王 晅，于 娟，高元鵬，王立雄

(天津大學(xué)，天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

數(shù)理關(guān)系在文化建筑公共空間照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
——以天津市濱海文化中心市民中心為例

王 晅，于 娟，高元鵬，王立雄

(天津大學(xué)，天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

文化建筑作為公眾業(yè)余休閑重要場(chǎng)所，人們對(duì)文化建筑的需求量也越來越大。大眾在物質(zhì)生活得到滿足后，對(duì)更高精神場(chǎng)所需求更加強(qiáng)烈。文化建筑的建筑空間照明更注重空間氛圍的營(yíng)造。本文以天津市濱海文化中心市民中心為例，在對(duì)市民中心的公共空間進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，從空間氛圍中提煉出其內(nèi)涵的數(shù)理關(guān)系，并將這套數(shù)理關(guān)系應(yīng)用到燈具的布置中，通過提煉和轉(zhuǎn)化，使感性的設(shè)計(jì)意向和理性的布燈方式結(jié)合在一起。通過這種方式，更好的烘托文化建筑公共空間的環(huán)境氛圍，并有效的轉(zhuǎn)化為忠實(shí)于設(shè)計(jì)理念的室內(nèi)光環(huán)境。為室內(nèi)照明設(shè)計(jì)提供了一種切實(shí)可行的操作方式，豐富了室內(nèi)照明的設(shè)計(jì)方法。

照明設(shè)計(jì)；公共空間；環(huán)境氛圍；數(shù)理關(guān)系；建筑照明

引言

人類對(duì)外界信息的獲取，80%來源于視覺，只有20%來源于聽覺觸覺等[1]，夜間的照明質(zhì)量，很大程度上決定了人們夜間活動(dòng)的質(zhì)量。伴隨著文化建筑的興建和公眾審美品質(zhì)的提高，對(duì)文化建筑的照明提出了更高的要求。社會(huì)大眾已經(jīng)不僅僅滿足于常規(guī)的功能照明，而渴望根據(jù)不同的功能性質(zhì)、空間氛圍，針對(duì)性的配以不同的照明方式。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，公眾對(duì)文化生活的要求也逐步提高，大量的文化設(shè)施拔地而起，各地紛紛興建文化館、市民活動(dòng)中心、藝術(shù)中心等，文化類建筑設(shè)計(jì)十分繁榮。文化建筑公共空間面積較大、使用率較高。文化建筑的公共空間，由于其承擔(dān)了建筑空間和城市空間的雙重屬性，除了承擔(dān)一定的疏散交通作用以外，人們往往會(huì)在這里駐足、休憩、交往等。另外，文化建筑的公共活動(dòng)空間面積較大，出現(xiàn)在流線的各個(gè)位置上。針對(duì)不同空間的氛圍配以特定的照明方式，對(duì)提高文化建筑的使用體驗(yàn)和使用質(zhì)量有極大幫助。

1 項(xiàng)目概況

濱海新區(qū)文化中心位于天津市濱海新區(qū)核心區(qū)，濱海新區(qū)文化中心規(guī)劃總用地45.2公頃，總建筑面積51.3萬(wàn)m2，包括地上建筑面積39.9萬(wàn)m2，地下建筑面積11.4萬(wàn)m2，由濱海東方演藝中心、濱海市民活動(dòng)中心、現(xiàn)代工業(yè)博物館、濱?，F(xiàn)代美術(shù)館、濱海圖書館等組成(見圖1)[2]。

圖1 濱海文化中心總平面圖*圖1～圖4源于天津華匯工程建筑設(shè)計(jì)有限公司天津?yàn)I海文化中心市民中心室內(nèi)設(shè)計(jì)。Fig.1 Master plan of Binhai culture center

本文主要介紹濱海市民活動(dòng)中心主要公共空間的照明設(shè)計(jì)，包括：主入口直跑樓梯以及電影院門廳、4～7層中空綠色庭院、2～4層多功能共享大廳。從建筑功能特點(diǎn)出發(fā)和整體的環(huán)境氛圍出發(fā)，力求創(chuàng)造舒適怡人的建筑室內(nèi)光環(huán)境。

2 設(shè)計(jì)理念

根據(jù)馬斯洛的層級(jí)需求理論，人類在生理需求之上，還需要情感和歸屬的需求。[3]所以在進(jìn)行公共空間照明的過程中，不僅僅應(yīng)該滿足功能的需求，更應(yīng)該注重挖掘空間內(nèi)在的特征，滿足人的精神需求，渲染出合適的空間氛圍。

2.1總體設(shè)計(jì)理念

市民活動(dòng)中心是城市的起居室，是市民之間相互交流和舉辦市民活動(dòng)的場(chǎng)所。市民活動(dòng)中心也是公眾與城市的紐帶，有較大的城市展示空間，可以使公眾可以更好的了解城市的變化和發(fā)展。同時(shí)，市民活動(dòng)中心中也有部分電影院、健身房等公共娛樂的場(chǎng)所。

市民中心存在的價(jià)值在于為公眾提供城市的歸屬感。在社會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、生活節(jié)奏日趨緊張、商業(yè)快速發(fā)展的時(shí)代中，人們厭倦了聚光燈帶來的過度的感官刺激，對(duì)繁復(fù)的彩光廣告牌有時(shí)也感到麻木。市民渴望逃離高娛樂性、高刺激感的夜間環(huán)境，尋找舒適、溫和的夜間環(huán)境。

在設(shè)計(jì)市民中心內(nèi)部照明環(huán)境時(shí)，從公眾的心理出發(fā)，避免高亮度、復(fù)雜變化的空間，挖掘市民的精神需求，提煉出每個(gè)空間特有的空間氛圍，配合建筑空間的變化和室內(nèi)的材質(zhì)、色彩，營(yíng)造舒適、融洽的室內(nèi)光環(huán)境。

2.2空間特征分析及氛圍提煉

濱海文化中心是多個(gè)建筑的組團(tuán)，建筑的間隙覆蓋了以四角錐網(wǎng)架撐起的灰空間。市民中心的主入口的直跑樓梯與組團(tuán)的灰空間相連，直接通向四樓的門廳，門廳向左與電影院的休息廳相連，向右連接4～7層的中空綠色庭院，庭院周圍分布著市民體驗(yàn)中心、健身房等市民公共活動(dòng)空間。入口直跑樓梯、電影院休息廳以及綠色庭院三部分空間各具特色又相互滲透，直跑樓梯部分是連接室外的灰空間，電影院的休息廳是純粹的室內(nèi)空間，綠色庭院雖然是室內(nèi)空間，但是庭院內(nèi)種滿了綠植，并設(shè)計(jì)了天窗，將天空的景色收入室內(nèi)。三個(gè)空間各有特色，并圍繞著門廳相互連通，空間相互滲透。

在對(duì)這三個(gè)空間進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮每個(gè)空間的特點(diǎn)，更要考慮空間的連貫性，貫徹總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理念，使三個(gè)空間的亮度保持一致，弱化空間之間的獨(dú)立性，讓市民在其間穿行時(shí)不會(huì)有不適感。

圖2 濱海文化中心市民中心主入口Fig.2 Main entrance of citizen zoon of Binhai culture center

當(dāng)公眾由城市空間通過直跑樓梯進(jìn)入到市民中心時(shí)，會(huì)感受到很強(qiáng)的進(jìn)深感，同時(shí)由公共城市空間到達(dá)門廳，建筑凈高也不斷壓縮，這種進(jìn)深感便被大大加強(qiáng)(見圖2)。在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，顯然更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)這種進(jìn)深感，同時(shí)讓公眾由城市空間進(jìn)入到建筑的過程中，情緒逐步被調(diào)動(dòng)起來。將入口處的空間亮度與城市空間的亮度保持一致，隨著人們拾階而上，空間亮度逐步增大，人們的情緒隨著亮度的增強(qiáng)變得活躍起來；亮度的變化對(duì)空間的進(jìn)深感也有加強(qiáng)，入口空間更具導(dǎo)向性，符合入口空間的功能特點(diǎn)。

人們由門廳轉(zhuǎn)入電影院的休息廳，休息廳是由框架支撐，面向入口和城市空間由玻璃幕墻包裹，空間勻質(zhì)，符合人們?cè)诘却娪叭雸?chǎng)時(shí)所需的平靜、舒緩的氣氛。為配合休息廳舒適的氛圍，空間照明也應(yīng)該勻質(zhì)、統(tǒng)一，亮度不宜變化過大，照度滿足室內(nèi)照明的規(guī)范要求即可。

共享綠色庭院與多功能共享大廳分別位于建筑中同一位置的不同標(biāo)高上，平面輪廓也很相似。基于其位置和功能，兩個(gè)空間的氛圍很相似，但是也有區(qū)別。綠色庭院中種植了大量的綠植，在北側(cè)設(shè)置了垂直綠化的墻體，緊挨著綠墻是一條直跑樓梯，其余部分均為草坪等室內(nèi)綠化，有小徑穿插其中(見圖3)。多功能共享大廳中相對(duì)純粹，除去通往四樓的自動(dòng)扶梯外，沒有附加過多的裝飾，賦予了空間更多可能性；常規(guī)條件下，共享大廳作為在周邊活動(dòng)的市民散步和交流的空間，更需要一種舒適平和的空間氛圍。整個(gè)空間由兩個(gè)立方體夾一個(gè)楔形空間組成，空間帶有舒緩的動(dòng)感(見圖4)。室內(nèi)設(shè)計(jì)師也提前為共享大廳設(shè)計(jì)了楔形燈槽，燈具的安裝位置相對(duì)固定。

圖3 濱海文化中心市民中心綠色庭院Fig.3 Inner garden of citizen zoon of Binhai culture center

圖4 濱海文化中心市民中心地下共享大廳Fig.4 Sharing hall of citizen zoon of Binhai culture center

基于綠色庭院的設(shè)計(jì)，將綠色庭院分為活躍區(qū)和靜謐區(qū)，活躍區(qū)根據(jù)照明規(guī)范要求設(shè)計(jì)照度較高；由活躍區(qū)的高照度向靜謐區(qū)的低照度平穩(wěn)過渡，并進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。活躍區(qū)和靜謐區(qū)的照明均在整個(gè)建筑舒適、融洽的設(shè)計(jì)理念的控制之下，照度合適即可，不追求高亮度高照度。對(duì)于地下大廳純粹的空間，空間亮度應(yīng)該更加均勻。楔形的燈槽會(huì)產(chǎn)生見光不見燈，光“撒”下來的感覺，很像天然光照射的感覺，這為我們?cè)O(shè)計(jì)提供了很好的啟發(fā)，整體空間的楔形部分不斷擴(kuò)大，人的空間感受也逐漸變得開闊，這種“撒”下來的光將空間膨脹的效果有所加強(qiáng)，極大的激發(fā)了人在空間中的好奇心，增加空間的趣味性，為了增強(qiáng)“撒”的趣味，在整個(gè)空間的四周墻體也“撒”燈光，使整個(gè)空間“撒”滿光。

3 設(shè)計(jì)方案深化

3.1設(shè)計(jì)理念與燈具布置的數(shù)理關(guān)系轉(zhuǎn)化

在確定室內(nèi)空間獨(dú)特的光環(huán)境氛圍之后，設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合適的燈具，并通過合理的布置實(shí)現(xiàn)先前的設(shè)計(jì)理念。然而燈具只是冰冷的產(chǎn)品，并不具備任何主觀傾向，更不會(huì)自己創(chuàng)造出合適的光環(huán)境。我們?cè)谶M(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)試圖尋找一個(gè)橋梁，用來聯(lián)系室內(nèi)光環(huán)境氛圍和燈具排布的邏輯關(guān)系。

古希臘的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的學(xué)者認(rèn)為：“數(shù)是萬(wàn)物的本質(zhì)，是存在由之構(gòu)成的原則，而整個(gè)宇宙是數(shù)及其關(guān)系的和諧的體系。”[4]我們無(wú)意去深究他們的學(xué)說是否正確，不過這個(gè)原理顯然很適用于我們當(dāng)前的項(xiàng)目。我們從主觀的光環(huán)境設(shè)計(jì)意象之中提煉出其內(nèi)涵的數(shù)理關(guān)系，在設(shè)計(jì)中我們把每個(gè)燈具都看作一個(gè)單獨(dú)的元素，然后將這個(gè)元素帶入到之前提煉的數(shù)理關(guān)系中，經(jīng)過這個(gè)過程，燈具的布置便和環(huán)境的氛圍產(chǎn)生了內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，主觀的設(shè)計(jì)意向與客觀的燈具排布之間的聯(lián)系由此建立起來。

休息廳與主入口之間有很強(qiáng)的聯(lián)系；門廳與主入口的吊頂形式相同，有休息廳自然延伸至室外的主入口，有很強(qiáng)的延續(xù)性。當(dāng)主入口的亮度逐步提高，在門廳的平臺(tái)達(dá)到高潮。為保證空間的延續(xù)性，亮度需要與門廳保持一致，同時(shí)休息廳舒緩的空間氛圍不需要過亮，由此對(duì)門廳的照明也提出了限制。

斐波那契數(shù)列從第3項(xiàng)開始，每二項(xiàng)都等于前兩項(xiàng)之和，后一項(xiàng)的數(shù)值與之前的數(shù)字存在內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并且逐步增大[5]。斐波那契數(shù)列內(nèi)在的邏輯恰巧符合主入口光感逐步增強(qiáng)的設(shè)計(jì)意圖。依據(jù)之前確定的設(shè)計(jì)意圖，電影院的休息廳等距布置燈具，并將布燈的縱向間距作為基礎(chǔ)參數(shù)，門廳依然采用這種基礎(chǔ)間距，隨后將斐波那契數(shù)列帶入到布燈間距中，使燈具間的間距逐步增大，以降低空間亮度。

綠色共享庭院分為活躍區(qū)和靜謐區(qū)，為了保證環(huán)境氛圍的統(tǒng)一和諧，活躍區(qū)的空間亮度與門廳和電影院的休息廳保持一致，靜謐區(qū)則采用微光照明的方式，由活躍區(qū)向靜謐區(qū)平穩(wěn)過渡，然后達(dá)到穩(wěn)定。共享大廳閑適、慢節(jié)奏的光環(huán)境需要均勻的光，空間亮度不需要太高?？臻g高度不斷升高的的楔形空間給我們的布光帶來了一定的麻煩。同時(shí)，安裝燈具的燈槽已提前由室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)設(shè)計(jì)完成，無(wú)形中也限制了燈具的布置。面對(duì)這種情況，我們?cè)噲D尋求空間高度和燈具數(shù)量之間的數(shù)理關(guān)系，通過增加燈具的數(shù)量謀求空間亮度的一致，從而達(dá)到整個(gè)空間光環(huán)境均勻，舒適。

3.2模擬及調(diào)整

我們使用Dialux對(duì)深化方案進(jìn)行模擬。在布置休息廳和入口大廳的燈具時(shí)，依據(jù)吊頂?shù)臉?gòu)造形式和尺寸，我們將兩個(gè)條形定制防眩LED條形燈和兩個(gè)筒燈組成一個(gè)單元，布置在吊頂上，燈盤光通量為2 000 lm，筒燈光通量為6 000 lm。休息廳的燈具均勻布置，燈具橫向間距為3.6 m(即吊頂格柵的單位寬度)，縱向間距為3 m，相鄰的兩排燈具相互錯(cuò)開3.6 m。入口及門廳空間以2 m為基礎(chǔ)量，以1 m為增量，帶入到斐波那契數(shù)列中，燈具的縱向間距以此為3 m、3 m、4 m、5 m、7 m，之后根據(jù)柱子的位置對(duì)燈具為止進(jìn)行調(diào)整，避免柱子對(duì)光的遮擋(模擬結(jié)果見圖5～圖8)。根據(jù)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，入口亮度依據(jù)1∶2的比例可以分出三個(gè)層級(jí)，人們?cè)跇翘萆锨靶袝r(shí)可以明顯感覺到亮度的變化。并且樓梯緣端和門廳處的亮度比大于1∶10，這樣人在期間行走的時(shí)候不會(huì)有不適感；環(huán)境亮度均勻變化，并未因燈光間距變化而形成暗區(qū)。休息廳布光較為均勻，達(dá)到規(guī)范照度要求。入口和休息廳達(dá)到之前的設(shè)計(jì)意圖。

圖5 市民中心入口模擬效果圖Fig.5 Rendering image of main entrance of citizen zoon

圖6 市民中心入口亮度模擬偽色圖Fig.6 Luminance false color image of main entrance of citizen zoon

圖7 市民中心電影院休息廳模擬效果圖Fig.7 Rendering image of lounge of citizen center theater

圖8 市民中心電影院休息廳模擬亮度偽色圖Fig.8 Luminance false color image of lounge of citizen center theater

圖9 市民中心綠色庭院模擬效果圖Fig.9 Rendering image of inner garden of citizen center

綠色大廳的照明設(shè)計(jì)依然延續(xù)門廳和電影院休息廳的燈具單元，橫向間距為6 m，縱向間距依次為3 m、3 m、4 m、5 m、7 m，相鄰兩排相互錯(cuò)動(dòng)3 m。由于先前對(duì)靜謐區(qū)的設(shè)想為低照度、低亮度照明，所以將靜謐區(qū)的筒燈去除，只是用燈管照明?；钴S區(qū)東側(cè)由于空間高度較低，也減少了部分筒燈的使用。參考模擬后的偽色圖(圖10)，由活躍區(qū)向靜謐區(qū)亮度逐步降低，靜謐區(qū)未形成暗區(qū)，活躍區(qū)的地面照度也符合規(guī)范要求。

圖10 市民中心綠色庭院亮度模擬偽色圖Fig.10 Luminance false color image of inner garden of citizen center

共享大廳的燈具數(shù)量隨著空間高度的升高逐步增加，我們根據(jù)空間高度，逐步增加燈具數(shù)量，每個(gè)燈槽采用定制防眩LED條形燈，隨著空間高度的升高，根據(jù)燈槽的尺度，燈管的數(shù)量依次是 1、1、1、3、3、5、5、7。根據(jù)空間的高度，調(diào)整燈管的光通量分別是2 000 lm、3 000 lm、3 500 lm。同時(shí)兩側(cè)墻體配合折板結(jié)構(gòu)安裝250 lm的射燈，橫墻上安裝6 000 lm的洗墻燈。經(jīng)過模擬(圖11、圖12)，空間整體亮度較為勻質(zhì)，同時(shí)得益于燈槽的設(shè)計(jì)和有效的燈具隱藏措施，整個(gè)共享大廳“撒”滿了燈光。

圖11 市民中心共享大廳模擬效果圖Fig.11 Rendering image of sharing hall of citizen center

圖12 市民中心共享大廳亮度模擬偽色圖Fig.12 Luminance false color image of sharing hall of citizen center

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過濱海文化中心市民中心的照明實(shí)踐，分析公共建筑空間空間特性，了解公眾的心理需求，提煉出每個(gè)空間所內(nèi)涵的空間氛圍。使用理性的數(shù)理關(guān)系，搭建空間氛圍與布燈方式的橋梁，忠實(shí)反應(yīng)之前的設(shè)計(jì)理念。經(jīng)過實(shí)踐探索，凝練出一套操作方式，將感性的設(shè)計(jì)理念與理性的操作方式相結(jié)合，豐富了室內(nèi)照明設(shè)計(jì)的方法。

[1] 趙睿. 建筑光環(huán)境設(shè)計(jì)中的心理學(xué)因素[J]. 工業(yè)建筑, 2007,(1): 153-156.

[2] 徐勇, 孟令強(qiáng), 尤光朝, 等. 天津市濱海新區(qū)文化中心工程建設(shè)的安全管控[J]. 建材與裝飾, 2016,(5): 171-171.

[3] KOLTKO-Rivera, MARK E. Rediscovering the later version of Maslow’s hierarchy of needs: Self-transcendence and opportunities for theory, research, and unification[C]. TORONTO, CANADA:104th Annual Convention of the American-Psychological-Association, 2006.

[4] 林夏水. 畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的數(shù)本說[J]. 自然辯證法研究, 1989,(6): 48-58.

[5] ESMAEILI, M, MOOSAVI, M, GULLIVER T A. A new class of Fibonacci sequence based error correcting codes[J]. CRYPTOGRAPHY AND COMMUNICATIONS-DISCRETE-STRUCTURES BOOLEAN FUNCTIONS AND SEQUENCES, 2017, 9(3): 379-396.

[6] 官旭軍, 徐永. DIALux 對(duì)階梯教室照明環(huán)境的設(shè)計(jì)和優(yōu)化[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2016,27(6): 37-42.

[7] 王未. 博覽館建筑照明-精神與文化[J]. 建筑文化, 2007,(5): 74-76.

[8] 王宇潔, 仲利強(qiáng). 當(dāng)代文化建筑中的共享空間設(shè)計(jì)[J]. 中外建筑, 2009,(4): 119-122.

[9] 陳巍. 公共空間照明設(shè)計(jì)的心理學(xué)評(píng)價(jià)[D]. 西安:西安建筑科技大學(xué), 2008.

[10] 白鶴. 光環(huán)境的藝術(shù)性與功能性——城市公共空間的照明的探索與研究[D]. 天津:天津大學(xué), 2006.

[11] 陳荃. 基于中國(guó)傳統(tǒng)文化意向的千島湖景區(qū)夜景照明設(shè)計(jì)[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2016,27(4):65-69.

[12] 楊韜. 拉薩大昭寺夜景照明設(shè)計(jì)實(shí)踐[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 2016,27(4):79-83.

[13] 方煒淼, 吳云. 現(xiàn)代建筑在“奔向勻質(zhì)空間”過程中的幾個(gè)概念[J]. 華中建筑,2011,(8): 9-13.

[14] 何崴. 照明公共藝術(shù)化趨勢(shì)影響下的城市公共空間研究[D]. 北京:中央美術(shù)學(xué)院,2013.

ApplicationofMathematicalRelationinLightingDesignofPublicSpaceCulturalArchitecture—TakingtheExampleoftheCivicCenterofTianjinBinhaiCulturalCenter

WANG Xuan, YU Juan, GAO Yuanpeng, WANG Lixiong
(TianjinUniversity,TianjinKeyLaboratoryofArchitecturalPhysicsandEnvironmentalTechnology，Tianjin30072，China)

Cultural buildings are more and more demanded by the citizens, because of the importance in public amateur leisure. The demand for a higher spiritual place is even stronger when the material life of the masses has been met. The architectural space lighting of cultural architecture pays more attention to the creation of space atmosphere. This paper takes the example of the civic and cultural center in Binhai Tianjin. Combining design sensibility with reasonable lamp arrangement, in the lighting design of the public space of the Civic Center, the mathematical relation of the connotation is extracted from the spatial atmosphere, through refining and transforming. By this way, it foils the atmosphere of cultural architecture and public space better and effectively converts to the interior light environment that is loyal to the design concept. It provides a kind of feasible operation mode for interior lighting design, and enriches the design method of interior lighting.

lighting design; public space; environment atmosphere; mathematical relation; architecture lighting

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.05.023

王立雄，E-mail:wlixiong0011@sina.com