浅析建筑表皮设计以及未来发展

2015-04-10吕洪枫刘培冲

四川水泥 2015年2期

吕洪枫刘培冲

(1.大连市建筑设计研究院有限公司 2.大连市建筑设计研究院有限公司)

0 引言

所谓建筑表皮，广义而言是指人们通过触觉视觉直接感受到的建筑表层，包括内部和外部，其概念与建筑外墙有一定区别。建筑表皮的功能主要有保温、隔热、通风、采光、遮阳、隔音等。建筑表皮设计即是指设计师设计出的建筑表层既满足一定的功能，又增强建筑外形美观的综合设想和构思，是形式和功能的高度统一。

一、建筑表皮细部设计分析

1. 遮光系统具有遮阳与防眩光两大功能

由于这两者通常相辅相成地依附于同一构件体系，在此统称为遮光系统。其作用主要是在外部直射阳光进入建筑前中途阻止，防止阳光过分照射和加热建筑围护结构，并防止产生眩光。遮光系统需要与采光系统紧密结合，其对于建筑中能源的消耗具有决定性影响。从结构来分，遮光系统可分为固定式和活动式。固定遮光系统较适用于常年气候炎热地区或经济技术受到一定限制的项目。活动遮光能根据不同情况相应进行调节，遮阳效果好，还可减少眩光和最大限度地利用自然光。其缺点是对构件质量和安装工艺要求高，并且维护费用也较高。从安装位置来看，遮光系统可分为室外、室内和中间空气层三种类型。室外安装的优点在于节约能源；室内安装的优点在于冬季吸收能源提供室内温度；而空气层内遮光系统受气候影响较小。

2. 遮光构件系统形态分类

主要可分为水平遮光、垂直遮光、水平与垂直组合式遮光、平面板遮光和帘式遮光五类。水平遮光适应于太阳高度角较大的情况。固定遮光板尺寸需根据具体气候条件情况而定。垂直遮光主要针对太阳高度角较低的侧边日照情况，遮光面较小，一般设计为可调节角度的活动式与平面板式相结合。水平与垂直组合式遮光综合以上两种优点，但它的固定性使之无法较好地利用太阳能。平面板遮光构件本身形成一层垂直完整界面，能够最有效地遮挡阳光，同时还能隔声和遮挡视线，但为了兼顾采光和通风往往需要移动和开启，其具体形态可分为实板、百叶板和玻璃板。帘式遮光能有效地遮挡阳光，多具有可调节性。其优点在于建造、安装和使用都较为简便，并且基本不占用空间。

二、建筑表皮设计案例分析

1. 国外建筑表皮设计案例

世界级建筑师赫佐格·德穆隆2003年设计完成的德国建筑工业养老基金会办公楼方案中，片状金属板在立面上的应用是该设计的一个特征。在建筑北面，这些金属板可将顶光反射到房间内部，而在南立面，设计了一个近似十北立面的镰刀形的调节装置，正是这个精致的可调节构件为建筑表皮的设计增色不少:它可在天空阴暗时将顶光反射到楼地板位置上，而当阳光照射时，构件则转到垂直方向遮阳板上。该办公楼的建筑表皮设计不仅注重形式上的美感，并且还能起到保温隔热和遮光的作用。

2. 国内建筑表皮设计案例

又如黄冈市某办公大楼设计了双层皮立面系统。该办公楼为十五层，正立面面向西南，西晒严重，夏季非常炎热。双皮立面成功地解决了该高层办公建筑面临的缺少自然采光和通风、空调能耗过高等问题双层皮、Z面由外立面的玻璃幕墙和内立面的推拉窗组成。外立面的玻璃幕墙对内部空间起到了防护作用，有效阻挡了高层的高速气流，同时又丰富了建筑立面造型效果。内立面安装大面积可开启推拉窗，使用者可获得自然通风框架结构柱在两层立面之间，避免了对内部空间的使用和再划分的影响双层立面之间的夹层内安装自动遮阳百叶，效果显著也便于维护和清理。

三、建筑表皮设计的发展趋势

1. 表皮空间的复合化

复合化的表皮主要是多层表皮，它的出现是当代建筑技术高度精密化、专业化的产物。复合化表皮改变了传统的建筑结构与外围护之间的关系：结构与外围护不再是简单的内外关系，而是由结构和填充物共同构成建筑的复合表皮。这类结构既不像砖石那样密实，也不是差异明确、间距疏离的结构构件，结构化表皮是一种有足够密度和间隙的组织物。事实上，当结构构件的密度到一定程度时，结构本身就具有表皮的特征。如 2008年北京奥运会主体育场-鸟巢的结构，就既是结构本身同时也是建筑表皮。复合型多层表皮的实施常常依赖于高技术含量的材料和技术，它必然带有高技特征，因而多出现在技术含量高的大型建筑上。通过计算机等现代设备的运用，经过复杂的力学计算和试验才能够完全实现。

2.表皮形式的艺术化

在建筑表皮的发展中，我们可以发现一种建筑的艺术表现趋向：即越来越多的建筑不论从建筑形态还是表面肌理上，都越来越像是一件艺术品，有受自然界组织结构启发的抽象几何图型。如2008年北京奥运会游泳中心的结构表皮是从一个抽象的几何图示中发展而来的，这种模型在自然界中普遍存在。同样，扎哈设计的广州大剧院的外表造型近似于自然界的两块石头，具有极强的视觉冲击力。在当代建筑中，表皮结构的几何图形从早期的简单有序发展到现在的有机形、非线性的构图，这一变化反映了当代建筑形式中非线性美学特征。

3. 表皮技术的科技化

随着科学技术的发展，建筑表皮将不再是一个简单的建筑内外分隔层，而是具有通过改变自身位置，形状、密度，颜色等要素来调整通过建筑表皮的自然气候资源能力的高科技表皮。随着建筑技术的发展和新材料不断出现，许多感应设备和新技术等正进入建筑表皮的设计中，根据不同的地域气候条件，通过运用这些新技术，新产品，改变建筑各层表皮的功能特性、表皮层的数量、重叠的方式及顺序，获得不同形态和性能的建筑表皮系统，并且通过建筑表皮新的功能使建筑具有新的面貌。如上海世博会日本馆，外表面呈银白色，采用含太阳能发电装置的超轻“膜结构”包裹，形成一个半圆形的大穹顶。设计上采用了环境控制技术，使得光、水、空气等自然资源被最大限度利用。展馆外部透光性高的双层外膜配以内部的太阳电池，可以充分利用太阳能资源，实现高效导光、发电，这是一座“会呼吸的展馆”。

4. 表皮表现的图像化

在上海世博会上，韩国馆是一幢用韩文符号组成的建筑物，形成一个“空间化符号”。不仅展馆整体由几个巨型的韩文字母连接而成，甚至在每一块砖上，都有着凹凸有致的韩文。韩国文字的几何学特性被从建筑学角度巧妙地重新诠释，成为韩国国家馆的独特构成要素，使韩国馆成为世博园区的一个奇特景观。这种利用新型印刷和材料技术在建筑表皮复制图像的做法是建筑表皮设计的又一个特点，印刷玻璃，预制混凝土板，利用图像来制造建筑表皮的动态效果，都被用来作为建筑表皮设计的方法。复制图像的技术还包括各种电子技术，如各种广告灯光、电子显示屏等技术在建筑表皮的的运用。这些动态的电子成像设备多出现在商业性的建筑，有些已经不仅仅是建筑的附属物，而是一种非物质化倾向的建筑表皮。有的建筑表皮是图像信息符号被置入建筑表皮内而不以附加的方式粘贴在建筑表皮上，从而使得建筑表皮与信息符号成为一个整体，信息符号不再是建筑表皮上的装饰物：信息就是表皮，表皮就是信息，信息与建筑表皮一体化，建筑表皮图像化。这些表皮正改变我们对建筑的视觉审美观，我们现在不仅是被建筑表皮所包围，今后有可能会被充满图像信息特征的建筑表皮所淹没。