建筑造型設計方法研究

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摘要：本文探究基于表皮與技術參數化設計時代“由外而內”的建筑造型設計方法與理念，通過分析國內外的三個著名建筑設計案例，得出參數化設計的飛速發(fā)展對當今建筑設計理念的影響以及對待參數化設計方法和“由外而內”的建筑設計方法的正確態(tài)度。

關鍵詞：參數化；由外而內；建筑設計；建筑技術

1引言

在計算機輔助設計和建筑信息化數字模型尚未興起之時，較為傳統(tǒng)的建筑設計囿于技術形式，往往較注重建筑空間、功能、流線等建筑核心要素。通過氣泡圖和各類人員流線分析建筑的內在邏輯，通過一定的建筑專業(yè)知識、技巧和手法生成建筑的平面，同時在確定體量造型藝術的前提下，對建筑立面進行專業(yè)性的、被動化的修飾。建筑立面的設計理念往往與三段式、線腳、虛實關系、窗墻關系及比例、材質材料、模數化建構等等設計方式相關，這些設計理念精密且專業(yè)，不斷地滿足人們對建筑形象藝術的追求。近年來，建筑的參數化設計日臻成熟，依托于建筑參數化設計的大型公共建筑不斷地進入我們的視野，刷新我們的建筑藝術認知。隨著基于表皮與技術參數化建筑技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑設計方法正在遭受沖擊。

2前參數化時期由內而外的建筑設計

彭一剛先生在《建筑空間組合論》中曾強調：“建筑對于人來說，具有使用價值的不是圍成空間實體的殼，而是空間本身。”近代國內外的一些建筑師常常援引老子的一段話：“埏埴以為器，當其無，有器之用。鑿戶牖以為室，當其無，有室之用。故有之以為利，無之以為用?！苯ㄖ耐鈿こ３１划斪鳛檫_到建筑的目而采用的手段?，F代主義建筑在發(fā)展過程中一大重要的命題就是討論形式和功能的關系，最終3F原則即形式追隨功能的原則確立了現代建筑理念的核心，對建筑功能和空間的討論。在這種語境下，對建筑形式、尤其是建筑外在表現的討論彷佛成了建筑理念的從屬。再加之一戰(zhàn)二戰(zhàn)戰(zhàn)后歐洲國家對建筑快速重建的特殊需求、新的建筑技術體系的長足發(fā)展、多米諾體系建筑被社會廣泛接受，歐洲極簡主義風格的設計語言在快速建設地區(qū)大行其道。這陣狂風伴隨著建筑技術的大發(fā)展席卷了整個世界，甚至深刻地影響了地域化與民族化的設計語言。在今天，許多地域化與民族化的建構方式已經被更有效率的鋼筋混凝土建構方式所代替，而這種新型的建構方式所呈現的建筑平面自由化、開放化、流動化的特征，又強化了設計對建筑空間和功能的討論能力。與此同時，以鴨嘴筆、硫酸紙為主要工具，建筑的平面圖、立面圖、剖面圖為主要設計成果的建筑設計方式，或多或少為設計師天馬行空的想象空間增加了一些束縛和限制。這種設計過程的體系與以方正為主的前參數化時期由內而外的建筑設計配合緊密且適宜，但是卻不適合在空間上推敲形體的非直線形態(tài)，也不適合推敲形體之間的相互關系。由于上述種種原因，這一時期的建筑，除了少數的一些非線性的作品如高迪在塑性建筑實驗指導下產生的米拉公寓等，絕大多數的建筑設計可以說是“由內而外”的。而隨著新的技術、尤其是參數化建筑設計的產生與成熟，這種情形的正逐漸的發(fā)生動搖與改變。

3參數化建筑設計的成熟

科學與技術的進步帶來了第三次工業(yè)革命，甚至有學者認為近些年信息技術的爆炸式增長、人工智能技術的崛起稱得上是第四次工業(yè)革命。人們對效率的要求逐漸提高，計算機輔助設計，即CAD-ComputerAidedDesign也日漸完善。計算機的計算能力隨著技術的進步幾何式的增長，參數化的建筑設計方法逐漸成為可能。參數化建筑設計作為新興概念，有兩個方面的內涵，即參數化的圖元和利用參數化技術的修改引擎。在參數化建筑設計中，模型元素——圖元往往以建筑構件的形式出現，我們可以通過調整參數，反映出這些建筑構件間的不同。而利用參數化修改技術提供的參數隨意修改這一優(yōu)勢，使得在建筑設計全周期工作中，每一個建筑構件都可以通過一個參數化變更技術互相關聯(lián)。建筑構件的增加、刪除、移動、放縮、三維變換和其自身尺寸的改動所引起的建筑構件的參數變化都會引發(fā)其相關建筑構件的參數產生關聯(lián)的變化，并且在任一工作視口下所操作的修改都可以參數化的傳播到所有的工作視口，無須一一比對，對所有設計視口進行手工修改。這保證了同一圖紙工程所的同時一致性，從而提高了工作效率和質量。

4由外而內的建筑設計

在參數化設計日臻成熟的背景下，由外而內的建筑設計成為可能。計算機輔助設計的發(fā)展把建筑師從繁重的徒手畫圖中解放出來，數字化建筑模型讓建筑師可以將推敲的關注對象聚焦于建筑的外部體形和造型技巧，建筑信息化模型可以將建筑構件及其體系參數化生成，RH、GH等建模軟件更善于讓建筑表皮構建編程式地參數化地推敲、修改。設計手段的發(fā)展讓建筑師關注建筑的外部體形成為自然而然，許多有特點的參數化設計的建筑不斷進入我們的視野。尤其是參數化表皮的大型公共建筑更是引起了廣泛的討論。在數目繁多的建筑設計作品中，一種“由外而內”的建筑設計思路悄然興起，借助參數化成熟的表達方式愈演愈烈。這種在傳統(tǒng)建筑設計視角看來仿佛是結果導向過程的叛逆的設計思路，正在引發(fā)建筑設計行業(yè)深刻的變革。但是，一些“由外而內”的建筑設計方案名聲鵲起，引起社會強烈反響，我們不得不思考，在新的時代新的技術條件背景下，當過去技術無法處理的問題隨著技術的進步成為可能，這種反叛的由外而內的建筑思維是不是建筑歷史上進步的方向？亦或是過分的追求三維體量的構成美感成為了建筑發(fā)展史上不和諧的雜音？筆者將通過對一些近年來著名的建筑案例的分析，簡單的探討參數化與由外而內的建筑設計的關聯(lián)，進而提出一些自己的看法。

5依托于參數化設計的建筑表皮外因理念

5.1山水城市

馬巖松，曾經在紐約埃森曼事務所和倫敦的扎哈•哈迪德事務所工作。他以夢露大廈、鄂爾多斯博物館、胡同泡泡32號、北京2050等設計作品引起建筑界的注意；曾先后任教于中央美術學院、北京建筑大學等。馬巖松及其MAD團隊正在積極兜售他們“山水城市”的建筑理念。目前建成或在建的有北京朝陽公園廣場、南京證大喜馬拉雅中心，廣西北部灣一號等。其中最著名的北京朝陽公園廣場于2014年在北京開工。北京朝陽公園廣場坐落于北京市朝陽公園南側，占地面積共計三萬四千多平方米。在設計的開端，廣場基地主動地被理解為朝陽公園的一部分。“朝陽公園為水，高塔寫字樓為峰，獨棟寫字樓為坡，精品辦公為脊，住宅為巒；結合園林景觀設計，集湖、泉、林、溪、谷、石、峰等所有丹青要素為一體，勾勒城市山水畫卷”。設計在建筑造型、立面特點、景觀意向中充分體現了“城市山水”的設計理念。依托于扎哈老師的建筑思想的一脈相承和成熟的參數化表皮設計，山水城市的設計理念迅速的震動了當代社會的建筑審美，人們對此貶褒不一。山水城市因其富有視覺沖擊力的外部形象和美好的建筑理念向往征服了一批人的眼睛，參數化的表皮構件的設計是其流動曲面的設計技術基礎。在現代技術條件下，從我國古代自然山水畫中提取的山水意向能也只能以參數化建模的方式精準而優(yōu)雅的落實在圖紙上。這種大膽的具象的由外而內的建筑設計勢必會對內部功能組織和空間安排有所取舍，但是這種取舍的代價被其炫技一般的參數化表皮所掩蓋，成為北京重要的地標建筑，給人帶來奇幻絢麗的想象和未來科技般的美的感受。但是，過分的追求參數化外表也引發(fā)了不同的聲音。中國人喜愛更傾向于貨真價實的自然山水，而“山水城市”提供給我們的卻是假貨。在理想情形下，人工的建筑和自然的山水是應當是相輔相成、對比互補的關系。城市與山水混合帶來很多生態(tài)上的益處，譬如微氣候調節(jié)、生態(tài)環(huán)保、防洪排澇蓄水、生物多樣性等。但是，像“山水城市”這樣將建筑做成“山水”的形狀，并不會產生這些價值。另外，從其藝術處理的手法來說，黑色獨石狀的巨構物矗立在城市中，這種不協(xié)調往往會給人帶來深深的恐懼感。這種負面的情緒某些方面說明了現代的先進的參數化造型和建造技術帶來的建筑藝術表達和感知上的失敗，在這里，參數化建筑技術帶來的由外而內的建筑設計理念反而沒有和建筑藝術與審美感知好好的聯(lián)系起來，也沒有很好的完成最初設計理念的初衷。

5.2南京國際青年文化中心（南京青奧會議中心）

被譽為建筑界“解構主義大師”的南京國際青年文化中心建筑設計師扎哈•哈迪德常常以設計大膽的造型舉世聞名。扎哈•哈迪德（ZahaHadid），1950年出生于巴格達，伊拉克裔英國女建筑師。2004年普利茲克建筑獎獲獎者。她的代表作有北京銀河SOHO、廣州大劇院、香港理工大學建筑樓等。2012年南京國際青年文化中心開工。建筑包括一棟三百多米的六十八層高塔樓五星級酒店、一棟五十八層高塔樓酒店和一棟六層高會議中心。兩棟超高層部分共用配套用房?？偨ㄖ娣e約49萬m2。扎哈•哈迪德被譽為建筑界的“解構主義大師”，其中一個重要的原因是因為她獨特的喜歡運用曲線的創(chuàng)作方式。她的設計方案“流動感”十分強烈，好似一個有著巨大能量的無重力的誘人空間，在這樣的空間里，充滿了掙脫地心重力的飛動的空間感。而這種具有魔力的曲線正是運用成熟的參數化建筑設計技術實現的。參數化設計賦予了建筑外表的流動感與曲線的藝術感，在體型上打破了中規(guī)中矩的方盒子傳統(tǒng)，賦予了建筑藝術的無限可能。而大量的流動型室內空間同時證明，這種建筑設計風格是由外而內、內部空間讓步于外部空間的。南京國際青年文化中心同時具有很強的開放性。它的屋頂透明，周邊許多地方鏤空，它富有動感、外向和靈感。建筑表皮上大小不一、錯落有致的開洞與裝飾也是參數化設計的成果。這種設計成果雖然不一定先行于建筑其他部分的設計，但是是表達建筑性格與建筑特征重要的外部形象。然而，經過筆者實地的調研走訪后發(fā)現，在小尺度模型上堪稱立體構成在曲線和流動性近乎完美的設計方案，在經過實際建造的成百倍的放大之后，人在正常的人視角度很難感受到方案和模型帶來給我們的曲線和流動的美感。這在參數化建筑設計之初很難考慮到。另一方面，巨大的肋狀曲線線條在表面材料隨時間的老化、變臟之后，反而呈現出來令人不舒服的感受。巨型的曲線、曲面和“流動性”均被巨大的結構構筑物所消解，人能感受到技術的尺度和能量，卻難以接受其與建筑藝術與審美感知的生硬聯(lián)系。

6依托于參數化設計的建筑技術外因理念

6.1史蒂夫•喬布斯劇院（SteveJobsTheater）

英國皇家建筑師學會會員諾曼•福斯特是當今國際上杰出的建筑大師，是“高技派”的代表人物，同時也是第21屆普利茲克建筑大獎得主。諾曼•福斯特強調從過去的文化形態(tài)中汲取經驗，提倡適合人類生活形態(tài)的建筑方式。代表作香港匯豐總部大樓、德國議會穹隆等。史蒂夫•喬布斯劇院從外面看是一個6.1m高，直徑約50m的玻璃圓筒，大堂的玻璃圓筒結構由四十四個徑向面板組成。在一層，整個大堂的空間全部透明、對外清晰可見。該建筑擁有世界上最大的獨立式金屬碳纖維屋頂，重80.7t，在這里，它似乎毫不費力地漂浮在開放的大廳之上。這44塊屋頂面板于迪拜組裝完成然后空運至美國加州。屋頂板現場安裝，然后將頂作為一個單一的單元抬起安置在玻璃體結構上，是目前世界上最大的玻璃支撐結構。雖然大禮堂從外面看起來不大，但其地下還有4層空間，可以通過兩側的樓梯和電梯前往。展覽空間位于大堂中央的圓形區(qū)域，即蘋果新產品的展示區(qū)域。值得一提的是，建筑師通過運用對建筑構件的參數化設計與建筑信息模型等手段，巧妙的隱藏了建筑必備的各種設備與管線，如玻璃面板接縫處的電線，防火設計必備的消防管道等，使得整座建筑渾然一體，優(yōu)雅而精巧，不僅滿足了建筑的既定的科幻版的美感與沖擊力，也將對細節(jié)的近乎偏執(zhí)的思考運用參數化技術注入到建筑中，在一定程度上符合了建筑的氣質，更難能可貴的是同時呼應了這家科技公司的氣質?？芍^是一舉多得。通過圓筒兩側的樓梯和電梯到達的地下劇場，是蘋果公司召開各類商業(yè)新聞會和舉行各種演講的地方。每年吸引全球無數目光的蘋果新品會，自建筑建成投入使用后，都在這里舉行。

7結語

參數化設計技術的快速發(fā)展正深刻地影響著當今的建筑設計，隨之帶來的由外而內的建筑設計理念也得到發(fā)展，甚至漸漸被傳統(tǒng)建筑思想所接受。然而，正確處理參數化設計技術與建筑設計的關聯(lián)卻需要我們持之以恒的探索和努力。本文通過分析三個國內外著名的建筑創(chuàng)作案例，簡要的表明了筆者對參數化與由外而內的建筑設計的態(tài)度。在建筑創(chuàng)作中，對外和內的不同方面的追求是相輔相成，互相成就的。在新時期，由外而內的建筑設計要充分尋求先進的建筑技術的支持與協(xié)作，充分發(fā)揮建筑技術的理性與科學優(yōu)勢。同時，不能陷入參數化設計主導的由外而內的建筑設計與建筑內外和協(xié)統(tǒng)一、建筑空間本質等特性背離的窠臼，更不能只是把參數化建筑設計當作建筑師不擇手段實現其建筑藝術理想與審美趣味的機械工具。

參考文獻：

[1]彭一剛.建筑空間組合論[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]孫彤，吉國華.“涌現”思想指導下的數字技術設計實踐[J].華中建筑，2018，36(12):30-32.

[3]徐衛(wèi)國.非線性建筑設計[J].建筑學報，2005(12):32-35

作者：譚智銘 季翔 單位：中國礦業(yè)大學建筑與設計學院