建筑造型設(shè)計(jì)方法研究
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摘要：本文探究基于表皮與技術(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)代“由外而內(nèi)”的建筑造型設(shè)計(jì)方法與理念，通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外的三個(gè)著名建筑設(shè)計(jì)案例，得出參數(shù)化設(shè)計(jì)的飛速發(fā)展對(duì)當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)理念的影響以及對(duì)待參數(shù)化設(shè)計(jì)方法和“由外而內(nèi)”的建筑設(shè)計(jì)方法的正確態(tài)度。
關(guān)鍵詞：參數(shù)化；由外而內(nèi)；建筑設(shè)計(jì)；建筑技術(shù)
1引言
在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和建筑信息化數(shù)字模型尚未興起之時(shí)，較為傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)囿于技術(shù)形式，往往較注重建筑空間、功能、流線等建筑核心要素。通過(guò)氣泡圖和各類人員流線分析建筑的內(nèi)在邏輯，通過(guò)一定的建筑專業(yè)知識(shí)、技巧和手法生成建筑的平面，同時(shí)在確定體量造型藝術(shù)的前提下，對(duì)建筑立面進(jìn)行專業(yè)性的、被動(dòng)化的修飾。建筑立面的設(shè)計(jì)理念往往與三段式、線腳、虛實(shí)關(guān)系、窗墻關(guān)系及比例、材質(zhì)材料、模數(shù)化建構(gòu)等等設(shè)計(jì)方式相關(guān)，這些設(shè)計(jì)理念精密且專業(yè)，不斷地滿足人們對(duì)建筑形象藝術(shù)的追求。近年來(lái)，建筑的參數(shù)化設(shè)計(jì)日臻成熟，依托于建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)的大型公共建筑不斷地進(jìn)入我們的視野，刷新我們的建筑藝術(shù)認(rèn)知。隨著基于表皮與技術(shù)參數(shù)化建筑技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法正在遭受沖擊。
2前參數(shù)化時(shí)期由內(nèi)而外的建筑設(shè)計(jì)
彭一剛先生在《建筑空間組合論》中曾強(qiáng)調(diào)：“建筑對(duì)于人來(lái)說(shuō)，具有使用價(jià)值的不是圍成空間實(shí)體的殼，而是空間本身?！苯鷩?guó)內(nèi)外的一些建筑師常常援引老子的一段話：“埏埴以為器，當(dāng)其無(wú)，有器之用。鑿戶牖以為室，當(dāng)其無(wú)，有室之用。故有之以為利，無(wú)之以為用?！苯ㄖ耐鈿こ３１划?dāng)作為達(dá)到建筑的目而采用的手段。現(xiàn)代主義建筑在發(fā)展過(guò)程中一大重要的命題就是討論形式和功能的關(guān)系，最終3F原則即形式追隨功能的原則確立了現(xiàn)代建筑理念的核心，對(duì)建筑功能和空間的討論。在這種語(yǔ)境下，對(duì)建筑形式、尤其是建筑外在表現(xiàn)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(guó)家對(duì)建筑快速重建的特殊需求、新的建筑技術(shù)體系的長(zhǎng)足發(fā)展、多米諾體系建筑被社會(huì)廣泛接受，歐洲極簡(jiǎn)主義風(fēng)格的設(shè)計(jì)語(yǔ)言在快速建設(shè)地區(qū)大行其道。這陣狂風(fēng)伴隨著建筑技術(shù)的大發(fā)展席卷了整個(gè)世界，甚至深刻地影響了地域化與民族化的設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在今天，許多地域化與民族化的建構(gòu)方式已經(jīng)被更有效率的鋼筋混凝土建構(gòu)方式所代替，而這種新型的建構(gòu)方式所呈現(xiàn)的建筑平面自由化、開(kāi)放化、流動(dòng)化的特征，又強(qiáng)化了設(shè)計(jì)對(duì)建筑空間和功能的討論能力。與此同時(shí)，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(shè)計(jì)成果的建筑設(shè)計(jì)方式，或多或少為設(shè)計(jì)師天馬行空的想象空間增加了一些束縛和限制。這種設(shè)計(jì)過(guò)程的體系與以方正為主的前參數(shù)化時(shí)期由內(nèi)而外的建筑設(shè)計(jì)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(guān)系。由于上述種種原因，這一時(shí)期的建筑，除了少數(shù)的一些非線性的作品如高迪在塑性建筑實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)下產(chǎn)生的米拉公寓等，絕大多數(shù)的建筑設(shè)計(jì)可以說(shuō)是“由內(nèi)而外”的。而隨著新的技術(shù)、尤其是參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)的產(chǎn)生與成熟，這種情形的正逐漸的發(fā)生動(dòng)搖與改變。
3參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)的成熟
科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了第三次工業(yè)革命，甚至有學(xué)者認(rèn)為近些年信息技術(shù)的爆炸式增長(zhǎng)、人工智能技術(shù)的崛起稱得上是第四次工業(yè)革命。人們對(duì)效率的要求逐漸提高，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，即CAD-ComputerAidedDesign也日漸完善。計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力隨著技術(shù)的進(jìn)步幾何式的增長(zhǎng)，參數(shù)化的建筑設(shè)計(jì)方法逐漸成為可能。參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)作為新興概念，有兩個(gè)方面的內(nèi)涵，即參數(shù)化的圖元和利用參數(shù)化技術(shù)的修改引擎。在參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)中，模型元素——圖元往往以建筑構(gòu)件的形式出現(xiàn)，我們可以通過(guò)調(diào)整參數(shù)，反映出這些建筑構(gòu)件間的不同。而利用參數(shù)化修改技術(shù)提供的參數(shù)隨意修改這一優(yōu)勢(shì)，使得在建筑設(shè)計(jì)全周期工作中，每一個(gè)建筑構(gòu)件都可以通過(guò)一個(gè)參數(shù)化變更技術(shù)互相關(guān)聯(lián)。建筑構(gòu)件的增加、刪除、移動(dòng)、放縮、三維變換和其自身尺寸的改動(dòng)所引起的建筑構(gòu)件的參數(shù)變化都會(huì)引發(fā)其相關(guān)建筑構(gòu)件的參數(shù)產(chǎn)生關(guān)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(shù)化的傳播到所有的工作視口，無(wú)須一一比對(duì)，對(duì)所有設(shè)計(jì)視口進(jìn)行手工修改。這保證了同一圖紙工程所的同時(shí)一致性，從而提高了工作效率和質(zhì)量。
4由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)
在參數(shù)化設(shè)計(jì)日臻成熟的背景下，由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)成為可能。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展把建筑師從繁重的徒手畫圖中解放出來(lái)，數(shù)字化建筑模型讓建筑師可以將推敲的關(guān)注對(duì)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(gòu)件及其體系參數(shù)化生成，RH、GH等建模軟件更善于讓建筑表皮構(gòu)建編程式地參數(shù)化地推敲、修改。設(shè)計(jì)手段的發(fā)展讓建筑師關(guān)注建筑的外部體形成為自然而然，許多有特點(diǎn)的參數(shù)化設(shè)計(jì)的建筑不斷進(jìn)入我們的視野。尤其是參數(shù)化表皮的大型公共建筑更是引起了廣泛的討論。在數(shù)目繁多的建筑設(shè)計(jì)作品中，一種“由外而內(nèi)”的建筑設(shè)計(jì)思路悄然興起，借助參數(shù)化成熟的表達(dá)方式愈演愈烈。這種在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)視角看來(lái)仿佛是結(jié)果導(dǎo)向過(guò)程的叛逆的設(shè)計(jì)思路，正在引發(fā)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)深刻的變革。但是，一些“由外而內(nèi)”的建筑設(shè)計(jì)方案名聲鵲起，引起社會(huì)強(qiáng)烈反響，我們不得不思考，在新的時(shí)代新的技術(shù)條件背景下，當(dāng)過(guò)去技術(shù)無(wú)法處理的問(wèn)題隨著技術(shù)的進(jìn)步成為可能，這種反叛的由外而內(nèi)的建筑思維是不是建筑歷史上進(jìn)步的方向？亦或是過(guò)分的追求三維體量的構(gòu)成美感成為了建筑發(fā)展史上不和諧的雜音？筆者將通過(guò)對(duì)一些近年來(lái)著名的建筑案例的分析，簡(jiǎn)單的探討參數(shù)化與由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而提出一些自己的看法。
5依托于參數(shù)化設(shè)計(jì)的建筑表皮外因理念
5.1山水城市
馬巖松，曾經(jīng)在紐約埃森曼事務(wù)所和倫敦的扎哈•哈迪德事務(wù)所工作。他以夢(mèng)露大廈、鄂爾多斯博物館、胡同泡泡32號(hào)、北京2050等設(shè)計(jì)作品引起建筑界的注意；曾先后任教于中央美術(shù)學(xué)院、北京建筑大學(xué)等。馬巖松及其MAD團(tuán)隊(duì)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(yáng)公園廣場(chǎng)、南京證大喜馬拉雅中心，廣西北部灣一號(hào)等。其中最著名的北京朝陽(yáng)公園廣場(chǎng)于2014年在北京開(kāi)工。北京朝陽(yáng)公園廣場(chǎng)坐落于北京市朝陽(yáng)公園南側(cè)，占地面積共計(jì)三萬(wàn)四千多平方米。在設(shè)計(jì)的開(kāi)端，廣場(chǎng)基地主動(dòng)地被理解為朝陽(yáng)公園的一部分?！俺?yáng)公園為水，高塔寫字樓為峰，獨(dú)棟寫字樓為坡，精品辦公為脊，住宅為巒；結(jié)合園林景觀設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)在建筑造型、立面特點(diǎn)、景觀意向中充分體現(xiàn)了“城市山水”的設(shè)計(jì)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(shù)化表皮設(shè)計(jì)，山水城市的設(shè)計(jì)理念迅速的震動(dòng)了當(dāng)代社會(huì)的建筑審美，人們對(duì)此貶褒不一。山水城市因其富有視覺(jué)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(shù)化的表皮構(gòu)件的設(shè)計(jì)是其流動(dòng)曲面的設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，從我國(guó)古代自然山水畫中提取的山水意向能也只能以參數(shù)化建模的方式精準(zhǔn)而優(yōu)雅的落實(shí)在圖紙上。這種大膽的具象的由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)對(duì)內(nèi)部功能組織和空間安排有所取舍，但是這種取舍的代價(jià)被其炫技一般的參數(shù)化表皮所掩蓋，成為北京重要的地標(biāo)建筑，給人帶來(lái)奇幻絢麗的想象和未來(lái)科技般的美的感受。但是，過(guò)分的追求參數(shù)化外表也引發(fā)了不同的聲音。中國(guó)人喜愛(ài)更傾向于貨真價(jià)實(shí)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(yīng)當(dāng)是相輔相成、對(duì)比互補(bǔ)的關(guān)系。城市與山水混合帶來(lái)很多生態(tài)上的益處，譬如微氣候調(diào)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(huì)產(chǎn)生這些價(jià)值。另外，從其藝術(shù)處理的手法來(lái)說(shuō)，黑色獨(dú)石狀的巨構(gòu)物矗立在城市中，這種不協(xié)調(diào)往往會(huì)給人帶來(lái)深深的恐懼感。這種負(fù)面的情緒某些方面說(shuō)明了現(xiàn)代的先進(jìn)的參數(shù)化造型和建造技術(shù)帶來(lái)的建筑藝術(shù)表達(dá)和感知上的失敗，在這里，參數(shù)化建筑技術(shù)帶來(lái)的由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)理念反而沒(méi)有和建筑藝術(shù)與審美感知好好的聯(lián)系起來(lái)，也沒(méi)有很好的完成最初設(shè)計(jì)理念的初衷。
5.2南京國(guó)際青年文化中心（南京青奧會(huì)議中心）
被譽(yù)為建筑界“解構(gòu)主義大師”的南京國(guó)際青年文化中心建筑設(shè)計(jì)師扎哈•哈迪德常常以設(shè)計(jì)大膽的造型舉世聞名。扎哈•哈迪德（ZahaHadid），1950年出生于巴格達(dá)，伊拉克裔英國(guó)女建筑師。2004年普利茲克建筑獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺Ｋ拇碜饔斜本┿y河SOHO、廣州大劇院、香港理工大學(xué)建筑樓等。2012年南京國(guó)際青年文化中心開(kāi)工。建筑包括一棟三百多米的六十八層高塔樓五星級(jí)酒店、一棟五十八層高塔樓酒店和一棟六層高會(huì)議中心。兩棟超高層部分共用配套用房?？偨ㄖ娣e約49萬(wàn)m2。扎哈•哈迪德被譽(yù)為建筑界的“解構(gòu)主義大師”，其中一個(gè)重要的原因是因?yàn)樗?dú)特的喜歡運(yùn)用曲線的創(chuàng)作方式。她的設(shè)計(jì)方案“流動(dòng)感”十分強(qiáng)烈，好似一個(gè)有著巨大能量的無(wú)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(dòng)的空間感。而這種具有魔力的曲線正是運(yùn)用成熟的參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。參數(shù)化設(shè)計(jì)賦予了建筑外表的流動(dòng)感與曲線的藝術(shù)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(shù)的無(wú)限可能。而大量的流動(dòng)型室內(nèi)空間同時(shí)證明，這種建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格是由外而內(nèi)、內(nèi)部空間讓步于外部空間的。南京國(guó)際青年文化中心同時(shí)具有很強(qiáng)的開(kāi)放性。它的屋頂透明，周邊許多地方鏤空，它富有動(dòng)感、外向和靈感。建筑表皮上大小不一、錯(cuò)落有致的開(kāi)洞與裝飾也是參數(shù)化設(shè)計(jì)的成果。這種設(shè)計(jì)成果雖然不一定先行于建筑其他部分的設(shè)計(jì)，但是是表達(dá)建筑性格與建筑特征重要的外部形象。然而，經(jīng)過(guò)筆者實(shí)地的調(diào)研走訪后發(fā)現(xiàn)，在小尺度模型上堪稱立體構(gòu)成在曲線和流動(dòng)性近乎完美的設(shè)計(jì)方案，在經(jīng)過(guò)實(shí)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(lái)給我們的曲線和流動(dòng)的美感。這在參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)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(shí)間的老化、變臟之后，反而呈現(xiàn)出來(lái)令人不舒服的感受。巨型的曲線、曲面和“流動(dòng)性”均被巨大的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物所消解，人能感受到技術(shù)的尺度和能量，卻難以接受其與建筑藝術(shù)與審美感知的生硬聯(lián)系。
6依托于參數(shù)化設(shè)計(jì)的建筑技術(shù)外因理念
6.1史蒂夫•喬布斯劇院（SteveJobsTheater）
英國(guó)皇家建筑師學(xué)會(huì)會(huì)員諾曼•福斯特是當(dāng)今國(guó)際上杰出的建筑大師，是“高技派”的代表人物，同時(shí)也是第21屆普利茲克建筑大獎(jiǎng)得主。諾曼•福斯特強(qiáng)調(diào)從過(guò)去的文化形態(tài)中汲取經(jīng)驗(yàn)，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(guó)議會(huì)穹隆等。史蒂夫•喬布斯劇院從外面看是一個(gè)6.1m高，直徑約50m的玻璃圓筒，大堂的玻璃圓筒結(jié)構(gòu)由四十四個(gè)徑向面板組成。在一層，整個(gè)大堂的空間全部透明、對(duì)外清晰可見(jiàn)。該建筑擁有世界上最大的獨(dú)立式金屬碳纖維屋頂，重80.7t，在這里，它似乎毫不費(fèi)力地漂浮在開(kāi)放的大廳之上。這44塊屋頂面板于迪拜組裝完成然后空運(yùn)至美國(guó)加州。屋頂板現(xiàn)場(chǎng)安裝，然后將頂作為一個(gè)單一的單元抬起安置在玻璃體結(jié)構(gòu)上，是目前世界上最大的玻璃支撐結(jié)構(gòu)。雖然大禮堂從外面看起來(lái)不大，但其地下還有4層空間，可以通過(guò)兩側(cè)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(chǎn)品的展示區(qū)域。值得一提的是，建筑師通過(guò)運(yùn)用對(duì)建筑構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)與建筑信息模型等手段，巧妙的隱藏了建筑必備的各種設(shè)備與管線，如玻璃面板接縫處的電線，防火設(shè)計(jì)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(duì)細(xì)節(jié)的近乎偏執(zhí)的思考運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)注入到建筑中，在一定程度上符合了建筑的氣質(zhì)，更難能可貴的是同時(shí)呼應(yīng)了這家科技公司的氣質(zhì)?？芍^是一舉多得。通過(guò)圓筒兩側(cè)的樓梯和電梯到達(dá)的地下劇場(chǎng)，是蘋果公司召開(kāi)各類商業(yè)新聞會(huì)和舉行各種演講的地方。每年吸引全球無(wú)數(shù)目光的蘋果新品會(huì)，自建筑建成投入使用后，都在這里舉行。
7結(jié)語(yǔ)
參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的快速發(fā)展正深刻地影響著當(dāng)今的建筑設(shè)計(jì)，隨之帶來(lái)的由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)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(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)卻需要我們持之以恒的探索和努力。本文通過(guò)分析三個(gè)國(guó)內(nèi)外著名的建筑創(chuàng)作案例，簡(jiǎn)要的表明了筆者對(duì)參數(shù)化與由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)的態(tài)度。在建筑創(chuàng)作中，對(duì)外和內(nèi)的不同方面的追求是相輔相成，互相成就的。在新時(shí)期，由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)要充分尋求先進(jìn)的建筑技術(shù)的支持與協(xié)作，充分發(fā)揮建筑技術(shù)的理性與科學(xué)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，不能陷入?yún)?shù)化設(shè)計(jì)主導(dǎo)的由外而內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)與建筑內(nèi)外和協(xié)統(tǒng)一、建筑空間本質(zhì)等特性背離的窠臼，更不能只是把參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)當(dāng)作建筑師不擇手段實(shí)現(xiàn)其建筑藝術(shù)理想與審美趣味的機(jī)械工具。
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作者：譚智銘 季翔 單位：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院