寒冷地区建筑外界面形态的生态技术设计研究

李巍 郑馨

【摘 要】本文对寒地建筑外界面应用的生态技术进行了论析，指出采用合适的技术手段在寒地建筑外界面設计中的重要性。特别在环境污染严重、能源匮乏的今天，以科学技术为手段，注重"与环境和谐共生"的生态建筑设计，将促进人与生活空间、人与自然环境的和谐相处。

【关键词】寒冷地区；建筑外界面；形态；生态技术

备注：论文是课题的系列论文之一。

课题信息：寒地建筑外界面低能耗形态的设计研究，吉教科合字[2015]第277号，吉林省教育厅"十二五"科学技术研究项目。

最初的建筑是抵御外界恶劣自然环境的场所，其本质是人们用来与外界分割的空间体。建筑表皮是包裹这个空间体的"外套"，是划分内外环境的界面，内外的交流都要从中经过，它具有庇护自身和适应外界环境的双重功能。而建筑外界面的各种形态，需要技术保证才能实现，同样，它又始终受到技术环境的客观影响，二者互为作用，相辅相成。

1建筑外界面的概念解析

界面作为建筑的专用名词特指围合空间的三个面--底面、垂直面、顶面。作为空间的外在形式普遍存在于建筑中，并依赖于具有一定体积、强度和材质等物理指标而具有实体性质。建筑的本质是由界面围合的空间，空间因实体才具有使用价值。实体界面将抽象的设计观念转化为具体的空间形象，使建筑成为具有实用功能又蕴涵意义的空间环境，并由此引出界面的色彩、式样、质感等因素，这些因素直接作用于人的感官，引起人们对建筑的认知，并通过界面对环境产生诸多影响[1]。

2寒地建筑外界面形态的生态技术表达

2.1经济技术表达

寒地占据我国北部地区，由于地理位置偏僻、对外交流闭塞，造成了寒地区域整体经济发展相对落后，技术水平存在一定局限，极大地限制了建筑外界面形态的创新和进步。南部地区的一些先进建造技术、建筑材料和构造形式，由于造价偏高、维护复杂，很难在寒地推广。运用现代技术去适应气候特征，实现建筑与自然的融合，达到最少的能耗并创造出丰富多彩的，有技术表现倾向的建筑形态，是寒地建筑设计要解决的新课题。

2.2建筑技术表达

随着时代的发展，在建筑中技术因素不再被动地支撑着建筑形式或仅仅作为其实现的手段，而是作为造型要素直接参与到建筑形态的塑造。同时，建筑技术手段自身的变革，也会超越风格流派等文化因素，对建筑形态产生巨大的影响。

寒地区域受自身寒冷气候的影响，使得建筑外界面设计创作受到束缚。但随着一些新型轻质保温墙体材料的研制和应用，不断改变着寒地建筑外界面的形态、节能技术和生态技术的发展，也为寒地建筑带来了形式与功能的高度结合。传统寒地建筑封闭、厚重的建筑个性随着技术的发展逐渐消失，通透、轻盈不再是南方建筑特有的个性。而采用其他地区的技术时，手法要有差别，要呈现出寒地独特的建筑技术与美学特征，这样才具有现实意义。

2.3合理的应用表达

在寒地范围内，技术的发展战略应服从于社会、经济发展总目标的需要。一方面要大力提高寒地区域的经济技术水平，提倡将当代的先进技术有选择地与建筑特定的需求和现实条件相结合，并要避免在技术现代化的进程中，对于原有文化的冲击和破坏；另一方面要重视对传统技术的提升与改进，从地方材料、构造方式等要素中发掘传统技术的潜力，继承有代表性的技术传统，并实现传统技术的现代化。只有保证了技术在建筑中应用的合理性与经济性，建筑师才能充分把握技术发展给寒地建筑的功能、空间、形式带来的新变化，从而丰富建筑外界面形态的技术内涵。

3寒地建筑外界面形态的生态技术设计策略

寒地冬季气候寒冷，建筑技术相对落后，协调环境、相对简洁的造型更有助于建筑冬季抵御寒风、加强保温、降低成本，对建筑的形态、构造、材质、色彩加以设计取舍，可以丰富寒地四季的景观。

3.1建筑外界面的形态设计

合理的建筑界面形式对于实现建筑生态化具有不可低估的作用。对于热带，亚热带和温带一些地区，东西轴向长，南北轴向短的细长平面，可以减少东西向短边的西晒；而对于温带，寒带地区，建筑采用圆形平面有利于产生相对小的建筑表面积，从而降低热散失、弱化强风的冲击。采用不同的建筑设计手法（悬挑、架空、转角、倾斜、偏移等）将产生不同的空间效应。这些建筑的空间界面也能起到遮阳、导风、透气的作用，同时也使建筑积极地与环境、当地文化及城市形成对话，生成了独特的建筑界面。

3.2建筑外界面的构造设计

老式建筑的表皮层单一，承重与围护体系常为一体，能够调节气候的窗、百叶或其他活动的遮阳设施，通常与大面积实体墙面在同一个表皮层上交替布置，建筑表皮调节外界气候资源的能力较弱，常以被动的方式保护建筑。而生态建筑表皮应具有较强的调节气候的功能，利用自然气候资源为室内空间所用，要减少不可再生资源的使用，变被动保护为积极保护。在目前的技术条件和合理的造价控制下，只有利用多个不同功能层构成的建筑表皮系统才可较容易地达到多个目标[2]。

3.3建筑外界面材料的重新诠释

建筑外界面有两种基本属性：阻隔性和选择透过性。阻隔性，不论是外界面还是内界面，都是对不同空间质地的分隔，形成相对围合密闭的空间；选择透过性，即滤过作用，或称为"膜效应"。选择透过性是指建筑外界面的功能并不是完全的阻隔，而是在对某些（不利的）空间质地分隔的同时，能够对另一些（有利的）空间质地有选择地透过，这是对阻隔作用的补充。建筑外界面的选择透过性作用体现了建筑作为气候过滤器对气候"利用"的一面。如中国国家游泳馆外界面采用的ETFE透明膜，即有有效的热学性能和透光性，又可避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。

砖、石、木材等材料被使用几千年，玻璃、钢、混凝土等现代建筑材料也已司空见惯之后，化学、物理、机械工程和生物学创造的新材料层出不穷，膜结构、塑料甚至纸筒建筑正在大行其道，这不仅开辟了新的建筑设计视野，也引发了建筑师的设计灵感。以往玻璃砖、磨砂玻璃和聚碳酸脂纤维板等材料，是用来围合一些光线要求不高的空间，如车库、楼梯间和走廊屋顶等，但建筑师创新地将这些材料应用于多层表皮的外层，改变了它们的应用特性。

3.4建筑外界面的色彩调节

建筑色彩的综合考虑运用对于环境协调，节约能源和调节环境气候都有不可忽视的作用。不同的色彩，不同的材料对太阳辐射热的吸收系数是不同的。北方气候寒冷，可用暖色调适应冷环境，针对不同建筑朝向，可以浅色调作为围护结构隔热材料，亦可用深色调作为吸收热量的材料[4]。建筑物的造型也可利用阳光、色彩的考虑形成特有风格。

4 结语

在设计中要强调生态的观念，而不是生态技术的片面运用；强调从实际出发解决生态问题，而不是用高科技装点门面；强调地方材料与设计技术的有机结合，而不是生搬硬套一些现成实例。设计中，我们要遵循保护生态环境、以人为本的法则。使多层、柔软、动态、赋予变化的建筑表皮与自然生态环境和快速变化的时代相融合，以瓦解永恒不变的混凝土建筑立面。

参考文献

[1]邓涛.建筑界面的性质与手法[J].南京林业大学学报（人文社会科学版），2003（06）：76.

[2]孙超法.计与可持续发展[J].城市建筑，2005.12期.