建筑造型设计方法研究

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摘要：本文探究基于表皮与技术参数化设计时代“由外而内”的建筑造型设计方法与理念，通过分析国内外的三个著名建筑设计案例，得出参数化设计的飞速发展对当今建筑设计理念的影响以及对待参数化设计方法和“由外而内”的建筑设计方法的正确态度。

关键词：参数化；由外而内；建筑设计；建筑技术

1引言

在计算机辅助设计和建筑信息化数字模型尚未兴起之时，较为传统的建筑设计囿于技术形式，往往较注重建筑空间、功能、流线等建筑核心要素。通过气泡图和各类人员流线分析建筑的内在逻辑，通过一定的建筑专业知识、技巧和手法生成建筑的平面，同时在确定体量造型艺术的前提下，对建筑立面进行专业性的、被动化的修饰。建筑立面的设计理念往往与三段式、线脚、虚实关系、窗墙关系及比例、材质材料、模数化建构等等设计方式相关，这些设计理念精密且专业，不断地满足人们对建筑形象艺术的追求。近年来，建筑的参数化设计日臻成熟，依托于建筑参数化设计的大型公共建筑不断地进入我们的视野，刷新我们的建筑艺术认知。随着基于表皮与技术参数化建筑技术的发展，传统的建筑设计方法正在遭受冲击。

2前参数化时期由内而外的建筑设计

彭一刚先生在《建筑空间组合论》中曾强调：“建筑对于人来说，具有使用价值的不是围成空间实体的壳，而是空间本身。”近代国内外的一些建筑师常常援引老子的一段话：“埏埴以为器，当其无，有器之用。凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用。”建筑的外壳常常被当作为达到建筑的目而采用的手段。现代主义建筑在发展过程中一大重要的命题就是讨论形式和功能的关系，最终3F原则即形式追随功能的原则确立了现代建筑理念的核心，对建筑功能和空间的讨论。在这种语境下，对建筑形式、尤其是建筑外在表现的讨论彷佛成了建筑理念的从属。再加之一战二战战后欧洲国家对建筑快速重建的特殊需求、新的建筑技术体系的长足发展、多米诺体系建筑被社会广泛接受，欧洲极简主义风格的设计语言在快速建设地区大行其道。这阵狂风伴随着建筑技术的大发展席卷了整个世界，甚至深刻地影响了地域化与民族化的设计语言。在今天，许多地域化与民族化的建构方式已经被更有效率的钢筋混凝土建构方式所代替，而这种新型的建构方式所呈现的建筑平面自由化、开放化、流动化的特征，又强化了设计对建筑空间和功能的讨论能力。与此同时，以鸭嘴笔、硫酸纸为主要工具，建筑的平面图、立面图、剖面图为主要设计成果的建筑设计方式，或多或少为设计师天马行空的想象空间增加了一些束缚和限制。这种设计过程的体系与以方正为主的前参数化时期由内而外的建筑设计配合紧密且适宜，但是却不适合在空间上推敲形体的非直线形态，也不适合推敲形体之间的相互关系。由于上述种种原因，这一时期的建筑，除了少数的一些非线性的作品如高迪在塑性建筑实验指导下产生的米拉公寓等，绝大多数的建筑设计可以说是“由内而外”的。而随着新的技术、尤其是参数化建筑设计的产生与成熟，这种情形的正逐渐的发生动摇与改变。

3参数化建筑设计的成熟

科学与技术的进步带来了第三次工业革命，甚至有学者认为近些年信息技术的爆炸式增长、人工智能技术的崛起称得上是第四次工业革命。人们对效率的要求逐渐提高，计算机辅助设计，即CAD-ComputerAidedDesign也日渐完善。计算机的计算能力随着技术的进步几何式的增长，参数化的建筑设计方法逐渐成为可能。参数化建筑设计作为新兴概念，有两个方面的内涵，即参数化的图元和利用参数化技术的修改引擎。在参数化建筑设计中，模型元素——图元往往以建筑构件的形式出现，我们可以通过调整参数，反映出这些建筑构件间的不同。而利用参数化修改技术提供的参数随意修改这一优势，使得在建筑设计全周期工作中，每一个建筑构件都可以通过一个参数化变更技术互相关联。建筑构件的增加、删除、移动、放缩、三维变换和其自身尺寸的改动所引起的建筑构件的参数变化都会引发其相关建筑构件的参数产生关联的变化，并且在任一工作视口下所操作的修改都可以参数化的传播到所有的工作视口，无须一一比对，对所有设计视口进行手工修改。这保证了同一图纸工程所的同时一致性，从而提高了工作效率和质量。

4由外而内的建筑设计

在参数化设计日臻成熟的背景下，由外而内的建筑设计成为可能。计算机辅助设计的发展把建筑师从繁重的徒手画图中解放出来，数字化建筑模型让建筑师可以将推敲的关注对象聚焦于建筑的外部体形和造型技巧，建筑信息化模型可以将建筑构件及其体系参数化生成，RH、GH等建模软件更善于让建筑表皮构建编程式地参数化地推敲、修改。设计手段的发展让建筑师关注建筑的外部体形成为自然而然，许多有特点的参数化设计的建筑不断进入我们的视野。尤其是参数化表皮的大型公共建筑更是引起了广泛的讨论。在数目繁多的建筑设计作品中，一种“由外而内”的建筑设计思路悄然兴起，借助参数化成熟的表达方式愈演愈烈。这种在传统建筑设计视角看来仿佛是结果导向过程的叛逆的设计思路，正在引发建筑设计行业深刻的变革。但是，一些“由外而内”的建筑设计方案名声鹊起，引起社会强烈反响，我们不得不思考，在新的时代新的技术条件背景下，当过去技术无法处理的问题随着技术的进步成为可能，这种反叛的由外而内的建筑思维是不是建筑历史上进步的方向？亦或是过分的追求三维体量的构成美感成为了建筑发展史上不和谐的杂音？笔者将通过对一些近年来著名的建筑案例的分析，简单的探讨参数化与由外而内的建筑设计的关联，进而提出一些自己的看法。

5依托于参数化设计的建筑表皮外因理念

5.1山水城市

马岩松，曾经在纽约埃森曼事务所和伦敦的扎哈•哈迪德事务所工作。他以梦露大厦、鄂尔多斯博物馆、胡同泡泡32号、北京2050等设计作品引起建筑界的注意；曾先后任教于中央美术学院、北京建筑大学等。马岩松及其MAD团队正在积极兜售他们“山水城市”的建筑理念。目前建成或在建的有北京朝阳公园广场、南京证大喜马拉雅中心，广西北部湾一号等。其中最著名的北京朝阳公园广场于2014年在北京开工。北京朝阳公园广场坐落于北京市朝阳公园南侧，占地面积共计三万四千多平方米。在设计的开端，广场基地主动地被理解为朝阳公园的一部分。“朝阳公园为水，高塔写字楼为峰，独栋写字楼为坡，精品办公为脊，住宅为峦；结合园林景观设计，集湖、泉、林、溪、谷、石、峰等所有丹青要素为一体，勾勒城市山水画卷”。设计在建筑造型、立面特点、景观意向中充分体现了“城市山水”的设计理念。依托于扎哈老师的建筑思想的一脉相承和成熟的参数化表皮设计，山水城市的设计理念迅速的震动了当代社会的建筑审美，人们对此贬褒不一。山水城市因其富有视觉冲击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，参数化的表皮构件的设计是其流动曲面的设计技术基础。在现代技术条件下，从我国古代自然山水画中提取的山水意向能也只能以参数化建模的方式精准而优雅的落实在图纸上。这种大胆的具象的由外而内的建筑设计势必会对内部功能组织和空间安排有所取舍，但是这种取舍的代价被其炫技一般的参数化表皮所掩盖，成为北京重要的地标建筑，给人带来奇幻绚丽的想象和未来科技般的美的感受。但是，过分的追求参数化外表也引发了不同的声音。中国人喜爱更倾向于货真价实的自然山水，而“山水城市”提供给我们的却是假货。在理想情形下，人工的建筑和自然的山水是应当是相辅相成、对比互补的关系。城市与山水混合带来很多生态上的益处，譬如微气候调节、生态环保、防洪排涝蓄水、生物多样性等。但是，像“山水城市”这样将建筑做成“山水”的形状，并不会产生这些价值。另外，从其艺术处理的手法来说，黑色独石状的巨构物矗立在城市中，这种不协调往往会给人带来深深的恐惧感。这种负面的情绪某些方面说明了现代的先进的参数化造型和建造技术带来的建筑艺术表达和感知上的失败，在这里，参数化建筑技术带来的由外而内的建筑设计理念反而没有和建筑艺术与审美感知好好的联系起来，也没有很好的完成最初设计理念的初衷。

5.2南京国际青年文化中心（南京青奥会议中心）

被誉为建筑界“解构主义大师”的南京国际青年文化中心建筑设计师扎哈•哈迪德常常以设计大胆的造型举世闻名。扎哈•哈迪德（ZahaHadid），1950年出生于巴格达，伊拉克裔英国女建筑师。2004年普利兹克建筑奖获奖者。她的代表作有北京银河SOHO、广州大剧院、香港理工大学建筑楼等。2012年南京国际青年文化中心开工。建筑包括一栋三百多米的六十八层高塔楼五星级酒店、一栋五十八层高塔楼酒店和一栋六层高会议中心。两栋超高层部分共用配套用房。总建筑面积约49万m2。扎哈•哈迪德被誉为建筑界的“解构主义大师”，其中一个重要的原因是因为她独特的喜欢运用曲线的创作方式。她的设计方案“流动感”十分强烈，好似一个有着巨大能量的无重力的诱人空间，在这样的空间里，充满了挣脱地心重力的飞动的空间感。而这种具有魔力的曲线正是运用成熟的参数化建筑设计技术实现的。参数化设计赋予了建筑外表的流动感与曲线的艺术感，在体型上打破了中规中矩的方盒子传统，赋予了建筑艺术的无限可能。而大量的流动型室内空间同时证明，这种建筑设计风格是由外而内、内部空间让步于外部空间的。南京国际青年文化中心同时具有很强的开放性。它的屋顶透明，周边许多地方镂空，它富有动感、外向和灵感。建筑表皮上大小不一、错落有致的开洞与装饰也是参数化设计的成果。这种设计成果虽然不一定先行于建筑其他部分的设计，但是是表达建筑性格与建筑特征重要的外部形象。然而，经过笔者实地的调研走访后发现，在小尺度模型上堪称立体构成在曲线和流动性近乎完美的设计方案，在经过实际建造的成百倍的放大之后，人在正常的人视角度很难感受到方案和模型带来给我们的曲线和流动的美感。这在参数化建筑设计之初很难考虑到。另一方面，巨大的肋状曲线线条在表面材料随时间的老化、变脏之后，反而呈现出来令人不舒服的感受。巨型的曲线、曲面和“流动性”均被巨大的结构构筑物所消解，人能感受到技术的尺度和能量，却难以接受其与建筑艺术与审美感知的生硬联系。

6依托于参数化设计的建筑技术外因理念

6.1史蒂夫•乔布斯剧院（SteveJobsTheater）

英国皇家建筑师学会会员诺曼•福斯特是当今国际上杰出的建筑大师，是“高技派”的代表人物，同时也是第21届普利兹克建筑大奖得主。诺曼•福斯特强调从过去的文化形态中汲取经验，提倡适合人类生活形态的建筑方式。代表作香港汇丰总部大楼、德国议会穹隆等。史蒂夫•乔布斯剧院从外面看是一个6.1m高，直径约50m的玻璃圆筒，大堂的玻璃圆筒结构由四十四个径向面板组成。在一层，整个大堂的空间全部透明、对外清晰可见。该建筑拥有世界上最大的独立式金属碳纤维屋顶，重80.7t，在这里，它似乎毫不费力地漂浮在开放的大厅之上。这44块屋顶面板于迪拜组装完成然后空运至美国加州。屋顶板现场安装，然后将顶作为一个单一的单元抬起安置在玻璃体结构上，是目前世界上最大的玻璃支撑结构。虽然大礼堂从外面看起来不大，但其地下还有4层空间，可以通过两侧的楼梯和电梯前往。展览空间位于大堂中央的圆形区域，即苹果新产品的展示区域。值得一提的是，建筑师通过运用对建筑构件的参数化设计与建筑信息模型等手段，巧妙的隐藏了建筑必备的各种设备与管线，如玻璃面板接缝处的电线，防火设计必备的消防管道等，使得整座建筑浑然一体，优雅而精巧，不仅满足了建筑的既定的科幻版的美感与冲击力，也将对细节的近乎偏执的思考运用参数化技术注入到建筑中，在一定程度上符合了建筑的气质，更难能可贵的是同时呼应了这家科技公司的气质。可谓是一举多得。通过圆筒两侧的楼梯和电梯到达的地下剧场，是苹果公司召开各类商业新闻会和举行各种演讲的地方。每年吸引全球无数目光的苹果新品会，自建筑建成投入使用后，都在这里举行。

7结语

参数化设计技术的快速发展正深刻地影响着当今的建筑设计，随之带来的由外而内的建筑设计理念也得到发展，甚至渐渐被传统建筑思想所接受。然而，正确处理参数化设计技术与建筑设计的关联却需要我们持之以恒的探索和努力。本文通过分析三个国内外著名的建筑创作案例，简要的表明了笔者对参数化与由外而内的建筑设计的态度。在建筑创作中，对外和内的不同方面的追求是相辅相成，互相成就的。在新时期，由外而内的建筑设计要充分寻求先进的建筑技术的支持与协作，充分发挥建筑技术的理性与科学优势。同时，不能陷入参数化设计主导的由外而内的建筑设计与建筑内外和协统一、建筑空间本质等特性背离的窠臼，更不能只是把参数化建筑设计当作建筑师不择手段实现其建筑艺术理想与审美趣味的机械工具。

参考文献：

[1]彭一刚.建筑空间组合论[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[2]孙彤，吉国华.“涌现”思想指导下的数字技术设计实践[J].华中建筑，2018，36(12):30-32.

[3]徐卫国.非线性建筑设计[J].建筑学报，2005(12):32-35

作者：谭智铭 季翔 单位：中国矿业大学建筑与设计学院