（设计艺术学专业论文）构筑空间的光影意象——自然光对建筑内部空间的组织作用.pdf

摘要 随着国内大规模的建设及生活水平的迅速提高，人们对建筑空间的要求正从数量向 质量转变，人们对空间效果提出了越来越高的要求。光影可以赋予建筑空间以灵魂和生 命，成为现代空间设计的重要元素。而自然光以其节能环保的可持续发展性、富于变化 的丰富意象性而成为建筑室内空间设计当中的首选。 本文在分析自然光特点的基础上，结合建筑室内空间的形成和特点，分析了自然光 对建筑内部空间的表现、构筑及引导性作用，并进一步从空间排列方式与洞口设计两个 方面提出建筑形式的设计对自然光的引导方式，以塑造空间的视觉意象为核心，把室内 设计和自然光影作为一种空间的视觉环境设计。从认识论的高度，对光与空间的关系从 根本观念上进行了重新审视，探究室内空间视觉环境设计的基本内涵。希望通过本研究 把建筑设计、光环境设计统一在光与空间一体化视觉设计的基础之上，结合视知觉及环 境心理学理论，通过为建筑设计和光环境设计寻找有机的结合点，最大限度地优化设计， 并为空间视觉设计提供新的视角和方法。 关键词：自然光：建筑；内部空间 a b s t r a c t a l o n g 研t hd o m e s t i cl a r g e s c a l ec o n s t r u c t i o na u l dl i v i n gs t a n d a r dr 印i de 1 1 1 1 a 1 1 c e m e n t ，t l l e p e o p l ea r e 仃a 1 1 s f o 锄i n gt ot h ec o n s t m c t i o ns p a c e sr e q u e s t 丘o mq u a l l t 埘t ot h eq 州1 吼t h e p e o p l es e tm o r ea n dm o r eh i 曲r e q u e s t t ot h es p a c ec h a r g ee 虢c t t h e1 i g h t 。s h a d em a ye n t m s t 诵t ht h ec o n s t m c t i o ns p a c eb yt h es o u la n dt h el i f e ，b e c o m e s 也em o d e ms p a c ed e s l g i l t t _ 屺 i m p o n a n te l e m e m t 1 1 i sa n i c l ei n t 1 1 ea n a l y s i sn a t u i a ll i g h tc h a r a c t e r i s t i c sf o u n d a t l o n ，h a s a n a l v z e dt h en a t l 髓1 l i g h tt ot h ec o n s t m c t i o ni n n e rs p a c ep e d o m a l l c e ，t l l ec o n 咖c t l o n a 1 1 d t h eb o o t s t r a p p i n gf l i n c t i o n ，a n d 矗埘1 e rp r o p o s e st h ea r c k t e c t u r a ls 够l ed e s i g nt o t h en a t u r a l l i g h tg u i d a n c ew a y t h eh o p et h r o u 曲“sr e s e a r c h t h ea r c l l i t e c t u r a ld e s i 印，t h e1 1 9 h t e r i r o 衄e md e s i g nu 1 1 i f i e s i i lt h e1 i g h ta n da b o v et h es p a t i a ji m e 伊a t l o nv 1 s l o nd e s l 口 f o u l l d a t i o n ，t h eu i l i o nr e g a r d s c o n s c i o u s n e s sa n dm ee n v i r o 姗e n t a lp s y c h o l o g ) rt n e o t h r o u g hs e e k sf o r 也eo r g a n i cc o m b i m n gs i t e f o rt h ea r c l l i t e c t u r a ld e s i g na n dt i l el i g h t e n v i r o m e n td e s i g n ，m a x h u ml i m i tt h eo p t 硫i z a t i o nd e s i g 工l ，a n dp r o v i d e st l l en e w a i l g l eo t v je wa n dt h em e t h o df o r t h es p a t i a lv i s i o nd e s i g n k e y w o r d s ：n a n l r a ll i g h t ； c o n s t m c t i o n ； i n n e rs p a c e 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得 的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成采。对本人的研究做密重要贡献的个人帮集体，均已在文中作了 明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：磊期：幽：墅 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允谗 论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库 ( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文数据库( 中国科学技 术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。 ( 保密的学位论文 学位论文作者签名 日期 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 东j 艺师范大学硕学位论文 引言 随着匿内大规模鳃建设及生活水平的迅速提高，人们对建筑空闯的要求正从数量 向质量转变，人们对空间效果提出了越来越高的要求。光影可以赋予建筑空间以灵魂 和生命，成为现代空间设计的熏要元素。 本文将从光与空间一体化的角度来探讨自然光影对于构筑室内空间的功能、表达 空间意象的作用，同时提出室内视觉光影环境设计的方法，利黑自然光影来创造更加 完美丰富的室内空间。 以塑造空间的视觉意象为核心，把室内设计和自然光影作为一种空间的视觉环境 设计，从认识论的高度，对光与空闯的关系从根本观念上进萼亍了重薪审褫，探究室内 空间视觉环境设计的基本内涵。以此为出发点，探讨通过光影与空间的互动来表现空 间是本课题的研究初衷。 东北师范大学硕士学位论文 一、自然光与自然采光 自然光在空间建构中具有重要的意义，能够满足建筑空间功能性和艺术性的需要。 分析和了解空间中自然光的特性，有利于我们更好地利用自然光来构筑建筑的内部空 间。 ( 一) 自然光的概念及特点 我们常说的自然光是与人工光相对立而存在，对二者进行比较，肖助于我们客观 地认识自然光的优越性与局限性。从光谱构成上看，自然光包括可见光和不可见光两 部分，可见光的波长在3 8 0 艘至7 6 0 l 】m 之阉，不可见光包括波长小于3 8 0 凇的紫外 线、x 射线和波长大予7 6 0 臌红外线、无线电波等。1 1 】人工光是人类创造的光源。电 的发明使电光源成为主要的人工光源，它的光谱构成远没有自然光丰富，家居常用的 白炽灯，缺少光谱端的蓝光，荧光灯只含可见光中有限的光谱成分，白色圈光灯则缺 少红、蓝和紫光。光色是指光源的颜色，又稼色温。从光色上来看，圜光与人工光的 色温有很大差别，光源的色温是创造不同的光的空间氛围的依据。 自然光具有人工光不可替代的优点：首先，自然光是廉价的光源。从可持续发展 的角度，自然光是我们首选的光源。人工光源需要大量的能源，对于幢建筑而言， 使用皇然光是一劳永逸的，只需要一定的投资，焉人工采光的运行费用却伴随建筑终 生。其次，自然光是真实的光源。人类的产生、进化一直由自然光相伴，人类的视觉 已对自然光产生了适应性。人们以自然光来辨别物体的颜色，己成为习惯。而且自然 光具有宜人的光色和良好的显色性。第三，自然光是健康的光源。自然光盘全光谱构 成，它为人类的身体健康和心理健康做出了巨大的贡献，是任何人工光源不可代替的。 第四，自然光是富于变幻的光源。地球围绕太阳作周期性运转，形成了春夏秋冬，地 球自转产生了昼夜交替。建筑空间的囱然光环境也随之变化，形成一种动态效采。通 过光影的移动、变幻，使空闻变幻莫测，可谓“时移景异”。 ( 二) 自然采光的概念及意义 既然自然光与人工光相比较具有诸多的优点，能够更好的为建筑空间提供功能和 艺术效果，那么建筑师应该在建筑设计过程中充分引入自然光，以满足建筑空间的功 能和艺术要求，由此我们弓| 入了自然采光的概念。 1 自然采光的概念 所谓自然采光，就是采罱各种设计手段、运用各种采光、反光、遮光设施把自然 2 东北师范大学硕士学位论文 光线引入建筑空间，在满足采光、供热、保健、节能等功能需要的同时，创造建筑空 间所需的艺术气氛。自然采光是通过建筑设计的手段，把自然光引入室内空间。在这 一点上，自然采光与人工照明有着本质的区别。自然光能被引入室内空间就必然会通 过某种“孔洞”或“透光点”，而这种“孔洞”或“透光点”的设计应在建筑设计的阶 段完成，与立面、剖面等设计同步。因此，自然采光是建筑设计不可分割的一部分。 人工照明则不同，它与室内装潢设计密不可分。 自然采光的概念包括采光和遮光两个层面的内容。采光是把自然光有控制地引入 建筑空间，利用自然光的艺术性和功能性的双重功用，来达到塑造建筑空间的最终目 的；可以说采光是自然采光的正面途径，也是基本途径，采光主要通过侧窗、顶窗、 采光井等采光器来实现。遮光主要是为了防止自然采光的某些负面效应的产生( 如眩 光、过热、亮度过高) ，而采用遮阳板、百叶窗等遮光器来优化自然采光效果。采光与 遮光虽然是相对的概念，但是在自然采光中二者是可以统一起来的，建筑师可以分别 设计采光器和遮光器，也可以把采光器和遮光器设计成一种构件，即优化采光效果， 又有遮光作用。采光与遮光的概念并不局限于光的功能性上，建筑师通过对采光器与 遮光器的灵活运用，不但能满足建筑空间中光照的均匀舒适，还能营造各种艺术气氛。 2 自然采光的重要意义 在建筑设计中重视及引入自然采光的概念对于当今的世界及我国的建筑实践具有 重要的意义。主要体现在以下几个方面： ( 1 ) 满足使用者生理、心理上的多元需要 在建筑空间之中引入自然光不仅会提供照明、供热、保健等功能，还可以有效的 渲染空间的艺术氛围。人类在漫长的进化过程之中对自然界己经形成了潜在的依赖关 系，对自然光的依赖性根深蒂固，因此自然光所提供的照明、供热、保健等功能是人 工照明很难或不能代替的。借助自然光达到的艺术气氛是真实的、自然的，而且随着 时间的变化而变幻无穷，单纯由人工创造的艺术氛围则有些虚假的僵硬感觉。 ( 2 ) 节省能源，实现可持续发展 随着自然环境的不断恶化，保护生态环境，实现可持续发展的呼声日益高涨。在 建筑设计中引入自然光可以较大程度地降低能耗。自然采光所节约电能的比例是相当 可观的，通过适当的建筑设计手段使夏天时透射入室内空间的日光减少，冬天时透射 入室内空间的日光增多，又可以较大幅度地减轻空间采暖的负担，达到节约能源、保 护自然生态环境、实现可持续发展的目的。因此，从节约资源的角度来看，在建筑设 计中引入自然光线以满足采光、取暖等功能需要，能极大地节约地球日益枯竭的能源， 对当今世界的能源危机无疑意义是巨大的。 ( 3 ) 有助于形成建筑的地区性特色 建筑产生于环境之中，建筑与环境的对立统一构成了千百年来人类建筑活动最基 本的一个方面。自然环境是建筑赖以存在的物质前提。例如，要建造一栋建筑，就不 可避免地要在自然环境之中占有一块用地与空间，就要考虑到采光、朝向等设计因素。 3 东北师范大学硕士学位论文 在建筑设计之中引入自然采光的概念实际上与建筑的地方性特色密不可分，因为在建 筑设计中合理地引入自然光就势必会考虑到该建筑所处麴特定气候与地形。例如在我 国云南大理地区，“三坊一照壁”的民居依山面水，坐西朝东，那里的人们为了使庭院 及正房有足够的亮度两将照壁涂成雪自色以增加反光的效果，这种自然采光的需瑟也 形成了浓郁的民族建筑风格。 正如张在元先生在风土城市的风土建筑一文中指出：“成为建筑大师的条件及 戒柒并不局限于做了多少大型酒店、写字楼等显赫的公共建筑，菰应该首先注重地方 建筑师的具有地域的文化价值、改善当地民众生活环境及条件的风土建筑作品。”1 2 j 可以说，在建筑设计之中弓l 入自然采光的概念是剑造建筑地区特色的一个必要条 牛， 当自然采光设计与当地文化传统、人民的生活要求结合起来成为建筑设计的基本原则 时，这座建筑的地方特色也就呼之欲出了。 光是万物之源，是自然界之中最基本的元素，是自然界之中各种变化的基础。在 建筑设计中引入自然采光的概念，辅以引入其他自然物( 如水、植物等) ，必定会缩短 入与自然之间的关系，使建筑空间中入与鱼然和谐相处，这既符合千万年来人类发展 的客观规律，又有助于在建筑设计之中真正领会并继承中国的传统哲学，为中国建筑 爨的传统与剖薪这一敏感问题提供全新角度的诠释。 ( 三) 自然采光的分类和特点 1 侧窗采光 现代建筑中大都是多层建筑，侧窗采光是建筑设计中运焉最普遍的自然采光手法。 侧窗的采光特点是近窗处亮度较高，但远窗处的亮度与近窗处有较大的差别，因此对 进深较小的建筑物比较适用。侧窗采光不受层数的限制，每一层都能得到相似的采光 效果。当太阳照射角较低时，侧窗采光容易产生眩光现象。 根据侧窗位置的不同可以分为低侧窗采光、中侧窗采光和高侧窗采光；根据侧墙 倾斜角度可以分菊内斜侧窑采光和外斜侧窑采光；根据侧窗形式的不圆可以划分为洞 窗采光、带形窗采光、玻璃幕墙采光等。 2 项窗采光 对于单层大进深的建筑来说，顶窗采光是最有效的自然采光办法，因为它可以提 供比较均匀的室内亮度以及合适的照明角度。项窗可以自由地根据实际功能的需要设 计其大小、面积及位置，既可以使室内空间亮度均匀一致，又可以使某位置的亮度 与众不囝丽产生柔和朦胧的空闻气氛，还可数营造崇高神圣的艺术氛围。建筑的层高 和太阳照射角度的变化是影响顶窗采光效果的主要因素。对于面积特定的顶窗来说， 建筑层高越高，顼窗照射范匿越大。恧太阳在四季、一天之中不同时闻的变化也绘顶 窗的采光效果带来了变化，建筑师应该注意到这一点，利用它满足不同的照明需要， 创造不同的艺术气氛。顶窗有一个致命的弱点，那就是在多层建筑中很难在非顶层之 4 东北师范大学硕士学位论文 中应用。顶窗可以分为水平天窗和竖直天窗以及其它形式的天窗几种形式。 3 庭院采光 当建筑物的层面积较大且又是多层时，项窗采光和侧窗采光显然都难以满足采光 需要，此时庭院采光是一种比较理想的自然采光方式。庭院采光可以分为院落、中庭、 采光庭院、光井几种方式。 院落通常是为人们提供休息和娱乐的露天场所，同时对围合它的建筑物的采光有 一定的改善效果。它能给相邻建筑提供自然光线，使相邻建筑由侧面采光成为可能。 中庭是指建筑物中部被建筑围合成的贯穿全部或部分楼层的空间，往往有玻璃项 为这个空间挡风遮雨，其主要目的就是要为人们提供一个交流、共享、休息的室内空 间，往往还要给在其中活动的人一种在室外活动的感觉。，因此，在中庭中通常需要一 些直射的阳光，明朗的光影变化会给人们带来愉快感和美感。 采光庭院与院落的主要区别在于两者的根本目的不同。前者的主要目的是为周围 的建筑物提供充足的自然光线，而后者的主要目的是为人们提供休闲之场所。采光庭 院的形状及材料都应以满足采光这一基本目的，从某种意义来讲，采光庭院的设计应 该更为实际一些。首先应注意尽量把采光庭院的长向沿东西方向布置，其中的装饰尽 量选用浅色反光性较好的材料，以保证光线被高效率的反射。 光井可以看作是小尺度的采光庭院或采光中庭，它通常是纯功能性的，不能直接 被人使用的采光空间。光井的具体尺寸大小不一，差别很大。它既可以为相邻的空间 提供侧部采光，又可以为其下的空间提供顶部采光。 综上所述，各种采光器有各自的采光特点和适用环境，如果建筑师能适当地根据 空间的不同使用功能和艺术气氛选用恰当的采光器，并辅以合适的优化手段，那么自 然采光效果一定会事倍功半；如果对各种采光器的了解不够重视深入，建筑师在某种 程度上也就失去了合理运用自然采光的基础。 ( 四) 光的功能性与艺术性作用的统一 光既有照明、供热、保健等物理功能，又能为建筑空间提供艺术气氛。建筑师在 设计过程之中应该充分发挥光的这两方面功用，不偏废其中一面，创造出既符合功能 要求，又具有较高的艺术水准的建筑，这其实也正是建筑艺术的真正目的之所在。单 纯地追求光的艺术效果而忽略其使用功能的设计是没有根基的，因为建筑毕竟是一种 实用艺术，建筑与其他纯艺术的区别在于其具有功能性。建筑为人服务、以人为本的 宗旨就决定了建筑必须满足在其中的人们的基本生存、舒适的要求。艺术性和美感的 传递必须建立在人们有正常的心态、基本生活条件得到满足的基础上。此时的传递才 是现实的、高效率的。 菲利浦约翰逊设计的水晶教堂就是一个过于注重艺术性而忽略了功能性的例子。 教堂全部用玻璃和钢架围合起来的教堂空间耀眼夺目，令观者目眩神迷，犹如来到了 东北师范大学硕士学位论文 圣洁的天国，但是全玻璃的外壳带来了许多使用功能上的缺点；夏天时，烈雹炎炎， 阳光毫无遮攒照射入室内空闻，燕于空闻太大，玻璃傈温隔热性能不好，空调难以达 到降温要求，室内湿度很高，使教徒们犹如身处蒸笼，汗如蘑下。冬季时人们犹如身 处冰窖，冻手缩脚，同样难以集中精力去感受约翰逊苦心营造的宗教气氛。 丽只注重光的使用功能而忽略其艺术效果的建筑只能黧是平庸之作。正如一位娴 熬豹手工艺者并不一定髭被称为是艺术家一样，能熬练进把建筑设计成适合入藩往、 使用的设计师也并不一定是称职的建筑师，有时这种设计师更应该被称为工匠。 经过上嚣的分孝斤不难发现，鲁然光在空闻建构中的功能性意义与艺术缝意义是裰 辅相戚、缺一不可的。艺术性题建立在功麓性的基础上的。建筑癖在设计过程中不应 该盲鼹地摒弃某一方蕊，面应该在满足建筑使用功能的基础上，尽可能地在建筑空间 的塑造中体现光的艺术性。但过于僵化也是不可取的，应该根据建筑空闻类型及功能 重点的不同，灵活地重点运用光的功能性或艺术性。 6 东北师范大学硕士学位论文 二、建筑室内空间特点 ( 一) 室内空间的形成 空间是一种物质，然而它的起源却是无形的而且是弥漫扩散的，宇宙空间就是无 限的，然而在空间中，放置了一个物体，马上就会建立一种视觉上的关系。当另一个 物体被放入后，物体与物体的多重关系就在视觉上建立了联系，空间形成了。空间基 本上是由一个物体同另一个物体和感觉它的人之间产生的互相关系所形成，其基本原 因是主客观视觉界面。正如老子语“三十幅，共一毂，当其无，有车之用；埏埴以为 器，当其无，有器之用；凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以 为用。”实际上，捏土造器，其器的本质也不再是土，在它当中产生了“无”的空间。 老子的论述其用意就在于强调具有使用价值的不是围成空间的实体的“壳”，而是空间 本身。 任何一个客观存在的三维几何空间，都是由不同虚实视觉界面围合而成的，并且 实的界面的数量必须大于或等于两个。空间形成的主观因素是视知觉中的推理、联想 和完成化的倾向，客观因素是物质材料构成的图形。 在空间知觉中，顶界面是关键的一个面，无顶界面的空间是外部空间，有项界面 的空间是内部空间。内部空间是人们为了某种目的而用一定的物质材料和技术手段从 自然空间中围合出来的，它与人之间的联系更为直接、更为贴切、更为亲密，对人的 影响也最大。 人们一般理解的室内空间，是以建筑为载体的内部空间，它包括新建建筑和改、 扩建建筑两种类型，新建建筑在建筑方案构思开始时就考虑内部空间，使其空间组织 更有目的性，是现代建筑设计的主导形式；另一类建筑室内空间是改建、扩建建筑的 内部空间，它是一类在现代室内空间中非常普遍，有着更多束缚、更多要求的空间形 式。 ( 二) 室内空间的特点 室内空间形成于人的知觉、感觉系统，尤其是视觉系统，几乎所有的室内空间特 征，如大小、形状、方向、质地明暗等，都可以被视觉系统感知。 1 室内空间大小 空间的大小包括几何空间尺度的大小和视觉空间的大小。前者不受环境因素的影 响，几何尺寸大的空间显得大，相反则显得小。而视觉空间尺度，无论在室外还是室 内，都是由比较而产生的视觉概念。 7 东北师范大学硕士学位论文 视觉空间大小包含两种观念： 一是围合空阉的界面的实际距离的比较，距离大的空闯大，距离小的空闻小。 实的界面多的空间显得“小”，虚的界面多的空间显得“大”。此外，还受其它环境因 素，如光线、颜色，界面质地等因素影响。 二是入和空间的比较，尤其在室内，人多了，空间显得小：入少了，空间显得大。 小孩活动麴空阀给大入使用，空闻显得小，提反，大入活动的空闻给小孩使用就显得 大。 空间大小的确定，即空间尺度控制，是室内设计的关键。室内空间尺度的大小取 决予两个主要因素：是行为空间尺度，如体育馆的室内空间大小主要取决于体育活 动范围和观众占有的空间大小；二是知觉空间的大小，如视觉、听觉、嗅觉等对室内 空间的要求。 多数情况下，为了节省投资，降低造价，室内空间设计都不很大，尤其是室内净 高往往较低，如何利用视觉特性，使室内空闻小中见大，有许多做法可供参考。比如 通过对比的方法，以小比大，以低衬高，也可以采用划大为小，延伸界面的方法，使 空间显得大，此外还可以通过光线、色彩、界面质地的艺术处置，使室内空间显得宽 敲。 2 室内空间形状 任何个空间都有一定的形状，它是由基本的几何形( 如立方体、球体、锤体等) 的组合、变异而构成的。结合室内设计，形成室内空间丰富多彩的形状和艺术效果。 常见的室内空间形态有：结构空间、封闭空间、开敝空间、共享空间、流动空间、迷幻 空间、母子空间。 3 室内空间方向 通过室内空间各个界面的处理、构配件的设置和空间形态的变化，使室内空间产 生很强的方向性。 4 室内空间深度 这是与出入口相应的空间距离，即空间深度，它的大小会直接影响室内景观的景 深和层次。 5 室内空间质地 室内空间的质地主要取决于室内空间各个界面的质地，空间质地是各个界面共同 作用，互相影响的艺术结果。它对室内环境气氛有缀大的影响。 6 室内空间明暗 室内空闻的羁暗主要取决于室内的光环境和色环境的艺术处理，以及各个界面的 8 东北师范大学硕士学位论文 质地。 7 室内空间冷暖 室内空间的冷暖，在设备上取决于采暖和空气调节，而在视觉上则取决于室内各 个界面，室内家具和设备各个表面的色彩。采用冷色调即有冷的感觉，采用暖色调则 有暖的感觉。 室内空间的各种视觉特性都是相互关联、相互影响的，同时受到时间、空间及使 用者等各种因素的作用，其变化是丰富多彩的。 9 东北师范大学硕士学位论文 三、自然光对建筑空间的组织作用 ( 一) 自然光对建筑空间的表现性作用 没有光线的照射，空间将湮没在一片寂静的黑暗之中。光的到达将空间展示在我 们面前，同时还对空间进行了二次创造和再组织。自然光对建筑的空间有着重要的表 现性作用，正如斯蒂文霍尔( s t e v e m o l l ) 所说：“光的不同入射方式，光产生的阴和 影，光的透射、折射和反射以及光的透明、半透明、不透明的状态结合在一起，对空 间进行了定义和再定义。光使空间产生变化，形成了一种不确定的状态。光使人的感 觉和实在之间产生了一种暂时性的联系。”1 3 j 光参与了空间的创造和再组织。通过对建 筑自然光环境的设计，人们可以创造生动饱满、丰富多彩的空间形象。 1 用自然光创造视觉焦点 视觉焦点是人们注目的中心，是一个空间内涵和意义的集中体现，通过利用自然 光创造视觉焦点的方法可以更为鲜明地表现空间的内在意蕴。古罗马神庙的设计是对 这种方法运用的一个典范。整个神庙只在穹顶处设计了一个窗口，自然光从上面倾泻 而下，为神庙提供唯一的照明方式。这种设计方法用投下的光线来象征至高无上的神， 很容易让人进入宗教那种庄严肃穆的氛围。这种对“唯一”、“至上”的信仰反映在美 学心理中，就是对视觉中心的关注。 空间中的视觉焦点能将均衡空间的单一性打破，从而形成位差和等级，强烈地吸 引住人的视线。创造视觉焦点的方法原则在于制造差异性，而自然光则是拉开空间距 离的巧妙的工具。用自然光来创造视觉焦点可以以单一光源照亮某点形成视觉焦点。 在建筑的侧墙或上面打开一个透光孔，用集中的光照亮某一点或某一区域，而让其它 区域保持相对昏暗会产生强烈的明暗对比。被照亮的部 分往往是空间中最需要强调的部分。仅仅是单一区域的 明亮并不能保证视觉焦点的确立，还需要其它区域的无 光昏暗才能强化主题。 沙里宁设计的麻省理工学院小教堂，内部光线昏暗， 圣坛上方有一个圆形天窗，天光从容地垂直降落在圣坛 上。无数的反光片由细若蚕丝的金属线悬吊下来，像雪 花一般在自然光下散发着优雅而高贵的光芒。这是一个 绝对的永恒，圣坛的四周近乎黑暗无光，而对圣坛的表 达显得明确、肯定而富于魅力。 1 0 东北师范大学硕士学位论文 2 用自然光塑造空间性格 建筑最终打动人的是它所铸造的空间和精神，自然光的运用正是表达主 一种语言。自然光以不同的方式出现在建筑的内部空间，在被空间改变的l 自身独特的表达方式塑造了空间的性格，形成了各种不同的空间气氛。 ( 1 ) 祟高神圣的空间氛围 宗教当中经常用人对自然光的依赖性来象征人对上帝和天国的信仰，l 被用来塑造崇高神圣的气氛，用来象征超凡脱俗的力量。光本身不能产生i 只有在黑暗的衬托下，光才能显示出它的明亮。黑暗压制了视觉，限制了t 与恐惧、敬畏联系在一起，这种压抑促使人心理上对光产生了渴望。无论1 宇还是欧洲的教堂都利用了幽暗的光环境。i 光以神奇和虚无的姿态从上空飘落在幽暗的自 种对光的渴望升华到了对神的景仰。 圣索菲亚大教堂帆拱上部穹项下方4 0 个于 小窗形成一个银色的光环，托起了巨大的穹5 和中央大穹隆这两个结构部件更清晰的表现 些从小窗投射进来的光线，照亮了穹顶，与i 昏暗形成了对比并与之融合，产生了一种宛j 何依托漂浮在空中的奇妙效果，它引导人们l 。从而使思想升华到宗教的天国领域。 ( 2 ) 自然清新的空间氛围 自然清新的空间氛围是对工业化时代及其美学思想下建筑风格的软化。 围中，人重获与自然紧密地联系。与自然联系紧密的室内空间让人感到舒i 作为自然的一个要素，阳光总是和清新的空气、树叶的芬芳等其它一切美j 在一起。自然光对于创造清新自然的空间环境有着重要的作用。阿尔托认； 该提供一种方法，通过这种方法可以提供房屋与自然的有机联系。 与自然亲近的空间需要对自然环境相对开敝。在西萨佩里设计的纽 中心中，通透的玻璃天窗将阳光引入室内，阳光将室内椰子树的影子投射j 面上，让人感受到了真实的自然，整个光影效果再现了室外的自然环境，4 清新的氛围。 ( 3 ) 宁静平和的空间氛围 人从本质上渴望寻求一种宁静平和的环境。萨夫迪说：“在 我的事业中，我越来越感到自己有责任探索宁静与安详。越是 被傲慢所包围，我对宁静的探索就越多，创造宁静平和的空间 氛围是建筑师的责任。”【3 】 自然光对于创造宁静的氛围有着重要的作用。不规则的、 含糊不清的光形容易增强大脑皮层的兴奋度，使人难以平静， 而规则明确的光则体现了秩序感，产生出安定的感觉。规则排 1 1 东北师范大学硕士学位论文 列的网格是最常用也最容易实现的手段。菊竹清训在日本静冈海湾旅馆中采用了方格 形的高侧窗，产生了良好的效果。 ( 4 ) 欢快明朗的空间氛围 自然光本身就有一种振奋人一心的力量。光形和物影是组成欢快明朗氛围的重要条 件，影子要清楚而连续，以产生整体性和明确性。过于平板的物影无法达到活跃气氛 的作用，设计师应利用投光口的形状和受影面的体形和质感变化使物影变得活泼生动。 取得欢快明朗的空间效果的关键在于 光环境的丰富，无论是光形还是物影， 都应以某种方式使之富于变化。同时保 证光影要具有足够大的面积形成一定 的区域，这样才更有感染力。如芬兰的 米尔马奇教堂，光线成束状射入，透射 在材质变化丰富的界面。多种多样的悬 挂物将光线进行了过滤，使之产生丰富 的变化，从而营造出欢快的气氛。 3 用自然光表现空间结构 利用自然光表现建筑结构逻辑，使结构的内在关系更加清晰，在这种情况下，自 然光扮演的角色是图底关系中的“底”，将结构作为“图”映衬出来。 自然光对结构的表现方式是光渲染结构，以表现结构的形式美。自然光的任务就 是如何使结构的形式和韵律表现得更丰满。这时，首先要注意光线的分布要形成明暗 对比，不能平均。因为在阴暗环境中的视线总是容易被引向光明，所以特殊结构部位 要有足够的光线，而其它部分应保持相对较暗的光环境，使重点结构部位引人注意。 其次，要注意光源的位置。矶崎新设计的位于日本大分的丰国资源图书馆和约翰逊制 蜡公司办公楼它们的主要表现都是项部结构，光线来源应接近拟表现结构的部位，但 保持一定的角度，控制好阴影的面积和位置，以便更好的突出结构的立体感。 东北师范大学硕士学位论文 自然光对建筑室内空间艺术的表现性起着决定性的作用，无光则无空间艺术可言。 有光才可能产生光与影的表现、体量的表达、材料质感的表现、空间形象的创造、空 间性格的塑造和实体结构的表现等等。正是有了自然光，才构成了千变万化的建筑空 间艺术，空间才有了丰富的内涵。 ( 二) 自然光对建筑空间的构筑性作用 建筑师通过采光器将自然光引入建筑空间，充分发挥自然光对建筑空间的作用， 来满足建筑空间的功能性和艺术性需要，以其特有的魅力表达对建筑空间的诠释。 1 自然光限定建筑的内部空间 在建筑设计中，空间的限定手法较多，高差、围合、利用墙、柱等结构元素来打 断等等，这些都是利用实体的手法。但对于较小的空间、人流较多的空间、交通动线 无法明确划分的空间，则可利用光无固定形的“形”来限定区域，可创造具有亲 切感和一定私密性的心理空间。光对空间的限定，主要是通过赋予被限定的各个部分 以特殊的亮度或光色来完成的。这种方法要求光有一定的方向性、聚集性，除此之外， 还应有一个较大的均质背景作对比衬托，以明确限定空间。这种手法在现代设计中， 常用来界定功能复杂的区域、阳光中厅的休息区、主要通道等，是丰富空间层次的手 法。 在麻省理工学院的克瑞斯基小教堂中，沙里宁就利用空间中光线强烈的明暗变化 界定出圣坛区域与教徒区域。建筑的形式非常简单，为一红砖砌筑的圆柱形体量。内 部空间的墙面特意设计成波浪曲线的形式。四周 不开采光窗口，内部光线极为黯淡。建筑师仅在 圣坛的上方打开了圆形的窗口，让天光泻入黑暗 的构筑中。窗口的下方用金属悬挂着银色的金属 反光片，这些薄片截取了天光，散发着天堂般的 光芒，照亮了圣坛区域，并反射到附近的曲线墙 面上，成为圣坛区域的背景光。而教众坐席则依 然隐蔽在黑暗中，明与暗的对比明确地界定了同 一空间中的不同区域，同时又强化了双方视线和 情感上的交流。 2 自然光分隔建筑的内部空间 有时由于功能上的需要，建筑师会使用自然光来分割建筑的相邻空间。路易斯慷 设计的耶鲁大学英国艺术和研究中心，画廊向充满阳光的休息廊敞开，由于展品保护 的需要，不允许有直射光照在展品上，画廊顶部的天窗采用了特殊的结构防止直射光 的射入，因此画廊光线的照度要低于与其相邻的休息厅，光线的品质也是暗淡柔和的， 东北师范大学硕士学位论文 空间大部分都是经过多次反射的漫射光。自然光把休息厅和画廊分割成两个具有完全 不同的光品质的空间。人们的视觉完全可以适应这些光线的变化，当人们从一个空间 进入到另一个空间时，人们会清晰的感受到自然光在分隔两个相邻空间的同时创造了 不同的空间氛围。 3 自然光塑造建筑的空间形体 光是视觉感知的基本，光照到物体表面，勾勒出它们的轮廓，在物体的背后聚集 阴影，给予它们深度。沿着光明和黑暗的界限，物体被清晰地表现出来，获得自身的 形式，展现相互之间的关系。如果没有适当的光，实体的立体感就显示不充分，相互 关系也交待不清，会使设计中很多富有美感的特征失去作用。光借助其穿过实体时产 生的“阴影”来表达其雕塑性。在这里主题是光的效果，实体仅仅是媒体。这种手法 的应用，我们可以从贝聿铭设计的华府美国国家艺廊东厢的设计中体会光如何赋予空 间以韵律、性格。 ( 三) 自然光对建筑空间的引导性作用 人具有向光性，因此注意力常无意识地被较亮的事物所吸引。导向设计是根据人 的行为特点，有意识在借助一些指示性或暗示性手段，将人的视线及人流导向目标。 自然光是定位建筑空间尺度最实用而富有诗意的手段。自然光可以创造视线的焦点， 增加空间的层次。通过自然光的引导，完成建筑空间的序列或运动进入某个指定的空 间。 1 自然光对人的视线的引导 建筑师通过精巧的采光设计引入平稳的自然光可以使物体更加明亮，通过与周围 环境的对比进而完成对人的视线的引导。罗马的圣彼德教堂后殿圣坛上的雕塑被从彩 色侧窗射入的自然光照亮，自然光在它表面产生的金黄颜色和周围阴影处的雕塑形成 了鲜明对比。雕塑较强的反光吸引了人的注意力。自然光象征了神之光。这些光线引 起了人们对雕塑的注意力，完成了对人们视线的引导过程。 自然光引导空间的层次 1 4 东北师范大学硕士学位论文 自然光具导向性，可以通过一些暗示帮助人们认识已建立的空间的层次。如光的 强弱虚实会使空间尺度改变，比例与形状也会有所不同。光强的部位视感清晰，而弱 的部位视感模糊，这与距离远近的视感变化相似，故空间就有了深度层次感。 在芬兰土库的耶稣复活教堂我们可以看到建筑师用光揭示了建筑的横向空间层 次。在教堂中，自然将横向空间分成了三个层次：哀悼者坐在左侧的长椅上，空间比 较开阔，右侧的高侧窗为这个空间领域提供了充足的自然光线，而左侧开的小窗仅仅 为了视觉的需要。右侧空间矮小，大面积的玻璃窗可以引入充足的自然光，这个空间 领域是骨灰盒的存放处。圣坛和十字架形成了另一个空间领域的视线焦点，而从圣坛 两侧涌进的自然光限定了这一空间。在整个统一的空间中，建筑师设计了不同的采光 器，用不同的光效果将空间分成了三个层次。 3 自然光引导空间中人的运动 由于自然光具有导向性，人们的注意力常无意识地被较亮的事物吸引。光可以引 导人们沿着某个路径行走，从黑暗的封闭的空间进入光亮开敞的空间。空间设计与人 的活动不可分，在复杂的空间设计中，人的行为需要空间信息做向导，建筑师可以通 过对自然采光的设计引导人们向光亮的空间运动。在斯德哥尔摩公共图书馆的久口， 建筑师在顶棚上巧妙的设计了一个圆盘状的采光装置，白天这个采光圆盘反射从顶窗 射来的自然光，作为亮点引导人们沿阶而上进入上部的读书空间。夜晚作为照明光源 继续扮演着它的角色引导人们运动。 墨西哥建筑师莱戈雷塔设计墨西哥的某旅馆的走廊，涂满黄颜色的混凝土隔栅既 可以为人们提供清晰的室外景观，又为室内创造不同于室外空间的景观。光和阴影的 交替呼应创造了多层次的富有韵律的空间。当人们沿着走廊行进时，会感觉到这些光 影规则的变化，犹如伴随着男低音的节奏，稳重而有节奏的前行。光影记录了人们的 行进距离和运动的过程。 光具有的引导特性还常常被用来完成建筑 的序列。日本建筑师安藤在建筑设计中探索将光 线的设计和东方园林中步移景异、欲扬先抑的序 列手法相结合。在六甲山教堂设计中，安藤实现 了其光和序列相结合的初步成功。1 9 8 6 年建成的 六甲教堂位于神户成六甲山附近的一个绿色斜坡 上，教堂由教堂主体、钟塔、柱廊及独立墙围绕 的院子组成，教堂与柱廊平行布置构成了建筑主 体，柱廊是个玻璃盒子。人们沿着斜坡来到入口， 这个柱廊在平面上是直的，柱廊项部由筒形玻璃 拱和h 形联系，钢梁组成。柱廊端部没有墙，新 鲜的空气自由流畅，在柱廊的尽头，框架框出了 一个绿地及远处大海的景象，在柱廊中透过磨砂 15 东北师范大学硕士学位论文 玻璃，人们能感受到天的存在，感受到光与绿的存在，柔和的光线充溢了柱廊长长的 狭窄空间，到了夜晚，长长的玻璃柱廊如同一个发光管，这是一个充满期待的空间， 人们在“光管”中被引导向前，玻璃柱廊成为教堂与自然环境间转换的中介。从“光 管”向右转9 0 度，通过一个钢门便进入教堂，祭坛在前面，左面墙上的窗子占墙面的 一半，透过窗子人们能看到混凝土围绕的绿地，联系窗子的梁、柱在地面上投射出十 字形的阴影，这里再次强调了设计的主题，利用光与黑暗的对比，产生方向感。建筑 师巧妙的设计了自然光完成了建筑的序列。 东北师范大学硕士学位论文 四、自然采光的设计手法分析 路易斯康指出：“没有自然光，一个空间无法成为真正的建筑。人工的夜间照明 运用在路灯上，这是无法与让人难以捉摸的自然光之舞相比拟的。随着自然光的 射入，它对空间进行调节，通过在一天中的不同时间段和一年中的不同季节中所产生 的微妙变化为空间赋予了某种情愫。”【4 j 如果我们试图捕捉康所描述的自然光的微妙变 化，我们必须首先了解影响自然光进入空间的因素，以及由此而形成的独特的自然光 的性质。 影响自然光进入空间的因素到底有哪些? 约翰迪尔曼利莱在可持续发展的 更新设计一书中指出：“建筑形式引导自然光的流动”，并将这一原则描绘为建筑形 式与自然光之间的动态性相互作用。“这条原则可阐述为自然光随建筑形式而流动， 建筑形式随自然光而改变。自然光在环境这一媒介中发生反应，而媒介又在很大程度 上决定自然光的性质。通过塑造媒介( 建筑形式) ，我们可以引导光线的流动。【5 】在这 其中，空间排列方式、窗口设计是基本的决定因素，它们在同一空间之内和不同空间 之间塑造和引导自然光。 ( 一) 空间排列方式 为了获得最佳的自然采光，建筑师往往会对建筑的空间组合方式进行控制，并采 用天窗、中庭、内院等设计手法，其目的是为了有效地获得自然光，降低由单侧采光 所引起的强烈的光线反差，增加自然光的分配量，并创造优美的景观效果。对自然光 的渴望引发了许多经典的建筑形式，如l 形、u 形、环形、台阶形以及狭长线形等， 这些形式都是为了减少建筑物的面宽，以保证建筑物内获得充足的自然光。根据弗朗 西斯d k 钦所著的建筑：形式空间和秩序一书的归纳，空间排列方式比较 丰富，我们这里主要探讨线式排列、向心式排列、重复式排列三种模式。 1 线式排列 线式排列实质上就是一个空间系列，这些空间 既可以直接的逐个连接，也可由一个单独的不同的 线式空间来联系。线式排列的形式本身具有可变 性，容易适应环境的各种条件，可根据地形的变化 而调整，也可以改变其空间朝向以更好的获得阳 光。 线式空间组合的建筑可以有多种变化形式：可 1 7 东北师范大学硕士学位论文 以是一个极简的形式，也可以形成一种复合的平行或垂直结构。其自然采光的方式与 建筑空间的进深密切相关，同时也涉及到建筑是否由个或多个线式空间所组成。由 简单、独立的线式空间组合形成的建筑，其采光方式可以采用双侧或多侧采光。斯蒂 尔在圣地亚哥的卡梅尔农场图书馆的设计中就采用了侧面采光的手法。图书馆为单层 结构，建筑空间沿西北东南方向的轴线展开。建筑的南侧、北侧和东侧，都采用全玻 璃立面，可以将自然光有效的引入内部空间。建筑藏身于个矩形屋顶之下，巨大的 挑檐，竖向的遮阳设施以及室内外植被等元素控制着来自南向的眩光。通过透明的建 筑表皮以及有效的遮阳设施，建筑的使用者获得了优质的自然光和优美的景观效果。 而对于由多个线式空间组合而成的建筑，由于内部进深的加大，仅仅依靠侧窗采 光无法满足内部空间采光量的要求，同时单侧采光 往往会带来强烈的室内光线的反差，这时天窗成为 重要的设计手法。帕特考建筑事务所设计的加拿大 粘土和玻璃画廊，其内部空间由入口门廊、接待中 心、垂直交通和展示区四个平行的线式空间组合而 成，沿南北向轴线布置。各空间紧密联系，形成完 整的建筑体量。建筑的采光采用侧窗与高窗相结合 的方式：东侧的入口门廊由两个带有侧窗的不同采 光区组成；中间的接待区和垂直交通区则采用天窗 采光；而西侧的展示区运用侧窗和天窗相结合的方 式。以天窗采光的区域旁边安排了室内窗扇，为临 近区域提供采光。 2 向心式排列 向心式排列，是一种稳定的向心式构图。它由一定数量的次要空间围绕一个大的 占主导地位的中心空间组成。虽然有内向和外向的景观，但从总体而言，这种空间组 合形式带有明显的向心性。一种高密度的建筑体量，其空间很可能就是采用向心式的 组合形式。对于这种组合方式而言，由于中心空间无法直接依靠侧窗采光，或即使获 得侧窗采光也无法满足空间内的自然光的需求量， 因此插入中庭、采光井或者庭院等就成为减少向心 式空间迸深的常用方式。这些插入空间由于其功 能、形式的独特性，往往会成为建筑空间的中心。 安藤在他早期的一系列城市小住宅的设计中， 常常采用插入内院的方式。如住吉的长屋，安藤利 用几乎不开窗的清水混凝土的实墙躲避城市的喧 嚣，而通过占基地1 3 面积的内院来组织空间，提 供自然光。明亮的天光垂直进入院中，通过反射， 为室内空间提供了具有生命力的自然光。安藤在一种近乎极端的条件下运用插入的内 18 东北师范大学硕士学位论文 院创造了丰富的光照体验，同时内院也成为住宅的生活中心。 3 重复式排列 重复式排列通过紧密连接来使各个空间之间相互联系，通常由重复出现的格式空 间组成。这些格式空间具有类似的功能，并在形状和朝向方面有共同的视觉特征。由 于重复式的空间组合是由小尺度的空间构成，大面积的建筑表皮利于设计侧面或顶部 采光，因此与向心式的空间组合相比，重复式排列更容易获得良好的自然光。 约瑟夫埃斯里克设计的罗马诺住宅就是一个采用几个线式空间结构组合而成的 重复式的建筑范例。最终，该建筑从小进深、狭长与侧面采光等特征中受益良多，同 时又充分利用了成重复式的各体量之间的空间进行采光，并创造出与周围景观的联系。 ( 二) 洞口设计 自古以来洞口对于建筑而言就有着非同一般的意义，它不仅仅是建筑空间的构成 要素，更重要的是，它的存在使室内外空间的联系有了可能，定义出室内外空间的某 种特殊关系。而阳光自洞口的进入，则使空间中的形式清晰的显现出来，并给予空间 形式以生机。在确定恰当的洞口形式时，必须考虑洞口的朝向、尺度、位置及剖面特