建筑学专业四年级课程｜度量圣光：基于光效模拟分析的精神性空间设计研究
课程名称：度量圣光：基于光效模拟分析的精神性空间设计研究
课题类型：东南大学建筑学四年级学科交叉类课程设计
指导教师：李海清、孔哲
参与学生：黄斌、焦美宁、张周钰、郁杰、冯以恒、陈柯旭、吳雅祺、张榜、徐明昊、张玥莹
特邀评委：
袁玮，东南大学建筑设计研究院副院长，教授级高级建筑师
史永高，教授，院长助理
张昕，清华大学建筑学院副教授，中国照明学会理事（中期）
特邀讲座：D. Micheal Utzinger 美国威斯康星密尔沃基大学教授
教学时间：2020.11-2021.01
1课题背景
长期持续高速发展的经济和快速城市化，一方面极大改善物质条件，同时也招致诸如生态危机、文化趋同及单面人的大量复制，向在短短四十年内完成工业化并有局部地区初涉后工业社会的传统国度提出严峻挑战。如何在民族复兴时代背景下重建精神家园，提供终极关怀的各种可能，是亟待深思的重大理论课题。有鉴于宗教信仰在建设和谐社会中可发挥重要作用，苏北某地级市政府决定出资在辖区内兴建一座教堂，以返还给当地有关教会组织。课题以城市工业区内新建精神性空间为研究对象，在日常生活中的同类空间加以研究的基础上，展开光环境氛围营造设计策略研究，探索专业软件模拟分析可在其中发挥作用的多种可能性。
2教学目标
1、 首次在建筑设计课程中引入光环境主题，明晰精神性空间的光环境品质之主要限定因素，并学习对典例进行有关分析和评价，给出指导性的设计参考指南；
2、着重探讨精神性空间形塑与其天然光环境调控之间的互动关系，基于专业软件和模拟分析数据解读的学习，给一向依赖主观感受和模糊经验判别发展方向并做出决策的宗教建筑设计提供相对客观和精确的、辅助性的量化分析方法；
3、培养自主研究及深度设计创新的能力。精神性空间选址于工业区内，也为教学过程提供一种审视“人与社会”之关系的、具有大纵深感的历史与理论视角，启迪对于工业化、城市化特定路径与发展模式的反思。
3课程概要
精神性空间应该具有怎样的天然光环境特征，如何通过仿真软件计算天然光的分布，并基于量化结果优化光环境品质，是本次设计任务的重点。
首先通过文献阅读和实地考察对精神性空间建立初级认知，各组深度分析经典案例，通过模拟案例圣堂内瞬时和全年天然光分布，建立定性认知圣堂天然光环境特征与定量数据的关联。进而以个人为单位展开方案设计，分析基地及周边环境，合理规划场地功能分区和交通流线，将建筑设计概念贯穿设计始终，深入探讨（天然光）环境调控和建筑空间形塑、工程实现之间的互动关系。在为期8周的课程设计练习中，学生们从初次接触宗教建筑到对精神性空间获得初步认知，从初次接触光环境仿真模型到最终熟练掌握软件，并基于采光设计指标（采光系数、场景亮度分布、自主采光阈、有效采光度等）结果，优化采光品质。最终呈现的，是一种侧重天然光环境氛围营造的、整体的建筑设计成果。
1. 经典案例天然光品质分析
拉图雷特修道院（陈柯旭&郁洁）
千喜教堂（徐明昊&冯以恒）
2. 早期的场地规划与空间构成
陈柯旭、焦美宁、徐明昊分别完成的概念设计模型
3. 中期与后期圣堂天然光品质对比
通过调整平天窗的尺寸和材质，解决了中期设计阶段（上图）圣堂部分采光过亮的问题，最终方案（下图）营造了均匀舒适的室内天然光品质。
中期方案圣堂亮度分布（张玥莹）
最终方案圣堂亮度分布（张玥莹）
4小组成果
G1：度量圣光 Measuring the Saint Light
冯以恒
精神性空间的社会功能与光环境氛围是两大重要设计因素。方案除了为信徒提供礼拜空间，其面向城市的广场也为社会活动提供相应场所。采用Climate Studio进行采光模拟分析，依据分析结果不断调整设计做法。进入圣堂的过程形成明暗交替序列，主厅同样利用明暗对比，烘托神圣感；而办公空间则运用多种手段（自然+人工）实现适宜光照条件。将光效分析融入设计过程，依据定量分析和定性判断逐次深入调整方案，以求得理性与感性的整合。
圣堂室内光环境效果
方案生成说明
总平面图/一层平面图/二层平面图
光路分析
光效分析对于设计的辅助
办公室场景亮度分析
圣堂场景亮度分析
入口广场
冥想台
典型办公空间
用于感知和验证光效的圣堂空间实体模型
1：500实体模型
光效动态演示
G2：微光映墙 Feeling the Light between Walls
焦美宁
通过片墙这一典型性构筑要素，将东西向片墙与精神性空间相结合，而以南北向片墙象征世俗生活的建筑空间。东西向光线效果因四时变化而富有戏剧性和表现力，圣堂设置朝西，通过纵向狭窗与刻意设置的光腔，使牧师布道讲台在精神性空间中处于最明亮处，且被光晕笼罩。朝南采光顺应办公空间功能，设置内院引入自然光线，在最北侧放置采光需求较低的辅助功能。
圣堂室内光环境效果
生成过程
总平面图
1F
2F
南立面
西立面
圣堂剖面
圣堂光环境设计细节
圣堂全年亮度模拟
圣堂光效模拟
室外场景
室内场景
G3：寻夜堂 Wandering in the Magic Sky
徐明昊
设计从场地周边的光环境肌理以及人的精神需求出发，得到了圣堂内部的主要空间意向——日中寻夜。在确定设计意向之后，以climate studio软件为辅助，进行一系列的设计选择，帮助设计达到理想的空间效果。本次设计了解了基于光环境的设计策略与量化分析手段，意识到软件作为设计检验工具的重要性。
圣堂室内光环境效果
场地光肌理
生成过程
软件辅助的设计选择过程
构造与空间轴测
模型照片
光效动态演示
5总 结
在教学过程伊始，学生分组对同类项目典例展开设计研究，特别是展开针对光环境氛围的专项研究，各小组从各种资料来源的文献阅读中探寻精神性空间自然采光设计的基本策略，梳理出不同采光模式（采光口位置、形态、尺度以及光路方向）及其光环境氛围的基本特征，将其用于自己的思考和设计中，同时还运用所学软件模拟分析方法，对于光环境氛围的视觉效果及其感知进行定量分析与定性判断——精神性空间有没有形成有效的明暗交替？亮处有没有形成不可接受的眩光？办公空间自然采光能不能满足基本需求等，并采取相应的设计调整。教学过程中，师生必须共同面对超出经典建筑学范围之外的问题与挑战，以精神性空间为物质载体，探寻主客观融为一体的设计过程、方法与路径。最终成果完成度较高，兼具创见与实效，评图专家给予了高度认可。答辩过程中，评委们富有启发性的点评给了同学们诸多鼓舞与启发，也为下一步改进教学方案提供了富有专业价值的参考建议。
最终评图现场与中期答辩（线上）
6教学团队
李海清，副教授，博士生导师。长期从事近现代建筑技术史研究与有关教学实践，兼及遗产保护与绿色建筑。出版《中国建筑现代转型》与《再探现代转型》，提出“建造模式”多维理论模型，揭示其环境适应性之实践逻辑，辨明技术史、技术观与技术史观之关系。合著、参编著作多部，发表中英文论文50余篇，成果曾获江苏省委书记批转有关部门阅研、采纳。
孔哲，讲师，美国威斯康星大学密尔沃基分校建筑技术方向博士，新加坡科技与设计大学博士后。主要教授课程包括设计基础、建筑物理光等。致力于建筑光环境方向研究，发表中英文期刊及会议论文10余篇。
信息提供：教师综合党支部
