公共建筑采光技术和设计方法

公共建筑采光技术和设计方法摘要：无论是自然采光还是人工照明对建筑都是不可或缺的，在大型公共建筑中，采光往往具有重要的地位：满足功能的需要同时达到建筑师预期的艺术效果。Abstract:neither daylight or artifical illmination is inevitable to architecture.in large public buildings,daylight is always been put in an important place to satisfy the fundermental needs and expectable artistic effects.关键词：公共建筑 采光 侧窗 天窗 反光 public buildings daylight Side windows skylights reflective 人眼只有在良好的光照条件下才能有效的进行视觉工作，现在大多数工作都是在室内进行，故必须在室内创造良好的光照环境。从视功能试验来看，人眼在天然光下比在人工光下具有更高的视觉功效，并感到舒适和有益于身心健康，这表明人类在长期进化过程中，眼睛已习惯于天然光。太阳能是一种巨大的安全的清洁光源，室内充分地利用天然光，就可以起到节约资源和保护环境的作用。另外，采用天然光有利于可持续发展，具有巨大的生态效益、环境效益和社会效益。当然辅以人工照明也是必要的手法。为了获得自然光，人们在房屋外围护结构上开了各种形式的洞口，然后装上各种透光材料，如玻璃、乳白玻璃或磨砂玻璃。按照采光口所处位置，可分为侧窗（侧面采光）和天窗（顶部采光）。1展览类建筑展览类建筑是一种对自然采光有着严格要求的建筑类型。在这类建筑中，一方面参观者希望室内有足够的照度以便他们能看清展品的细节；另一方面，出于对光线敏感的艺术品的收藏考虑，展品应该尽量少量地暴露在自然光线下。经过艺术馆设计作业后，我学到该领域涉及到一个专业名词叫“白色立方体”，这种设置尽量排除妨碍展示作品的多余的装饰和色彩。作为今后要开展的工作，是自然采光的方法。在日本国内，关于展览室内采用自然光，持否定意见的人依然很多，日本处于与欧洲不同的纬度，自然光的强度也不同，这是保存收藏的必须考虑的环境因素之一。尽管如此，人们希望用自然光鉴赏，那才是真正的颜色。图1一般来说博物馆往往底层空间难以获得合适照度，但在芬兰现代艺术博物馆中，弯曲交织的外部形态出自于对采光设计的考虑，霍尔利用自然光在北纬60的独特性质，把建筑物的初始曲率建成太阳在上午11点到下午6点之间运行轨迹的反曲线，保证了博物馆在营业时间内都有自然光射入。室内空间与光线的交织转换使建筑能顾及不同层面的自然采光问题，由此形成的不规则空间与具有雕塑感的曲面造型相吻合，表现出一种全新的视觉冲击力。意大利建筑大师卡罗斯卡帕在他设计为数众多的展览类建筑中创造出一种天窗和高侧窗相结合的新型角窗，作为雕塑展厅的光源，这种窗让光线以较高的角度投射到雕塑上，展示古典雕塑中细微的细节。2教堂类建筑 教堂建筑中应该充分发挥自然光线的象征作用，整个空间的采光系数可以很低（0.5-2），以促使人们沉思；在祭坛、礼拜坛或有染色玻璃的地方则应提高照度，形成空间焦点。在罗马万神庙中，天窗采光方式和建筑结构，内部空间艺术都达到了前所未有的和谐统一。一方面天窗的设置和整个建筑浑然一体，圆形的穹窿顶，穹顶壁越往上越薄，在穹顶最高点自然形成了圆形的天窗，毫无牵强之处。另一方面作为视觉焦点的天窗使整个空间拥有感人的精神力量。当人们的视线沿着封闭的穹顶不断向上移动，到达位于空间中心和最高点的空间处时，视线突然冲出混凝土浇筑的空间实体，冲向一个无线的空间，与灿烂美好的阳光相遇，人的心灵刹那间受到了震撼，感受到一种恢弘的美，这种美正是与万神庙所希望传达的万物有灵的信仰想契合。从天窗进入的阳光在石墙上形成的光影随时间的推移，四季的更替不断游走，更让人感受到大自然的生生不息，周而复始的生命律动，由封闭的外墙围合而成的空间一脱沉闷的外皮，具有了生动的表情。在博塔设计的圣彼得小教堂中，方和圆两个主题互相穿插嵌套，来自天窗的自然光线发挥了衔接协调的作用，整个教堂的外墙是封闭的，自然光线只能通过沿外墙布置的矩形天窗射入，设计者利用水平延伸的井格子梁营造出安定祥和的空间氛围，又利用了周边的光线解决了方形屋顶和弧形墙面交接的问题，避免了生硬的碰撞，严谨的几何构图原则和室内空间的塑造紧密联系在一起，同时自然光线沿墙体倾泄而下，将美丽的红砖和墙体细腻的质感展现在人们面前图3 罗马万神庙图2 安藤忠雄的光之教堂安藤忠雄的建筑识别性很强，单纯的材料清水混凝土创造了丰富的空间，人们的注意力会被纯净的空间与光的组合所吸引，感受到光在建筑中的造型能力，这也是建筑师想带给人们的感受，精致的清水混凝土同时在光的作用下产生的细微变化仿佛日本的枯山水。如光之教堂中十字架形的条窗与混凝土墙面直接拼合，而窗框隐藏在墙里，显得纯粹而神圣。 3.教育办公类建筑在水平工作面上能否获得合理的照度是教育办公建筑的关键；工作面和周围环境之间的亮度比也需要得到控制；此外一般还需要遮阳装置来控制眩光；在使用电脑的房间里，为减少电脑屏幕上的光幕反射，要避免光线来自电脑使用者的后面。美国加利福尼亚的斯通和杨贝格投资公司大楼改造过程中，非常圆满地解决了光在艺术和功能之间的矛盾。这幢大楼建于1896年，原来采用连续的屋顶天窗和高窗采光，这些采光的窗户由于历史悠久具有标志性意义，不能用一般的天花板处理方式将其遮挡。为此，在对视觉环境要求较高的贸易大厅的上空设计了一个悬浮状的拱形天花这样一来，这一区域不仅避免了直射阳光带来的眩光和热量问题，而且侧窗和天窗没有被天花遮挡，天然光还可以直接或间接地照射到建筑的其他空间里去拱顶的几何形状和这座建筑中的拱形窗户在形式上相呼应，这一处理方法使贸易大厅这个巨穴似的室内空间拥有了很强的场所感。在图书馆建筑中，为了形成连续空间，阿尔托的的通常做法是是将书架沿外墙布置，同时在其上方布置成片的点状天窗或倾斜天窗以及弧形天窗壁;阅读区域下沉布置在整个空间的中部，透光周边的倾斜天窗，窗位于人们正常的视野之外，防止眩光和直射阳光的干扰。图4图5在Reiterstrasse building这座办公建筑中建筑师利用顶部采光的交通空间和14个露天的采光庭院将自然光线引入到每一个房间建筑中每一个地方和自然光源的距离都不会超过4米。9500的办公空间被分为两层，总的布局是一个长方形的建筑通过一系列具有天窗的室内街道和间隔布置的正方形室内庭院组织起来，一条宽6米长69米的贯通两层的中央街道斜穿了整个建筑，成为这个布局中最不规则的元素。天窗为整个建筑提供自然光线的同时，也用人们可以感知的方式强调出了空间的组织逻辑。天窗和交通空间的结合可以将阳光遍布整个建筑，然而由楼板直接伸出形成的走廊将大大减少进入两侧房间的自然光线，为了充分利用交通空间上方的天窗采光，需要对走廊的位置和形式做适当的调整，例如将走廊和侧墙脱开，靠近侧墙形成直达地面的采光井，同时将下层房间的竖直侧窗改成了直接面向屋顶天窗的斜采光窗。图6一所位于南欧阳光明媚的学校，考虑到当地强烈的太阳光，设计者没有在中厅采用大面积的天窗，只是希望利用天窗来满足交通空间的照度要求，为此设计者在中厅的穹顶上设计了上百个小孔，这些小孔由镶嵌在混凝土面板里的0.2m*0.2m*0.08m的玻璃砖构成，它们为中厅交通会面等活动提供了自光线，在地面以上1.7m的采光系数为0.5-1，虽然它们无法为周围的教室提供任何间接自然采光，但是作为补偿也避免了大面积天窗引起夏天中厅过热等现象和扰人地眩光问题。在晴朗的天气里还能形成奇特的光影效果。从上述事例可以看出，在实际设计中，由于不同的建筑功能对采光口有各种特殊要求，并不是直接采用文章开始介绍的某一种采光口形式就能满足的，而往往需要同现有的窗口形式结合当地的地理环境以及条件一一加以改造，从而使建筑得到最好的采光效果。图片来源：图1-图2、图3-图6：天窗设计艺术与