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建筑形态对人们来说是既平常又抽象,我们生存的世界里到处都充满着建筑形态,尽管我们不能说环境的构成是建筑,但是无疑环境形态中渗透着建筑形态。

但究竟什么是建筑和建筑形态、环境与环境形态呢?

建筑学和环境学各个派别对这两者有着不同的定义,虽然各自的出发点和展开的论述有所不同,但其共同点都是将建筑形态的方式表达在环境形态中并以物质的概念存在。

影响建筑环境形态的因素很多,其中主要的两个自然因素是光和风。

关于光与建筑的关系,英国著名建筑师罗杰斯曾说过:

“建筑是捕捉光的容器。

”由此可见,光是建筑艺术和环境艺术的灵魂。

这里所指的光,主要是自然光(本文主要指太阳光)。

自然光对建筑、环境艺术设计的影响,主要通过起对建筑、环境的照度、明度、色温、方向性方面所产生的变化来体现。

另一个重要因素是风。

不同地区,不同季节的风向、风级的不同,建筑的朝向、构成的环境形态也会有所不同。

因此,对光和风对建筑形态与环境形态和谐发展的研究,有利于进一步完善我们的思路,升华我们的设计。

一、建筑环境形态的意义

﹙一﹚建筑(Architecture)

一般人认为:

“建筑就是房子。

”早在春秋战国时期,我国的著名哲学家老子(李耳)已对建筑有了初步的认识,在他的著作《道德经》第十一章中说到:

“凿户牖以为室,当起无,有室之用。

故,有之以为利,无之以为用[1]。

”其意思是说:

“开凿门窗,建造房屋,有了门、窗、壁所构成的空间,才能起到房屋的作用,“有”指的是门、窗、屋顶等实体,“利”指的是利益、好处,这里主要是指优良的环境空间,“无”指的是所形成的空间,“用”指的是所起的作用(如图1—1古代民居)。

从这里我们可以看到老子对于建筑的理解是比较含蓄的,建筑的概念局限于建筑是一种提供室内空间的遮蔽物,是人类御防自然的日光、风霜雨雪的一种保护性构筑物。

近现代建筑理论认为:

“建筑(建筑物)是为人们活动提供的环境空间[2]。

”它包括为产生空间而设的实空间和为人活动场所提供的虚空间。

(图1—1古代民居) 

对于什么是建筑,国外一些著名的建筑设计师对此提出了他们的观点。

现代主义四大设计师之一瑞士建筑师勒﹒科布西耶(Le 

Corbusier,1887~1966年)是现代建筑运动的激进分子和主将,他提出“住房是居住的机器”、“房屋机器——大规模生产的房屋”的概念(如图1—2萨伏伊别墅)。

弗兰克﹒赖特(FrankLloyd,Wright,1869~1959年)有机建筑的概念(如图1—3流水别墅)。

德国著名建筑师、包豪斯建筑设计学院第一任校长沃尔特﹒格罗佩斯(WalterGropius,1883~1969年)提出了“建筑意味着把握空间。

(图1—2萨伏伊别墅) 

(图1—3流水别墅)

从国内外学者对于建筑概念的认识,我们可以看到,尽管各个不同学派的人对于建筑理解的出发点和展开的论述都有所不同,但其共同点都认为“建筑是环境空间的存在物。

”建筑对人们来说是既平常又抽象,我们生存的环境世界里到处都充满着建筑,尽管我们不能说环境的构成是建筑,但是无疑环境世界中渗透着建筑。

建筑“Architecture”,在汉语中作为动词最基本的词义是修建、修葺;

作为名词最基本的词义是建筑物。

在英文中“Build”和“Architecture”都有建筑的意思,中国大百科全书出版社的《英汉大词典》对“Build”的解释是:

作为动词有建筑、营造、建造的含义;

作为名词有构造、造型、体格、骨骼等的含义。

“Build”的延伸词“Building”则有建筑物、营造物、房屋等含义。

作为与英语“Architecture”对译的词,“Architecture”具有建筑、建筑学的含义,是建筑物、建筑式样、建筑风格的总称。

在和谐的建筑环境形态生成的探索中建筑不仅仅指单纯的建筑物或者是建造,而是比较系统的从建筑学的角度论述建筑的概念。

建筑对于空间限定的不同可分为广义的建筑和狭义的建筑。

广义的建筑是指人工建筑而成的所有东西,既包括房屋,也包括构筑物。

比如:

纪念碑、城市雕塑、金字塔等建筑(如图1—4金字塔)。

狭义的建筑是指建筑物(Building),是为人们活动所提供的环境空间。

办公大楼、居住建筑、百货大楼、银行、体育馆、车站等建筑(如图1—5香港汇丰银行)。

 

(图1—4金字塔) 

(图1—5香港汇丰银行)

﹙二﹚建筑形态(Morphology 

of 

Architecture)

什么是建筑形态?

一般的人认为建筑形态即建筑的外在形态,是巴黎圣母院那十字拱、飞券、修长的立柱和尖塔高耸的哥特式建筑,是罗马耶稣会教堂那外形自由,追求动态,喜好富丽的装饰和雕刻、强烈的色彩,常用穿插的曲面和椭圆形空间巴洛克式建筑,还是巴黎歌剧院任意模仿历史上各种建筑风格,或自由组合各种建筑形式,不讲求固定的法式,只讲求比例均衡,注重纯形式美的折衷主义建筑。

不是的,这里的建筑形态是指环境空间存在的构成建筑的建筑形式语言符号,它包括建筑以及构成建筑和可能构成建筑的每一个实体语言符号。

瓷砖、钢筋、玻璃、混凝土、窗、门、建筑图样、纹样等等。

建筑形态是构成建筑的一个重要内容,它是从各种自然形态中抽象出抽象的形态,再把抽象的建筑形态分别从平面、立体、空间、材质、色彩、光、风、肌理、行为等几个角度出发,研究各类基础建筑形态语言的特点与构成的规律以及在建筑设计中的运用,把握建筑形态的大小、方向、粗细、明暗、位置、肌理等基本构成要素对建筑的影响,建筑设计者能够从心理、生理、物理、情理的考虑中对建筑进行创生,使不同的建筑形态之间相互协调。

﹙三﹚环境(Environmental)

环境,有人认为:

“环境是指人类(主体)赖以生存和发展的各种物质因素交互关系的总和,是人类进行生产和生活活动的场所,是人类生存和发展的基础[3]。

”从人与自然环境的关系,我们可以将环境划分为自在环境和人类环境。

自在环境指天然的大自然,它包括两层含义:

第一,指人类环境产生之前的自在环境,即人类环境产生之前的先在环境;

第二,指人类的生产生活活动尚未深入到的自在环境或尚未被人化的自然环境。

人类环境是指属人的环境。

是在人类进行生产生活实践基础上形成的人化环境,即是经人的实践活动改造过并打上人的目的和意志烙印的环境。

各个国家的各个学派对环境的定义有所不同,它体现了人类利用和改造自然的能力。

在我国,环境一词最早见于《元史·

余阙传》。

书中说到:

“环境筑堡寨,选精甲外旱,而耕嫁于中[4]。

”这里的“环”指环绕,“境”指疆土,“环境”即“泛指某一主体周围的地域、空间、介质。

”随着历史的发展,直到1974年联合国环境规划理事会之后,环境的概念被定义为:

环境是指围绕着人群的空间及其可以直接或间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的总体。

我国以及其他国家颁布的《中华人民共和国环境保护发》环境保护法规中,对环境一词也作出了明确的界定,把环境定义为:

“影响着人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生物、自然保护区、风景名胜、城市和乡村等[3]。

”环境是无限的,然而我们对环境的认识却是有限,因此,我们要用发展的、联系的、辨证的观点来认识环境。

﹙四﹚环境形态(Morphology 

Environmental)

环境形态是由人、建筑和环境的直接或间接联系而构成的,通过艺术的抽象概念,从中提取抽象的形态而形成新的形态。

新形态的产生,是根据事物的相互作用而统一的。

环境形态的发展变化为人类社会赖以生存和发展的环境构成了一个和谐的秩序。

在对环境的理解中,我们可以认识到环境形态的变化和运动是通过事物相对要素相互作用而产生的。

﹙五﹚建筑环境形态(MorphologyofArchitectureandEnvironmental)

建筑环境形态是建筑和环境对建筑形态和环境形态在平面的分解、重构和在空间的不同排列组合而形成的集合体。

其中各个似乎稳定的建筑形态和环境形态以及他们在人们头脑中的思想映像,即建筑环境形态的整体概念。

这种形态始终处于不断变化的过程中,这种变化,因人们的知识背景、生活习俗、身心情绪、不同的地域环境差异对建筑形态和环境形态的感性认识都有所不同。

哲学的观点认为:

事物都普遍联系和永恒发展的,联系是一切事物和现象之间以及构成事物诸要素之间的相互影响、相互作用、相互依赖[5]。

建筑形态环境形态之间同样存在着这样的联系,并且是异常紧密的联系,建筑形态和环境形态以设计为载体而构成建筑环境。

二、光对建筑环境形态的影响

﹙一﹚光在建筑环境形态中的作用

“光”生性自由而富有内涵,它的魅力来自变化多端的照射和光辉,比如透射、反射、折射、散射、衍射等。

当光照射在建筑物上时,就产生了光的表现力,从而营造出光的环境气氛和艺术效果。

对于光是什么?

也许很多的人只知道去赞美它的外表,但对其本质的了解仍然十分的迷惑,有人说,“光”就是一个“黑盒子”。

人们去赞美黑夜神秘的同时赞美着光的神奇。

光按形成自身属性的不同可以分为自然光源和人造光源,自然光源指物体本身能发光的光源,比如太阳、萤火虫等;

人造光源指人类依靠先进的科学技术而制造的通过某种方式可以发光的光源,比如荧光灯、探照灯、手电筒、路灯、射灯、霓虹灯等。

这里笔者主要针对自然光对建筑、环境的照度、明度、色温、方向性等所产生的变化,如何影响建筑、环境艺术设计,如何充分利用自然光来创作出更好的建筑设计作品,这就是我们要进一步探讨的问题。

(图1—6光谱)

﹙二﹚光如何影响建筑环境形态

全球的温度之所以能维持在一个特定的范围内,很大程度上是因为太阳光的辐射与水和空气相互作用的结果。

光的辐射线与电磁能的辐射一样,是具有连续的波状运动的统一体中的一部分。

这种辐射线就其波长的长度进行度量,不同波长的波辐射在物体上的总能量是个不相同的,不同长度的光波通过大气层的层层作用产生连续的光谱(如图1—6光谱图[17]J.P.Kimmins著,笔者译)。

光照度常随纬度的增加而减弱,随海拔的升高而增强。

许多建筑学者在光对建筑和环境的辐射能量上作了深入的研究得出:

“对于建筑物来说,自然界中有两种热量形式,其一是太阳辐射,能量主要集中在0.3-2.5μm波段之间,其中可见光占46%,近红外线占44%,其他为紫外线和远红外线,各占7%和3%。

其二是环境热量,其热能形式为远红外线,能量主要集中在5~50μm波段之间,在室内,这部分能量主要是被阳光照射后的物体吸收太阳能量后以远红外线形式发出的能量以及家用电器、采暖系统和人体等以远红外形式发出的能量。

在室外,这部分能量主要是被阳光照射后的物体吸收太阳能量后以远红外线形式发出的能量”。

合理的利用自然光可以有效的调节室内外的环境,特别是在可持续发展的生态设计思想的今天。

以自然为中心的设计思想,认为人类是自然的一部分,建筑设计是自然的一部分,人类环境还是自然的一部分,回归自然是设计的宗旨。

今天我们还面临着的全球化问题,诸如人口、资源、环境、社会、经济发展的不平衡,过去单纯追求国民生产总值(GDP),无视资源与环境为代价的发展观,越来越行不通了。

可持续发展要求我们要建设资源节约型、环境友好型社会,统筹人与自然和谐发展、建筑与环境和谐发展,最终形成人、建筑、环境的和谐统一。

自然光或日光虽然采用方便,然而却是一种较难运用的光线,尤其是在进行建筑色彩和环境色彩设计时的考虑,这种难度更大。

这是因为自然光是变化不定、难以预料的。

它不仅存在着亮度上不断变化,而且颜色也在不断变化。

任何一个建筑设计者都应该发现光线在一天之中和一年四季的不同变化,从而对于建筑设计和环境设计的影响也是不同的。

我们不妨做一个实验:

找一幢当地的建筑物,在一个晴天时对它和它周围的环境进行拍照,每小时拍一张。

从一个位置拍摄,就能看出太阳移动位置时光线的变化效果。

也可以在白天一个特定的时间,围绕一个建筑物和它周围的环境进行拍摄,你将会为获得的多种光线效果而大吃一惊的。

从古至今,无论是建筑设计还是环境设计都坚持以人为本的设计思想。

以人为本的设计思想从人与自然、人与社会双重属性出发,把能否满足最广大民众的基本生活需要为基础,以满足广大民众的综合需求作为目的。

通过分析人的生理、心理、情理,了解广大民众对各种环境构成要素的要求,进而将更多的自然光环境引入建筑设计中来。

良好的自然光环境设计,体现了对人与建筑、环境的和谐,它是人类对居住环境的基本生理需求和精神需求。

在建筑设计和环境设计中自然光产生的表现力呈多种多样,其中包括强弱、扬抑、对比、层次、明暗、方向、韵律等,从而引发人们多种感觉,如开敞感、腾飞感、立体感、空旷感、紧凑感、松弛感、减重感等,应用光的这些表现力,从而创造出人、建筑、环境和谐发展的自然环境。

﹙三﹚如何更好地利用光来创造出和谐的建筑环境

自然光在室内设计中的运用,尽可能多的考虑自然光光源,比如从窗口进入的自然光。

室内自然光的特点是:

光线复杂多变,室内的氛围很强,而且非常富有表现力,能强烈感觉到来自大自然的温暖。

因此是最受广大民众喜欢的一种照明环境,探索和掌握自然光在建筑设计和环境设计中的运用是坚持可持续未来设计发展的一项重要课题。

笔者认为在建筑设计和环境设计中应注意以下几点:

1、室内窗口自然光,明暗的反差较大。

向着窗口的一面产生一定的亮度;

但背光的一面,由于不再像室外那样受到天空散射光起补充作用,所以显得很暗,因此在设计的时候,我们必须考虑到墙体的颜色,以及室内家具的布置来平衡光强度,使室内空间更加的和谐。

2、自然光的光比较大,应注意辅助照明补光。

室内自然光的最大特点是光比反差大,这是因为室内的光线主要来自于窗户,所以自然光透过窗口射进室内的远近对室内的墙壁、家具、氛围都有很大的影响。

辅助照明补光在夜晚和光线不足的时候有着非常重要的作用。

3、在建筑设计上,我们可以打破以前的成规,房子不一定要是“方盒子”,窗户也不是越大越好,窗户的位置也不一定是每一层楼都要中规中矩,最主要的是“适宜”,适宜的大小,适宜的位置。

因此,建筑师在进行建筑设计和环境设计的时候就需要把握好一个“度”。

4、注重建筑材料的运用,根据建筑与环境的空间关系和太阳不同季节的运动规律,在建筑表面适当的位置合理安装高反射率的镜面材料,既能够增加冬天有效自然光反射到建筑的各个部位,又能提高自然光水平。

同时,夏季因太阳高度角大,阳光就会反射到室外,从而避免室内过热,可以起到平衡室内温度的作用。

在我国古代新疆地区的“阿以旺”建筑就很好的平衡了光和建筑之间的联系,所谓“阿以旺”即是一种带有天窗的夏室(大厅),中留井孔采光,天窗高出屋面约40~80厘米,供起居、会客之用,后部做卧室,亦称冬室,各室也用井孔采光[2]。

但是,自然光线照明,常常使室内阴影的反差对比强烈,不利于人眼的视觉卫生。

因此,可以合理利建筑材料来解决这一矛盾。

此外,保持建筑室内良好的通风也可以调节自然光。

三、风对建筑环境形态的影响

﹙一﹚风在建筑环境形态中的作用

风指流动的空气。

空气有其特殊的质量(密度或重量),并以其特殊的速度向特定的方向移动[18]。

我国位于地球的北半球,欧亚大陆的东部,太平洋的西岸。

这样的海陆位置有利于季风环流的形成,使中国成为世界上季风气候最明显的区域之一,盛行风向随季节呈周期性的转换。

以重庆地区为例,重庆市区是我国人口最密集、经济发展较快的地区之一,其地形复杂,山地居多,因此重庆的山地建筑与环绕山地所形成的山地环境形态是随处可见的。

重庆处于东亚季风区,气候条件属亚热带季风气候,冬季盛行偏北风,以西北风为主,比如永川、石柱等地区;

夏季则偏南风,以东南风为主,比如彭水、南川等地区,是典型的夏热冬冷地区。

从中我们可以看到,面对较为不利的气候环境条件,为满足人们对区域建筑与区域环境舒适性的要求,风是建筑设计和环境设计中的一个重要因素,它对于建筑存在着突发性的破坏,对环境中的水分平衡、气体交换又起作非常重要的作用。

然而,风压是建筑结构设计中侧向载荷的一种主要基本数据,建筑设计中必须考虑风荷载。

风压是垂直于气流方向的平面上所受到的压强。

在设计中,我们应该合理考虑风压的大小,若风压取值偏低,建筑物的安全就不能得到保障;

只有风压取值取值合理,才能做到既安全,又节约资金。

﹙二﹚风如何对建筑环境形态产生影响

无论是建筑设计还是环境艺术设计,风向和风力对其都将产生非常重要的影响。

风力对一个封闭的建筑物是以垂直于建筑物外表的压强的形式作用[18]。

以重庆地区建筑环境形态为研究对象,通过对重庆各个地区气候变化的时间序列进行分析,可揭示重庆建筑环境与风变化的动态关系;

通过区域尺度建筑面积与环境面积的阶段性变化过程与风变化的关系,可分析风对建筑面积与环境面积的影响。

虽然风对建筑环境形态的影响作为一个独立的现象被人们研究,但是我们必须同时考虑到建筑结构、建筑群组、环境形态的生成因素的影响。

风在通常情况下对建筑物的影响有以下两种,一是风对建筑物的正面风压,正面风压会使建筑物产生向上或向前的吸力,使建筑物产生荷力的“凹凸”。

二是风对建筑物的负面风压,负面风压会使建筑物产生前后振动或上下颤动,使建筑物产生荷力的偏移(如图1—7风压对建筑物产生的影响)。

(图1—7风压对建筑物产生的影响) 

(图1—8风压与建筑物的关系)

﹙三﹚如何更好把握不同季节风来创造出和谐的建筑环境

良好的风环境,“不仅意味着在冬季盛行风风速太大时不会在小区内出现人们举步维艰的情况,还应该是在炎热夏季时能利于室内自然通风进行降温(即避免在过多的地方形成旋涡和死角)[6]。

”改善区域建筑与区域环境的风环境,一是在进行设计前根据当地风向和风级特点做好区域建筑与区域环境的规划和布局,尽量充分利用建筑自身及其相互间的关系使夏季时区域建筑与区域环境的通风良好,而不至于过分的炎热,而冬季时节区域建筑与区域环境风速不致过大,而春秋两季时区域建筑与区域环境又能有顺畅的通风。

另外,在区域建筑与区域环境设计布局已经确定的情况下,通过对区域建筑与区域环境周边设置绿化带来改善人居环境。

对于建筑内部,其自然通风主要有单侧单开口通风、单侧双开口通风、双侧穿越式通风、烟囱效应拔风、风压热压混合通风等形式,设计时具体形式可根据当地气候特点、建筑结构特点等来选择[7,8]。

因此,建筑物的外形设计就变得很重要,风速和风流对室内环境的影响主要在于建筑物门窗的开口大小和方向。

在设计的时候,夏天建筑物门窗顺风开口大,有利于了室内空气流通,不至于出现过热的现象(如图1—8风压与建筑物的关系)。

四、光和风对和谐的建筑环境形态生成的影响

自人类社会出现以来,从古至今,各种社会的冲突不断,人们对于和谐社会的追求、向往,就成为了人类的共识。

特别是在当今经济全球化的影响之下,对于本土科学文化、建筑设计与环境设计等的冲击,要求我们既要保持传统历史脉络的建筑形态和环境形态,又要在不断吸取外来文明中融合本土文明进行创新。

影响建筑形态和环境形态和谐的发展的因素很多,光和风是两个最重要也是最基本的两个因素。

在未来的设计中,我们应着重从以下几个方面来把握光和风跟建筑形态和环境形态和谐发展的趋势,注重人、建筑与环境、自然的和谐相处。

﹙一﹚选择建筑的合理朝向

1、光在不同季节,不同时候,其辐射强度和辐射范围是不一样的。

光所产生的表现力多种多样,其中包括强弱、扬抑、对比、层次、明暗、方向、韵律等,从而引发人们多种感觉,如开敞感、腾飞感、立体感、空旷、紧凑感、松弛感、减重感,因此建筑物的朝向就非常重要了。

2、风在一年中的不同季节,一天中的不同时候,其风级和风向是不一样的,为保证区域建筑与区域环境自然通风的畅通,建筑物的朝向非常重要。

以重庆地区为例,重庆处于东亚季风区,气候条件属亚热带季风气候,冬季盛行偏北风,以西北风为主;

夏季则偏南风,以东南风为主,在进行建筑设计与环境设计时应考虑西北至北、东南至南的室外风向,同时重庆其地形复杂,山地居多,因此重庆的山地建筑与环绕山地所形成的山地环境形态居多,还要考虑受地形的影响,使室外风向发生变化。

应使冬、夏季主导风向与建筑群体保持适当的风向入射角。

﹙二﹚加大区域建筑间距,缩小区域环境间距

在区域建筑设计规划中,加大区域建筑间距,缩小区域环境间距,形成区域绿地,从而扩大了区域地区进光亮,对改善绿地下风侧建筑与环境的自然通风有较好的效果,同时还能提供更多良好的休息场所,减少了都市人们生活的紧张氛围,是人们能够更多的享受阳光生活。

﹙三﹚区域建筑与区域环境采用错列式布局方式

1、当区域建筑室外太阳光照射到建筑群时,在建筑物的山墙之间形成阴影区,如果在进行建筑设计时建筑山墙外表面采用反光材料,那么光线就会安一定的角度反射到另一建筑物上,从而增加进光亮。

区域环境也是一样。

2、当区域建筑室外风吹过呈一定行或列式的区域建筑群时,采用区域建筑错列式布局方式,会形成一条空气流在建筑物的山墙之间,山墙间的空气流能够改善下风方向建筑的自然通风。

区域环境的错列式布局可以改善区域环境的小气候,从而保持在一定的小气候范围内。

﹙四﹚室内环境室外化,室外环境室内化

室内环境室外化,室内空间划分采用开放式规划格局,注重室内门窗的大小、方位,打破传统室

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