摘要：自然光不仅是重要的绿色照明方式,，而且对建筑三大基本要素：功能、构筑和空间也有着重要作用。本文以建筑设计利用自然光的人文内涵和技术因素为切入点，主要探讨了建筑造型、空间等要素的自然光运用手法，最后结合具体实例进行了论证。
关键词：建筑设计; 自然光设计; 建筑造型；建筑空间
前言
自然光不仅是取之不尽，用之不竭的绿色能源，而且还是现代建筑设计中的一个重要元素。因此建筑设计时，应始终贯彻“以人为本”的指导思想，选择良好的建筑布局与朝向，以更多利用自然采光，获得良好的室内光环境并产生奇妙的光影效果，进而达到改善居住环境与工作环境，提高生活品质与工作效率的目的。尽管自然光的纯净和灵动，赋予了建筑空间活泼生动的轮廓和美妙多变气氛，但失败的光影失败也会使得建筑设计成为败笔，因此还需加强对自然光设计手法的研究。
1．建筑造型的光影设计手法分析
光与影是研究与配置采光与照明时不可忽视的现象。有光必有影，光影是造型表现的重要因素，光影能增强空间的立体感。建筑师们在建筑造型的思考中可使用这一手法，增强建筑物的厚重感与雕塑感。利用时断时续的光影效果，可增加建筑空间的趣味性。并且室内设计师掌握光与影这一造型手段有意识地配置光影，也能取得理想的艺术魅力，如图1。当阳光透过树梢，地面被洒遍光点随风摇曳时，趣味无穷。室内亦可布置植物，或着地摆放，或悬吊空中，配以光源，投向墙面或地面婆娑的阴影，顿生惬意之感。应该利用各种光照装置，以生动的光影效果来丰富室内空间。光影设计可以表现光为主，亦可以表现影为主，或光与影的同时表现，使室内空间表现更有生气。不过在利用光照渲染室内环境时，切记应以实用为主，气氛为辅的原则，否则也会影响使用者的情绪与健康
自然光的设计，并非简单地增加窗户数量和面积，设计者所考虑的是如何控制进入室内的自然光，设法让光线均匀四散，以平衡室内的整体采光。只有在设一计者了解每一种控制自然光的设计方法之后，面对具体设计项目时，才能保证自然光设计方案的有效性和合理性。常用的光阳设计手法主要有以下三种：
1.1建筑体型组合变化
自然光下各种建筑体形的处理手法能够产生丰富多彩的光影效果。如巨大单纯的建筑形体，能够在直射阳光下产生巨大的光影对比，给人带来巨大的震撼和难忘的印象，著名的有埃及金字塔，美国国家美术馆东馆。这种设计需要注意的是首先要有一个相对开阔的背景，其次还要注重建筑整体性，立面设计上应以突出大的虚实变化为主；对于小体块组合的叠加错动，在阳光下可以产生交错阴影，并随着时间的推移，光影也随之变化，使得建筑变得富有生趣，著名的有东京中银舱体楼。此外建筑立面细微的凹凸在自然光下也能产生细致的阴影，使得建筑表面产生富于变化的肌理[1]。
1.2建筑遮阳的运用
常用的遮阳方式有以下三种：
1）固定遮阳方式：主要是指水平且固定的遮阳装置，如屋檐、窗檐等，可以非常有效地遮挡南边的窗户，但是当太阳的方位角超过8°时。此种遮阳装置不再有效。对于太阳的高度角较低的东面和西面窗户，则需要一些竖直的遮阳装置；
2）可移动遮阳方式：可根据室外光线的变化，移动遮阳装置以充分利用太阳能和阳光，同时又可以遮挡刺眼的强光和多余的热量。如百叶窗，尤其是表层带反光涂料的百叶窗或窗帘，降低室内温度的效果更显著；
3）植被遮阳方式：从环境的角度来说，这是最佳的遮阳方式。落叶植物在夏天可最大限度遮挡阳光，冬天叶子脱落，又可以最大限度利用阳光。
总体来说，过去的建筑中，由于成本低、维护方便，人们更多地选择固定遮阳方式。但是从使用效率的角度来看，除了南面外，在其他立面上，可移动遮阳装置的功效都比固定遮阳装置要高，可以获得更优质的自然光，同时能有效地获取热量和节约能源。
1.3窗的面积和开窗位置
窗的面积设计依据来自两个层面：一是不同类型的室内空间所需要的采光系数不同，例如学校教室的采光系数最低值不应低于1.5%，工作区城的采光系数不得低于2%，居室的采光系数2%刚刚好。所以在设计时，应查阅建筑采光标准；二是应根据使用者的特殊需求制定设计策略，例如心理治疗中心的窗户位置与超级市场的窗户位置肯定有所不同，前者应避免直射阳光引起的眩光对病人的刺激，后者则需要大面积的玻璃窗来营造温暖和闲适的聊天氛围。
开窗位置不同，直接影响空间采光的均匀度。即便同样面积的窗，开在室内的不同高度和方位，得到的采光效果截然不同，因此在设计初期，应对所设计的空间进行比较和分析，选择适合的窗户设计方案[2]。
2．建筑空间的光影设计手法
光影的变化不仅勾勒了时空的形态与变化，还丰富了空间界面的复杂性、文化性；同时可以强化建筑与环境、道具与道具、要素与场景的共生关系。如江南园林中彼墙漏窗的影子投射到了此墙的漏窗上如图2所示。一种虚幻一种悬念，同时窗外不远处自然的景物依稀可见，又是一种现实自然的悬念，在自然与人文之间，此与彼之间，蒙上了一层虚幻与现实之间的色彩。树影投在黑灰瓦楞上，白色墙垣上，青灰色的石板路上，绿绿的水面上，使庭院中的树、水、石、小筑、园路多一层关联。而假山与山洞的阴影，不仅延伸了空间，且塑造了空间。空间中的阴影，阴影中的空间，增加了神秘感。这种光影的时态与形态，不仅创造了一种有趣的视觉图案，而且蕴含了一种共生的文化美学。
空间场所光影形态效果增强的方法大致有两种：
一是选择性的光影：即指只是在特殊空间区域或空间要素上给予完全照明，而把其他区域保留得半暗或全暗，这如同在舞台表演中，一圈圈的光明确地照射在界定的地板区域上所造就的光影。如一些文化博览建筑中光与影的运用选择在墙与顶棚之间的缝隙与极具封闭性的墙体的洞口中让光溢进来。这种选择性光通常采用一种非正常角度撇下光影，强化建筑与空间的相对造型和结构，从而制造情调和气氛，突出空间主题[3]。
二是剪影式的光与影：道具只显现轮廓，强调道具与空间的图底关系。如中国的自由图案窗洞以及节日时窗户上的剪纸，都能形成剪影。
3．实例分析
3.1听觉治疗中心的改建
本次项目设计理念是提高自然光的质量和利用率，并且改善建筑的能源循环系统。结合设计理念，设计师制定出了相应的光环境设计策略：尽可能减少太阳的直射光，以间接漫反射的自然光为主，以提高该建筑白天的光线质星，为患者和医护人员提供舒适和高效的光环境。
如图3、图4所示，设计师利用带坡度的天窗，并采用磨砂玻璃使得室内光线充足、明亮却不刺眼。
为了营造出白天的照明效果，设计师同样采取漫反射照明方式，增加间接照明灯具，减少直射照明灯具，并且均采用低反射比的材料制作顶棚与地面，以防止眩光对患者的干扰。改造后的治疗中心，白天依赖于优质的自然光，减少人工光的使用，节约用电，晚上以高效的漫反射人工.光为主，同样也节约不少电量。
3.2建筑室内改造
国外某建设设计师从光的层面考虑，在对建筑改建时打造了一个楼梯间的彩虹，最终建设出了贯穿室内的带有空洞表皮的、似乎可以折叠的楼梯，并且这楼梯已成为了整座建筑的骨干。设计手法为：首先将建筑楼梯间所有的墙都被刷成纯白色，为塑造光影提供了绝佳的载体，为了引入自然的色彩，建筑师在窗户上安装了菱形导光管，当直射光通过这个导光管时，就会在楼梯间不同的墙面上创造出关妙的彩虹，在一年中不同的季节和一天中不同的时间，墙上彩虹的位置和大小都不同。并且为了让自然光顺利通过孔洞引入室内，形成不同的阴影和重叠效果，设计师还制作了许多超大尺寸的模型，用激光刀尝试不同的形态，进行光试验，以确保最终效果。具体如图5，图6所示。
4.结语
总的来说，无论在什么空间，自然光的作用都是无法被人工光所取代的，因此建筑设计师应在建筑开始，结合工程项目要求，将自然光作为建筑要素整合到建筑中去，这样不仅可以丰富建筑造型的表现力，突出造型特征和独特个性，而且也能为建筑艺术美增添新的色彩。
参考文献：
[1]王福全.建筑设计中的自然光设计手法分析[J].住宅与房地产. 2016(21).
[2]王蕾,张亮.现代建筑采光方式与室内空间效果分析[J].山西建筑.2005(16).
[3]任绍辉,韦树伟.浅析自然光在建筑设计中的作用[J].设计.2015(17).
论文作者:韦兰秋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/6
标签：自然光论文; 建筑论文; 光影论文; 遮阳论文; 采光论文; 空间论文; 手法论文; 《基层建设》2017年第7期论文;