图是根据杂志上发表的平面图制作的）。表2、表3、表4中从案例的设计说明中提取了8个关键词。如果关键词代表的特征出现在案例的设计说明中，则在相应的单元格中标记一个圆圈。关键词是“BIM”、“流动性”、“与周围环境的和谐” 、“视觉存在感”、“柔软的表情”、“独特的空间”、“生态性”和“形体灵感来源”。这些表旨在归纳每个案例的特征以及设计的重点。

3.2 整形型（表2、图2～3）

（1）外观意匠

整形型有8个案例。从图2可以看出所有这些案例的轮廓均保持规则的形状，如柔和的曲线或半椭圆形，两侧成弧形下降并接触地面。这样就形成了一种“退台”。由于这种退台的效果，尽管这些案例都是大规模公建，视觉上的体积感却大大降低。这个效果在各案例的设计说明中有阐述。除案例No.13外，建筑外观的连续性不仅限于屋顶和墙，墙之间的边界线也消失了。No.1，3由于其为圆柱体，因此屋顶和墙的连续性在侧面消失。由于这种外墙的连续性，从不同的方向看，建筑的轮廓不出现太大的变化，因此在没有其他指向标志时，单从外观不容易辨认哪个立面是主立面，哪个入口是主入口。甚至在No.2，4中，内部空间在各个位置的布置也是一样的。参看表2，在许多案例中，“独特的空间”作为特征被列出，但是从设计说明可以看出，这主要是来源于内部空间设计，独特的表面材料和装饰，而不是源自特殊的外观。表2还显示BIM的运用始于北京国家体育场的设计，“视觉存在感”，“流动性”，“柔软的表情”被重视，而“生态性”则相对被忽略。这些案例的外观都具有设计灵感来源，例如No.1的外形来源于吹过珠江的风，No.2则来源自天空中飞翔的鸟[3-4]。

表2 整形型一览表

表3 组合型一览表

（2）流线和功能区域设置（图3）

从表2可以看出，除了案例No.4，主要功能空间的形状与整个建筑物的形状相近，案例主要功能单一，交通空间小，空间使用效率高。在No.28以外的所有案例中，流线环绕建筑物。入口的设置也不偏向某一侧。其原因在于，在体育场这类设施中，这种形式的流线便于进出设施，提高消防疏散速度。

（3）结构

除No.13外，各案例的屋顶和墙连续部分采用轻质材料，如钢桁架或玻璃幕墙。这些结构从建筑外部可以被看到，这使得这类建筑具有一定程度的高技派的特征[5-6]。

3.3 组合型（表3、图4～5）

（1）外观意匠

组合型有8个案例。其中No. 8是所有案例中第一个中等规模的案例。

从图4中可以看出，组合型最显著的特征是包含多个不同的单元。当从地面观察时，轮廓在单元彼此相交的位置处凹陷，因此当从不同方向观察时，组合型的轮廓会发生变化。组合型仍然有“退台”的特征。由于这些特征，组合型的案例在平面上具有轴线。在图4中，轴线以绿线表示。然而，在单元组合在同一条轴线上的情况下（No.12），从主入口看去的外观类似于整形型。

从表3中可以看出，这种类型的建筑中“视觉存在感”最为被重视，但“与周围环境的和谐”也被很多案例的设计者看重。其原因是大多数案例的造型意匠是从周围环境或当地文化图案中提取出来，并适应了地形的。由于功能分散在几个单元中，每个单元的规模比整形型要小。

（2）流线和功能区域设置

由于轴线是高度可见的，所以所有案例中位于轴线一端的立面成为了主立面。主入口也位于轴线的同一侧。这种类型的案例的功能主要是展览设施和体育场，但也有一个机场航站楼和一个购物中心。组合型的功能区域的设置不同于整形型。不同的功能通常被放入不同的组成单元中，每个单元一个功能。因此，建筑的各部分功能明确且隔开，各个区域通过轴线上的交通空间连接。从图5可以看出，组合型的组成单元呈现规则形状，例如圆形或正方形。因此其内部各个功能空间的体验都不具有独特性。这种趋势可以在表3中确认。

如图5所示，交通空间主要成为线状，平行于主要功能区域。案例No.12，14，19，29没有围绕建筑物的流线，No.9由于其作为机场航站楼的功能特性而只能从内部进入[7]。虽然在No.7，16的建筑物周围设置有道路，但这些道路仅用于消防需要。案例的流线还存在根据轴线排列的特点。通常在这些案例中每个使用者的流线相对固定，不常在一次使用中去到其他区域，而在机场的情况下，流线必须是单向的，以便于管理。因此，流线最好是简单而不相交的，通过轴线组织流线能比较好地满足这一点。

（3）结构

大多数案例是钢筋混凝土结构。No.9采用钢桁架来实现大跨度和视觉效果。

3.4 复杂型（表4、图6～7）

（1）外观意匠

图1 中国的屋顶和墙连续建筑3D建模一览表

图2 整形型的透视图、轮廓线和入口分布

图4 组合型的透视图、轮廓线和入口分布

图5 组合型的功能和交通空间分布

表4 复杂型一览表

从图6可以看到，复杂型的案例的外观和轮廓均不规则，呈自由形状，但仍然可以看到“退台”的特征。也有案例（No.17，26，27）具有轴线。No.23，27有多个轮廓线。从表4可以看出，这些案例主要是展览设施或歌剧院，意匠设计优先考虑“视觉存在感”和“独特的空间”等关键词，在剧院、艺术中心和歌剧院的案例中可以看到圆形轮廓，并且屋顶和墙的连续性用于表达艺术性。从形体灵感来源栏可以看出，这些案例的复杂外观的来源主要是基于地形或主要功能提取的，通常也是不规则的。有形体灵感来源的案例中，形体灵感来源通常是抽象的，没有形体灵感来源的案例的形状则来源于功能。大多数案例都采用了计算机辅助设计。

（2）流线和功能区域设置

在复杂型中，图7中以蓝色标记的交通空间被精心设计为建筑内部空间的重要组成要部分，并且与前两种类型比较，其占建筑内部空间比例更大。在相对早期的案例No.6，10，11，23中，建筑外围有流线环绕整个建筑。在No.15，21，22，23，24，30中，建筑内外的流线相通。整体上复杂型的案例流线也趋于复杂。

图7表示出了每个案例的主要功能的布局，在No.6，11，17，18，21，25，26，27等主要功能为展览的案例中，主要功能区域的形状也是不规则的。这些案例的功能使用线性布局会更贴合用途，空间利用效率也更高。展览空间内的流线为单向通行，与外部的流线相连。

案例No.6，17，21，25，26，27中，主要功能区域的形状与整个建筑物的形状相近，但No.10，11，15，18，22，23，24，30中不是。在这些案例中，这种差异使交通空间更大，并被赋予更多功能，如会议和休息空间等。例如，在No.15中，屋顶和墙的连续性通过在墙上开孔并连接流线实现，使建筑物具有柔和的表情和流线形的开放空间。在No.23中，交通空间柔和了建筑的表情，提供开放空间，提高了内部空间的质量[8]。此外，在No.10，15中，建筑师在流线上 设置了广场，从而促进了建筑空间与周边城市空间的结合[9-10]。可见复杂型与前两种类型相比，主要功能空间的占总建筑内部空间的比例有所减小，但交通空间蕴含更多的功能。因此，流线的设计在复杂型中更为重要。

然而，No.18，22，30中，由巨大钢桁架构成的外轮廓与主要功能空间的形状完全不同。这导致了内部空间利用率的降低。此外，尽管这些案例形状复杂，但其构造形式比较传统[11]。

（3）结构

大多数案例是钢筋混凝土结构。No.6，23采用钢桁架实现移动性或大跨度以及视觉效果。No.25，27是木结构[12-13]。

4 所有案例的特征和倾向

4.1 海内外建筑师比例

2000年代的案例主要由海外建筑师设计，2010年以后主要为海归中国建筑师或中国本土的事务所设计（详情可参见论文《对中日屋顶和墙壁连续建筑的各自特征、效果以及比较的研究》）[1]。

4.2 三种类型的特征和倾向（表5）

表5总结了三种类型的案例中各个关键词出现的次数和占比。表5-1中，柱状图表示该年代案例数量，折线图表示该年代案例数量占总案例数的比值。表5-2至表5-8中，柱状图表示了该类型中含有该特征的案例数量，折线图表示了含有该特征的案例的数量占该类型案例总数量的比值。从表5中可以看出以下趋势。

①表5-1：自2003年以来，案例数量每5年增加一倍。

②表5-2：设计中使用BIM的案例数量和比例同时在增加。在整形型案例中BIM使

用相对较少，而复杂型的案例绝大多数在设计中都使用了BIM。软件设计辅助不仅使复杂不规则的三维立体的设计更加容易，也便于参数化建模在各种条件下微调配置，最小化特殊形状的外贴面面板和单元的数量。这可以提高工作效率，降低建设成本。

表5 复杂型一览表

图6 组合型的透视图、轮廓线和入口分布

图7 组合型的功能和交通空间分布

③表5-3：“流动性”在各类型中都被重视。

④表5-4、表5-5、表5-6：“与周围环境相协调”是组合型最常见的特征，而“视觉存在感”在整形型和复杂型中是最常见的。原因如下：整形型的案例具有更大的规模，是诸如体育场之类的重要设施，因此其视觉存在感或标志性更加重要。复杂型的形状有引人注目的目的。相反，组合型案例的形状灵感主要来源于地形或文化，每个单元的体量较小，并且这些单元的组合方式通常被设计为更好融入地形或自然的形式。

⑤表5-7：“独特的空间”主要在整形型和复杂型中被列为重要特征，但在组合型中不常见。原因如下：尽管整形型往往从不同方向看起来轮廓变化小，但内部空间和材料独特，从而创造出独特的空间体验。复杂型的独特形状造就了独特的内部空间体验。而在组合型中，每个单元具有规则的形状，组合的设计旨在通过轴线和分区明示入口和主要功能区域的位置。因此，创造独特的空间不是组合型设计的主要目标。

⑥表5-8：近年来，强调生态性的案例数量在增加。在2011年之后，近一半的案例中生态性被提及为重要特征之一。

结语

在中国，又被称为第五立面的屋顶变形并与其他立面融合的“屋顶和墙连续建筑”最早出现于2003年。在本研究中，我们筛选了中国属于该形式的建筑案例，将其分为三类，分析了每种类型的案例的设计理念、流线、功能空间和关键词特征。通过分析，我们发现“屋顶和墙连续建筑”具有以下特征。

（1）案例数量

随着计算机性能的提高，设计软件的开发和改良，以及具有国外学习工作经验的年轻建筑师回国开始设计活动，近年来屋顶和墙连续建筑的数量一直在快速增长。

（2）形状和轮廓

案例设计说明中最常出现的关键词是“流动性”、“柔软的表情”、“视觉存在感”、“与周围环境的和谐”。由于这些特征，这些案例往往成为所在地的标志性建筑。所有案例的屋顶弯曲并与其他立面融合，形状自然地在两侧下降，形成“退台”，减少了体积感，柔化了建筑的表情。如果案例的造型有形体灵感来源，则它们主要是从周围的环境，文化或功能提取出来的。

案例有三种类型，每种类型具有不同的特征。整形型由于墙也在各方向上相连续，因此没有明显的主立面，入口分布在建筑四周，开放且易于访问。组合型则具有轴线，主立面位置清晰易于找到。自2010年以来，复杂型的数量迅速增加。复杂的外观主要用于表达艺术性或引人注目。

（3）主要功能

案例以体育场馆和展览设施为主。整形型适用于大型公共设施，具有单一功能，而组合型的不同单元通常具有不同的功能，因此建筑整体往往具有多个功能。复杂型通常用于展览设施，建筑功能单一，但这种类型的案例的功能种类是三种类型中最丰富的。

（4）流线

整形型具有围绕建筑的流线，通过该流线可以从四周访问建筑物。组合型有易于找到的主入口，并且流线设计简洁不交错，易于到达入口和访问特定的功能空间。复杂型的一部分案例具有环绕建筑的流线，但也存在仅可以从特定方向访问的案例，这取决于每个案例具体的形状。在复杂型中交通空间包含更多功能，因此流线的设计在复杂型中比在其他两种类型中更重要。

在本研究中，我们定义了一种新的建筑形式“屋顶和墙壁连续建筑”。由于这种类型的建筑通常需要较高的设计技术，位于当代建筑设计趋势的前沿领域，因此对这类建筑的研究对于理解中国建筑行业的最新趋势以及未来发展方向具有重要价值。

资料来源：

文中图表均为作者自制。