世博會主題館建筑外觀照明的一體化設計實踐

林 怡 曹 東 羅奕本 王 剛

(1.同濟大學 建筑與城市規劃學院，高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室，上海 200092;2.上海松耳照明工程有限公司，上海 200010;3.上海光聯照明科技有限公司，上海 200010)

主題館位于上海世博會規劃圍欄區B片區世博軸西側，與中國館遙相呼應。主題館東西總長約290米，南北總寬約190米，為亞洲第一大跨度大空間展示建筑。主題館南北兩側出挑的近20米的超大屋檐、近4000平方米的東西雙面垂直生態綠化墻以及達3萬平方米的屋面集中太陽能電池板都是其極具標志的建筑特征 (圖1)。

然而，這個超大體量的建筑在世博園區中卻是難得的低調與內斂。與臨時展館不同，主題館是世博永久性建筑，世博會期間展出“城市、人館”、“城市生命館”、 “城市星球館”的三個主題展覽;世博會后還將作為多功能展覽場館，與周邊中國館、世博中心、演藝中心等建筑形成以展覽、會議、活動和住宿為主的現代服務業聚集區。因此，主題館的建筑設計更注重建筑的功能性、適應性以及細節的品質與完成度。它的建筑設計團隊也更加注重各工種間的相互配合，在技術初步設計階段就明確提出了基本的照明設計理念，并在后續的設計過程中配合相關技術團隊逐步深入和完善，最終完美地實現了建筑照明一體化設計。

1 建筑照明一體化設計概念

主題館的建筑設計通過雅致的立面分割、細膩的材質對比與凝練的構件造型，體現出一種典型的上海城市文化特質，不張揚、精致而自律。建筑設計團隊以“中國2010上海世博會園區夜景照明總體規劃”的相關設計導則為依據，提出以展現主題館的建筑藝術理念為主的夜景照明概念，并提出了相對細致的設計要求，諸如，夜景照明應主要表現出挑的屋檐、南北立面的建筑肌理以及屋面菱形母題的立體形態特征;東西綠化立面照明則不宜太亮;適當采用彩色光，可進行簡單的媒體表現;主題館建筑景觀照明應主要采用LED技術實現，以體現綠色節能的設計理念。尤其對于原本已相當洗煉的建筑外觀，建筑設計不希望因照明需要增加構件或影響建筑外觀。因而，建筑設計團隊始終強調主題館的建筑照明一體化的設計，所有燈具和附屬設備應妥善隱蔽，力圖做到“見光不見燈”。因此，在整個設計、施工過程中，建筑團隊作為設計主導和總控有效地指導并協調了照明技術團隊的技術深化過程，較完美地實現了建筑一體化設計，在燈具與建筑構件 (幕墻)結合設計方面尤為突出。

圖1 主題館夜景

2 建筑外觀照明解決方案

2.1 建筑南、北立面

南北立面是夜景照明表現最為重要的一個面。建筑師為避免室內產生布展設計忌諱的直射陽光，設計了雙層幕墻體系:中空絲網印刷玻璃幕墻 (內層)+不銹鋼板外遮陽幕墻 (外層)。外側不銹鋼板上開設方孔，尺寸從下至上由一米至二十公分見方依次減小，在室內、戶外產生圖底反轉式的生動韻律感。

照明設計則依托其疏密向上遞減的幕墻鏤空孔，在其下方布置不同規格的全彩LED線形洗墻燈，強調立面光的節奏感。燈具安裝在建筑最外層的兩層皮膚之間，完美隱藏在鏤空不銹鋼殷鋼板和中空釉點玻璃之間180mm的間隙內 (圖2)。燈光柔和地照亮每一個四方形的釉點玻璃，并通過控制設計，產生光色的漸變，并形成長達288米的媒體立面。雖產生的是非常低像素的圖形效果，在世博園區并不十分突出。但對于世博主題館這個超大體量建筑，如此尺度的媒體立面卻是更為符合其建筑屬性及特點的。遠在100米外高架步道上的游客，主題館建筑南北立面全景映入眼簾，可感到中國世博會大尺度的震撼;但對于近距離的參觀者，緩緩變化的圖像卻不曾帶來任何視覺干擾。這也是設計團隊最為樂見的效果了 (圖3)。

圖2 南北立面LED線型燈具節點詳圖

圖3 南北立面雙層幕墻內部的LED線型燈具

2.2 建筑東西立面

如果說南北立面良好的建筑照明一體化設計主要依托建筑設計自身所提供的設計空間，而東西立面則是進行了專門的建筑照明一體化設計和研發。

主題館東西與通透的南北立面不同，是大面積實體墻面。為避免形成“大城墻”生硬的空間界面，設計團隊用植物來柔化界面。通過協調土建、安裝、幕墻、園林等團隊，在斜交的幕墻格構間種植不同品種的小灌木，并形成與南北立面呼應的由下至上漸變效果，成為達5000平方米的“城市綠籬”。為配合表現這一生態綠墻，產生更為純粹的立面效果，上海光聯特別開發、生產了一款邊長為91mm的菱形LED全彩點狀燈具，安裝于建筑結構交叉節點的菱形位置上。幕墻設計也專門設計了覆蓋于格構上的鋁合金裝飾扣板用于照明電纜的走線(圖4、圖5)。通過團隊協作，LED全彩貼片光源、抗紫外線PC2407注塑燈罩、鋁壓鑄底座與建筑裝飾線槽和整個墻面綠化完美結合在一起，白天幾乎找不到燈具 (圖6);夜幕來臨后，星光燈的閃爍猶如漫天繁星的閃耀。整體的色彩變化又寓意著季節的變化，詮釋了人與自然的互動。

圖4

圖5 菱形LED星光燈

2.3 建筑屋面

圖6 東西立面格架上的菱形LED星光燈

主題館屋頂部模仿石庫門“老虎窗”正面開、背面斜坡的特點，將跨度為36m達屋面設計成為5跨連續折板結構，形成強烈的韻律感呼應著上海城市里弄肌理的韻律。照明設計為強化屋面凹凸的菱形單元，采用窄光束白光金鹵燈對屋頂三角形的采光窗進行內透光照明，使得其建筑設計理念在夜晚也可得以清晰展現 (圖7)。

圖7 主題館鳥瞰夜景

出挑18m的屋面大挑檐讓人聯想到中國古建筑傳統的大屋檐，同時也給人現代建筑獨有的視覺震撼。南北立面建筑挑檐分別采用立桿投光的方式打亮，烘托出展翅欲飛的動感。南北屋檐下設置的投光立桿可能是此次設計中最不“一體化”的部分了，這是為了避免向上的投光產生眩光干擾不得已而為之的做法。但為了盡量減少對建筑日間景觀的干擾，照明團隊通過對燈具配光的選擇、投光角度的設計，在保證投光均勻度的前提下，將燈桿數量最終控制在8根以內。

3 燈光控制系統解決方案

為實現主題館夜間多場景的燈光變幻，上海光聯專為此項目開發了一套燈光控制系統。根據主題館的建筑立面構成，將各個立面所有可控的LED燈具集中整合。以南、北立面的一個方形窗口和東西立面LED菱形燈具作為基本控制單元，組成一個超大畫面，模擬飄動國旗、海寶圖像、2010 Expo等動態燈光效果 (圖8)。

為了使各個部分的LED燈具能夠完美同步，協調演示，燈光控制系統進行了專項平面圖像控制系統升級。在控制軟件中將燈具在建筑立面上所處的位置與控制畫面中的點位一一對應，每個小點就代表一套燈具。系統默認AVI文件是各種場景效果的子程序。設計師可通過常規的 FLASH、AFFTER EFFECT等平面動畫設計軟件完成圖案畫的創意表達，生成AVI格式文件，在系統中播放。也可通過專門開發的控制軟件，對預存的多個程序進行節目編組，預先設置未來的某一天的某個時間段應該表演什么樣的燈光場景效果。

圖8 主題館燈光控制系統軟件界面

此外，由于不同燈具以及對不同類型LED光源的硬件驅動技術有所不同，設計團隊還進行了有機整合。通過開發了嵌入式信號轉接模塊，將計算機輸出的信號通過轉接模塊轉換成各種類型燈具所識別的機器語言信號，最終實現各種類型燈具的同步調控，按照軟件中的圖像約定，變換色彩與亮度，在控制系統的硬件方面，解決了協調控制難題 (圖9)。

圖9 世博主題館

圖10 世博主題館夜景

圖11 世博會主題館夜景

世博園區夜幕降臨后，各個展館爭奇斗艷，而主題館的夜景則如同其日間格調一樣 (圖10～圖12)，平和而不平淡，表現自身建筑特色是其夜景照明的首要目標。而照明與建筑完美結合也使其成為建筑照明一體化設計的優秀實踐案例，為今后的此類照明設計提供了有益的借鑒。

圖12 世博主題館夜景

［1］林怡，鄒子敬.上海世博會主題館夜景照明設計.照明設計，2010/05/06:46～48

［2］林怡.中國2010上海世博會主題館的設計營建.時代建筑，2010/03:60～65

［3］郝洛西，楊秀.世博之光:從技術到藝術.時代建筑，2010/03:50～55