城市建筑艺术装置设计与研究

胡颖 于秩祥

摘 要：目前，国内部分城市建筑艺术装置设计单调、乏味，尤其是一些流水式的艺术装置缺少美的元素，缺乏新颖性和安全性。为此，以空中出水艺术装置设计为例，运用现代控制技术与安全设计手段对其结构进行剖析研究，分析水池、水管、水泵、水壶和感应器之间的相互联系，打造水从空中水壶流入地面水池和水池水位永远保持不变的视错觉艺术效果，为人们提供科学、安全且具有启迪性和悬念感的审美体验，并展示安全设计环环相扣的科学性。其中，特别是对重心和减轻水壶重量的设计，使城市建筑艺术装置设计实现了质的安全。

关键词：空中出水艺术装置;艺术性;安全设计;造型;水池

近年来，很多城市出现了一些如喷泉、假山、楼阁和各种流水艺术装置等的装饰景观，以此来展示城市魅力，美化城市环境。本文是在提升艺术装置的新奇性、趣味性的基础上，将安全技术设计融入其中，即在原则上不改变原有的建筑结构与形式，运用原来的建筑基础设施（如水池、假山、水渠和楼阁等）将物体的重心设计在看不见的支撑管上，通过相关的电子感应技术与设备对水流、容器和水泵等进行控制，从而设计多种多样且具有科技含量的艺术装置。这些艺术装置能增强建筑艺术装置的科学性、美观性、安全性和创新性，真正显现出水的艺术与美的价值，引导人们对科学和艺术产生兴趣，达到美化城市的目的。

在众多建筑艺术装置设计实例中，本文选取空中自然出水艺术装置为例，对其艺术性与安全性进行剖析与研究，希望能为今后的相关研究抛砖引玉。

一、空中自然出水艺术装置的构思与设计

空中自然出水艺术装置具有特殊的艺术效果，会让人们联想到下雨的场景。优秀的公共艺术建筑往往能反映一个城市的特色和历史文化底蕴。空中自然出水艺术装置可以被制作成比较具有艺术气息的一朵白云、天外之山、空中天池或天上山泉的造型，也可以使其具有天壶、宝葫芦等造型。这些独特的造型都蕴含着丰富的中华传统文化。此外，还可以根据需要将艺术装置与城市的市标、企业标志等相结合，从而彰显一个城市的市容市貌。

空中自然出水艺术装置通常能让欣赏者产生好奇和思考，比如：水是从哪里来？水柱是怎么形成的？出水容器如何悬在空中？水的飞流是否安全？下面，笔者将以水壶永远向水池倒水的造型为例，研究该类出水艺术装置的设计方法。

二、艺术装置空中出水的方法与其艺术效果

笔者意将艺术装置造型的腔部设计成水壶形状，从而营造水从空中水壶永远倒入地面水池的艺术效果。在这个艺术装置中，首先需要制作一个具有艺术气息的天壶，使其悬于半空中。而后，在天壶下边建设一座大型水池，水池水深应在1米以上，水池四周要安装四个喷雾式的艺术型水龙头，使其定时或不定时地向水池中部悬于空中的天壶喷出水雾。

关于空中出水的方法，首先要在水池内灌入一定量的清水，启动支撑水管底部的水泵，将水送至支撑水管的上端，而后水会通过注水口注入出水容器的蓄水反流装置内，通过蓄水反流装置的作用，水会从出水容器的嘴部流出，并顺着支撑水管流入水池。由于支撑水管和出水容器均具有一定的遮挡功能，外界无法看到水被送上去的过程，只能看到水从出水容器流出，这就能呈现水从空中流出且支撑水管被水流包裹形成水柱的视觉效果。此外，在水池内某暗部安装一个水位传感器，可用于控制水量和保持水池内水位不变。水位传感器应与水池下的输水管道、供水泵相连接，供水泵能通过输水管道将水送入水池。当出水容器中的水源源不断流入水池内后会与原先的水先汇合，而后能通过水池旁的明水沟流走，从而使水池内的水位永远保持在一个水平面上，形成安全、有序的流水艺术效果。

三、具体设计与安全要求

图1是天壶出水艺术装置的整体结构图。在这个装置中，水池中部固定一个中空的支撑水管，支撑水管的上端连接有出水容器，即天壶。出水容器最高处直立的钢条为装饰天线。其中，支撑水管是直立的、带弧度的弯管，支撑水管的底座内部安装有将水源送至支撑水管上端的动力系统，动力系统可以是水泵，也可以是高处流水的势能或者水塔的水压。出水容器与支撑水管整体的重心落在支撑水管上。

关于水池水位的恒定，可以在水池一侧开一个明口，在明口上部罩钢化玻璃，使水池里的水不停地从明口流出，而后順明水沟流走，再通过几个转弯进入水池底部的水槽。同时，可在水池底部水槽内安装一个水泵，将由管道输送来的水或者从明水沟流来的水再输送给水池。需要注意的是，由水泵供给水池的水必须等于从水池中流走的水，这样才能使水池内的水位永远保持不变。

关于支撑水管的制作，水管应是白钢材质，这样在被全部包围在水流中间时就无法使人用肉眼分辨出流水中是否有水管存在。除了要求白钢水管外部应与水的颜色保持一致之外，还应该在水管上雕刻一些呈下流趋势的水纹。此外，水管的内径、长度、流速等都应取决于出水容器的容积，以此来保证壶内的水总是以一个速度往外自由流淌。

出水容器内设计有出水嘴和蓄水反流装置。出水嘴位于出水容器下方（图2）或者是出水容器内（图3）。蓄水反流装置包括蓄水部和回水反流通道，回水反流通道与出水嘴相连通。支撑水管的上端伸入出水嘴内，与出水嘴内壁之间连有过水连接支撑部。支撑水管的上端具有往出水容器内注水的注水口，回水反流通道则位于注水口的上方。蓄水反流装置保证了水从出水嘴上部流出后能够包裹支撑水管，从而形成水柱的艺术效果。

悬空天壶是用白钢水管支撑于半空中的，白钢支撑水管上部插在天壶中。为保证天壶在半空中平衡不倒，其重心必须稳稳落在支撑水管上。因此，应在天壶内部焊接几根起连接作用的钢筋，用钢筋将天壶固定在白钢支撑水管上部，这样白钢支撑水管就能把天壶支撑在空中不动也不掉，使水从壶中源源不断地流出。白钢支撑水管和天壶的材质应坚硬无比，要能在竖立时扛得住8级以上的狂风或暴雨。这就要求在支撑水管和天壶焊接好后用专业的检测仪器对整个钢构系统进行检验，以保证水管和焊接部位的质量。悬空天壶的外部可以涂上蓝色的油漆，暗示水是从天上而来，以寓意不要污染美丽的天空。

水池底部装有供水泵和输水管道，水池内四周装有向上喷水的喷头。水池的一侧开有排水沟，排水沟上覆盖透明的钢化玻璃盖板（图4）。采用透明钢化玻璃盖板不僅在表面上具有透明的视觉效果和安全性，而且能埋下艺术的悬念与趣味。

出水容器作为本艺术装饰的主体，出水嘴与注水口之间连有防止水从注水口下方流出的挡水板，挡水板与出水容器下部形成蓄水部，从而形成了一个完整的蓄水反流装置，体现了安全设计的观念。此外，出水容器包括蓄水反流装置和装饰造型腔部。蓄水反流装置套在装饰造型腔部中，因为装饰造型腔部为中空的轻质壳体。蓄水反流装置具有内隔板，从而能与装饰造型腔部隔开。蓄水反流装置包括位于注水口下方的集约蓄水腔，回水反流通道位于蓄水反流装置的上部。这种设计方案可以减少出水容器的蓄水量，从而能减轻支撑水管上部的负荷。

四、结语

本艺术装置的绝妙在于凸显了系统设计过程的环环相扣，艺术装置中的水池水位、水柱包裹、水管作用、水壶悬空、壶口喷水、龙头喷雾和外部颜色一同打造了巧夺天工的艺术效果。该艺术装置是安全设计理念和科学技术的巧妙运用以及整个艺术设计的系统思维理念相融合的结果。

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作者简介：

胡颖，硕士，江苏建筑职业技术学院教师，助理研究员。研究方向：建筑艺术设计与艺术教育。

于秩祥，江苏建筑职业技术学院副教授。研究方向：机械设计研究与教学。