建筑艺术设计中微观科学的应用

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摘要：微观科学基于对建筑设计领域的探究，启发借助科技在微观环境下的各种形态的艺术创作，将微观科学中的特殊形态和建筑设计的思维相互结合穿插，提供创新的设计理念。观察思考微观景象来启发和影响建筑艺术设计。

关键词：微观科学；建筑设计；艺术创作；创新

一、建筑艺术中微观设计创意产生的来源

微观科学研究将以前肉眼不易感知到的微观世界的形态、色彩、功能、结构展现在人们面前，给人耳目一新的感觉，促使人们从微观世界各种形态中寻找素材、获取创意，运用于室内装饰家居用品、绘画创作、摄影从事艺术创作。可以说微观科学的发展为艺术创作提供了新的思想、新的原理、新的方法和新的途径，当前微观科学研究成果应用于艺术领域已是一种趋势。目前中国的建筑行业都在蓬勃发展，而微观艺术世界中这些微观的分子结构则正是（建筑室内外）最具创新性与可塑性的良好设计素材。通过微观科学机构中个体的形态，结构变形，有机的排列组合，生成一个较为具象的二维图形，再将二维图像升华到立体的三维空间的一个发展过程。在实际造型的设计过程中，将重点研究下列几个方面的元素：微观世界艺术中的微观物质（离子•分子•单晶体•类细胞机理•微生物机理•几何学原理），相关文献的记载，空间设计中的实际案例。通过研究上述这些方面，找到一些规律。综合平面设计，空间设计等方面理论进行新的设计探讨研究。

二、微观形态设计在建筑艺术设计中的应用方法

（一）微观形态的结构特征，可以最简单的划分为以下这三类的微观组织结构：

1.动植物的微观结构和组织。

2.微生物种类繁多，至少有十万种以上，按其结构、化学组成及生活习性等差异可分成三大类：

（1）真核细胞型微生，真菌属于此类型微生物。

（2）原核细胞型微生物。

（3）非细胞型微生物。

3.自然形态中的微观结构和组织。

（二）微观形态特征的主观认识

1.微观形态的美感认识：人类在历史长河中所培养出的视觉体验。而今已然作为大众评判事物的标准。

2.微观形态的意象认知：微观形态有着自己的多样性和随机性，而当我们把自己的主观认识安放在这些形态上其所标到的内涵又有了新的意义。这种人的意识其实是对某种物的转移，微观形态本身不具有意象，当人们通过各种解读从而让他有了意象。如下图所示，不同的形态会给人以不同的心理感受，当然这归结于人的意向认知。可以说，微观形态所带给建筑的启示也是依附于人的自我感官及审美能力范畴，最关键的是其自我的微观形态认知意识。

三、微观科学建筑案例分析

我们对微观科学中的系统的认知最基本的主要是理解微观形态给予人的视觉形式。有些是人的肉眼所能直观看到的，而另一种则是需要科学仪器设备来呈现出来。可把这两种形式称作大微观和小微观。大微观（及人眼所见的微观形态）：

1.鸟巢体育馆。

2.蜘蛛网形态演变出的蒙特利尔博览会德国馆肥皂泡，这也是生活中最常见的可见形态，水立方也是很好的利用了这种形式。小微观（需要设备仪器所见的微观形态）：

1）.马鞍藻。

2）.细胞骨架。

3）.细胞质基质。

4）.植物细胞。这些生物体形态在设备的研究下所获取的结构可作为建筑设计素材。在建筑艺术中借鉴微观科学发现的事物形态进行建筑设计，只要比现存的建筑具有优越性，值得设计师借鉴的微观科学发现的物质形态都属于微观形态设计的范畴。案例1细胞分裂与水立方建筑案例：北京奥运会设计的水立方——国家游泳中心。水立方是一个关于水的建筑,水是一个建筑的魂。设计的中心就是引入中国传统理念“上善若水”的思想内涵。为了体现这一理念,建筑师配合鸟巢的形式为场馆设计了一个方行盒子,其中布满了类似细胞分裂的多元化几何形结构。在微观结构中，肥皂泡沫的结构造型与水立方所呈现出来的不规则多边形结构高度的统一。而在微观图形意向中，泡沫的模仿度极高，它在生成堆积排列的过程给予水立方相同的衍生模式，在建筑群体中能到很高的辨识度。很容易让观者第一时间联想到泡沫的缩影。案例2自然中的鸟巢与北京鸟巢体育公园建筑案例：自然形态中的微观鸟巢的结构性形态，通过架构的变形衍生出了新的形式。单体的树枝架构通过了有序的堆积排列形成了非常稳定的结构。从而演变出了新的建筑案例。案例3蜘蛛网与蒙特利尔博览会德国馆：从微观形象中所提取的元素模仿的是蜘蛛网的造型模式，由弗雷•奥托设计的德国馆第一次创造性地大规模成功应用了支撑膜结构技术。发散的造型取自平常我们很难注意的蜘蛛网，当这种微观的结构放大以后自然而然就更加稳定的与建筑空间所联系起来，所谓支撑膜结构实际上就是帐篷的放大，使得帐篷做的足够大且耐用。案例3马鞍藻与伦敦奥与会水上运动中心建筑案例：马鞍藻的犹如马鞍的形状，在微观镜像中的马鞍藻两头翅起，美感十足，如今的许多体育场馆也有相类似形象,因为造型的美观，结构之坚固这种常规的手法已经广泛应用。建筑师扎哈•哈迪德设计的伦敦奥运会水上运动中心在屋顶呈现出拉升扭曲状的另一个目的是为了应对气候变化，各种恶劣天气等对屋顶和运动中心所造成的二次伤害。场馆两翼的翘起与马安藻的外形结构神似。而这一发现也是对微观镜像中马安藻的结构形态的研究所得出的结论。案例4细胞骨架与PRADA旗舰店：要提到就是关于细胞骨架与服装店内部装饰立面墙的结构分析。洛杉矶新旗舰店的店中可以看到一面穿孔式的伪立面墙。它所运用的的结构模式与细胞骨架的结构类似。细胞骨架结构是真核细胞中的蛋白纤维网络结构。这种需要在电镜显微镜下所看到的细胞结构呈现出多孔均匀分布的排列结构。将这种特别的形式通过展开以后所得到的艺术效果远远大于其本身。微观世界中的某些镜像不仅仅对于建筑来说有着仿生和设计意义。若是把这种形式带入到室内空间中也可以成为另一种表现形式。案例5细胞质基质与台中大剧院建筑案例：台中大剧院用机的结构形式,对细胞的结构变化的利用引到了一个新的设计方法路线。它对于细胞质基质的模拟是以分层次的结构形式。细胞质的没一个层都是建筑师对于功能区域划分细化，所以细胞内部的机体组织对在建筑功能场所、形态、空间组织上对建筑的设计有着特殊的实践含义。以上的建筑案例是比较突出的利用了微观形态来对建筑的改造所获得的实例，不管是外立面亦是建筑的整体外形都有了不一样的体验和感受。

四、微观科学在建筑设计中的应用研究意义

1.微观科学在艺术领域的应用为当今国内空间的设计提供了一种选择，一种设计依据，不论是设计思想，还是空间的形态、功能的组织、参数化的设计等，空间的设计不再是模仿，抄袭，没有新意的重复。

2.正对目前我国大多数盲目追求奇异形式与参数化的空间设计的行为提出不同理念，极度缺乏的想象思维。而微观科学在艺术领域的应用能为空间设计提供合理的形式与规则的模板。

3.在复杂性、智能化、可持续等影响下，未来的空间设计将走向非线性、智能、可持续，微观科学的艺术应用成为了其中的一种可能。

4.本文对论题的研究并非最终结论。微观科学中的微观物质繁多形态、复杂机体种类繁多，随着研究的深入，以及不同的设计师（建筑师）的其它解读和设计，更多类型的微观科学物质还会为艺术领域提供更好的设计作品。

参考文献：

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[5]袁烽.从数字化编程到数字化建造[J].时代建筑，2012（5）.

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作者：柴澍杰 张卫海 单位：华南理工大学