福州濱水建筑空間非線性設(shè)計研究意向的形成

【摘 要】基于建筑非線性設(shè)計近年來國內(nèi)外的研究成果，擬進(jìn)一步研究城市濱水建筑在水文化及水空間環(huán)境背景下的建筑設(shè)計問題，強(qiáng)調(diào)濱水建筑非線性設(shè)計的內(nèi)外互動及過程設(shè)計原則，從中得出建筑空間在城市濱水區(qū)的有機(jī)生長方式。在此基礎(chǔ)上，再具體結(jié)合福建福州獨(dú)特的“江-河-湖-海”四位一體的城市自然水環(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)行濱水建筑空間非線性設(shè)計問題的研究。綜述了國內(nèi)外的研究動態(tài)及其研究取向的選擇，結(jié)合福州濱水建筑環(huán)境的現(xiàn)狀，厘清研究意向，明確擬解決的問題，明確擬達(dá)到的目標(biāo)，為研究工作的全面展開奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】濱水；建筑空間；非線性；設(shè)計；意向；福州

The nonlinear design of the waterfront building space to form the research intention in Fuzhou

Zheng Wei-feng，Shen Zhi-hui

(Traffic College of Fujian Agriculture and Forestry University Fuzhou Fujian 350002)

【Abstract】In recent years， based on building non-linear design of the research results at home and abroad， to be further studied in water culture， urban waterfront building and the water context of space environment， architectural design， emphasizing non-linear design of the waterfront building and process design principles and external interactions ， drawn from urban waterfront building space in the organic growth pattern.On this basis， then the specific combination of Fuzhou's unique “River - River - Lake - Sea” four in one of the characteristics of urban natural water environment， the waterfront building space of nonlinear design problems. Reviewed the research development and research at home and abroad orientation options， combined with state of the environment in Fuzhou waterfront buildings， intended to clarify the study， a clear problem to be solved， a clear objective to be achieved for the study lay the foundation for the work in full swing. Research.

【Key words】Waterfront;Building space;Nonlinear;Design;Intention;Fuzhou

1. 引言

建筑非線性是以20世紀(jì)60年代以來的非線性科學(xué)：分形幾何、拓?fù)鋷缀蔚葹槔碚摶A(chǔ)，以德勒茲的相關(guān)哲學(xué)思想，如：游牧思想、逃逸線等為媒介，以20世紀(jì)哲學(xué)家吉爾.德勒茲、利奧塔、雅克·德里達(dá)等人的去中心性、模糊理論、混沌學(xué)、耗散結(jié)構(gòu)理論、非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)分析、新陳代謝為主要思想，指導(dǎo)建筑創(chuàng)作思想、過程和方法探索。

建筑非線性設(shè)計理念作為最前沿的科學(xué)理論，正改變著人們的世界觀與思維模式，將成為當(dāng)今信息社會的標(biāo)志。建筑非線性設(shè)計方法在城市濱水建筑空間設(shè)計中的實(shí)踐，是塑造特色城市空間的可資研究應(yīng)用的重要指導(dǎo)方法。國外有眾多的濱水特色城市，我國也不例外，如：福建福州地處中國東南沿海，閩江下游沖擊平原，城內(nèi)河湖縱橫，形成了福州獨(dú)特的“江-河-湖-海”四位一體的城市自然水環(huán)境，做為中國的歷史文化名城，千百年來的積淀形成了其富有地方特色的城市濱水空間及特色水文化。2010年12月31日，福州市與重慶市、天津市同時摘得首批“中國溫泉之都”稱號，福州市也是第一個榮膺“中國溫泉之都”的省會城市。在城市建筑空間設(shè)計中如何處理好建筑與城市水環(huán)境的關(guān)系，彰顯這種以水為特色的城市名片，是必須研究的。

2. 研究的取向選擇

建筑非線性設(shè)計強(qiáng)調(diào)生成中的“過程設(shè)計”方法，即重視各種影響設(shè)計的參數(shù)量的相互作用，并通過分析研究過程，讓建筑形態(tài)自然浮現(xiàn)，這樣將作為“結(jié)果”的建筑轉(zhuǎn)化成了作為“過程”的建筑，體現(xiàn)了自下而上的設(shè)計思想，因而生成的結(jié)果再不會有模仿或再現(xiàn)，而具有唯一性。

建筑非線性的研究近20年來在國際范圍內(nèi)一直在進(jìn)行著。，國際研究的重點(diǎn)主要集中在理論形態(tài)如建筑非線性的歷史、分型理論、拓?fù)鋵W(xué)、混沌學(xué)等方面和一定的建筑實(shí)踐方面。研究表明建筑非線性在建筑形態(tài)、空間上具有復(fù)雜化、動態(tài)化、多元化的趨勢。但是，目前絕大多數(shù)研究主要還是針對建筑單體從個體的角度進(jìn)行，周邊環(huán)境對建筑的非線性控制要素至今尚無一定的分析，主要原因是人們對建筑非線性的理論體系尚缺乏深刻的認(rèn)識，沒有形成較成熟的理論基礎(chǔ)，同時缺乏對環(huán)境意識的共同關(guān)注，對材料力學(xué)性能的研究、對計算機(jī)輔助建筑設(shè)計的研究，這也嚴(yán)重阻礙了建筑非線性的發(fā)展。這種研究思路的單向性使得建筑非線型的碎片化以及形式的爆炸似乎與傳統(tǒng)的城市肌理形成激進(jìn)的對比，并且和其它的建筑也較難形成很好地聯(lián)系以共同構(gòu)建出明晰的公共空間。因此，如何進(jìn)一步融入到環(huán)境中，是此類建筑要面對的課題，已成為建筑設(shè)計中急需解決的關(guān)鍵和熱點(diǎn)問題。

作為福州城市名片的重要組成要素之一、福州城市之“眼”的濱水空間，它的建筑的有機(jī)生長就成為福州新、舊兩區(qū)濱水空間一體化、福州城市空間特色繼承和發(fā)展的重要因素。同時福州氣候溫暖濕潤，地貌復(fù)雜多樣，樹木數(shù)量、種類繁多，位居全國前列。基于當(dāng)今福州城市建筑空間與其城市水環(huán)境關(guān)系存在的不足，運(yùn)用最前沿的建筑非線性科學(xué)理論，以開放、能動的科學(xué)思維，，將建筑非線性與福州山水文化有機(jī)結(jié)合，以福州濱水外部環(huán)境的作用機(jī)制和控制要素層面為切入點(diǎn)，探索一定地域下環(huán)境與建筑的非線性定性與定量關(guān)系，揭示環(huán)境要素在福州濱水區(qū)的動態(tài)積累規(guī)律，尋找環(huán)境優(yōu)先的福州城市濱水建筑非線性動因與機(jī)理，以更好地構(gòu)建福州山水城市、支持海西建設(shè)，同時填補(bǔ)理論空缺、提供實(shí)踐參考。

3．研究動態(tài)

建筑非線性是當(dāng)代建筑設(shè)計研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一，由于調(diào)查要素多，周期長，要素變動性較大，相關(guān)數(shù)據(jù)研究比較復(fù)雜，因而，相關(guān)研究是從理論分析開始的。

3.1 國外方面。

國外相關(guān)建筑非線性理論研究起步早，主要集中在以下方面：在非線性領(lǐng)域［1，2］ ，認(rèn)為一個線性系統(tǒng)是通過兩個重要的假設(shè)來定義的。其一是有關(guān)線性因果關(guān)系的假設(shè)，即原因和結(jié)果是按比例相關(guān)的。相反，非線系統(tǒng)表現(xiàn)為相互間的因果性與整體性。在一個非線性系統(tǒng)中，因果之間的關(guān)系是不對稱的，所以，初始條件中一個微小的變化或干擾可以導(dǎo)致一個不成比例的巨大變化。一個非線性系統(tǒng)還假設(shè)，整體并非其各局部屬性的總和非線性關(guān)系作用時表現(xiàn)為各種形狀的曲線，比如二次函數(shù)、三角函數(shù)等都是非線性的。在建筑領(lǐng)域，Robert Venturl認(rèn)為［3］ 出色的建筑作品必然是矛盾的和復(fù)雜的，而不是非此即彼的純凈的或簡單的。意義的豐盛勝于簡明，甚至雜亂而有活力勝于明顯的統(tǒng)一；認(rèn)為對于建筑復(fù)雜性問題的關(guān)注是源于一種對現(xiàn)代主義簡單化與直線式思維的邏輯的反叛；英國建筑評論家Charles Jencks）［4，5］ 認(rèn)為非線性建筑是一種連續(xù)流動狀的形體，這種形體作為結(jié)果來自于對建筑性能及周邊環(huán)境因素的分析，通過提練和綜合，將各種影響因子從概念發(fā)展到形象，作為建筑的最終形體，由于影響的因素是復(fù)雜的，建筑的形體也必然是不規(guī)則的。其余的學(xué)者也通過對建筑非線性的理論研究總結(jié)出幾個特點(diǎn)［6-16］ ：建筑應(yīng)接近自然并使用自然語匯；建筑應(yīng)反映宇宙的本質(zhì)；建筑反映系統(tǒng)的層次性、多價性和復(fù)雜性；通過拼貼并置等手法實(shí)現(xiàn)建筑的多樣性；建筑要反映時間性， “進(jìn)步的混亂”，實(shí)際上是指一種合乎時代發(fā)展的、以非線型設(shè)計為中心的美學(xué)理念，這種理念摒棄膚淺的秩序與和諧，追求高科技的“笨拙”和美麗的“混亂”。

國外在建筑計算機(jī)輔助設(shè)計方面，除了之前應(yīng)用很廣的CAD、CAE、CAM，1975年為了滿足工業(yè)界進(jìn)一步的要求，美國ysacruse大學(xué)的vesrprliel首次提出有理B樣條方法。后來由于Pigel和Tiner等人的功績，使非均勻有理B樣條NURB方法成為現(xiàn)代曲面造型中最為廣泛流行的技術(shù)。這種技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)在于［17-19］ 其非線性：圓弧段的曲線受圓心位置和半徑的影響，其變化不是等比例和互動的非線性關(guān)系，曲線由多個相關(guān)的參數(shù)通過微積分計算來調(diào)節(jié)。這樣的結(jié)果是:控制點(diǎn)帶來變化，但曲線卻不通過控制點(diǎn)；方向性的作用使曲線產(chǎn)生的弧型有張力和動態(tài)的因素；因?yàn)閰?shù)的變化是一組相關(guān)的變量，局部的改變會波及到控制點(diǎn)周圍的區(qū)域，因此曲面具有連續(xù)性。這對非線性建筑設(shè)計來說是目前最佳的數(shù)學(xué)模型選擇。

另外，在建筑設(shè)計方面，也有相當(dāng)一批建筑師正以自己的理論和實(shí)踐將這股潮流的影響擴(kuò)大，尤其是國外建筑，他們包括OMA、MVRDV、UN Studio、FOA、Greg Lynn等建筑師和事務(wù)所，建筑實(shí)踐取得了一定的成果［20-23］ ，設(shè)計了很多優(yōu)秀作品。如格萊格·林（GregLynn）的胚胎住宅、FOA 的日本橫濱港國際候船室（Yokohama International Port Terminal）、漸近線（Asymptote）的荷蘭水上碼頭（Hydra Pier）、聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)工作室（UN Studio）的斯圖加特奔馳博物館、美國的父母住宅、日本的魚餐廳等。

3.2 國內(nèi)方面。

國內(nèi)對非線性建筑的研究才剛起步，只有一些比較概念性的文章。清華大學(xué)建筑學(xué)院的徐衛(wèi)國教授在這領(lǐng)域，做了比較多地工作［24-28］ ，并將非線性建筑設(shè)計列為清華大學(xué)三年級建筑設(shè)計課題之一。他認(rèn)為建筑受非線性科學(xué)的影響，已開始擺脫規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)幾何形體的枷鎖，走向非線性的發(fā)展道路。認(rèn)為在形態(tài)上非線性建筑是一種連續(xù)流動的形體，建筑形體的形成是對各種復(fù)雜因素的設(shè)計研究過程的結(jié)果體現(xiàn)，同時非線性建筑在設(shè)計及建造上充分依賴計算機(jī)軟件技術(shù)。在此影響下，湖南大學(xué)魏春雨教授在“魏春雨營造工作室2008年度作品展”［29］ 上為到場的200余名師生和省內(nèi)建筑設(shè)計界同行做了主題為“新地域主義探索”的報告。通過對地域主義的理論發(fā)展歷程做詳細(xì)介紹和分析，提出了如何在設(shè)計中體現(xiàn)“中國味”和“湖湘味”的見解，指出從歷史、鄉(xiāng)土和民族三個方面去看待地域主義，并以石，土，荒，麓，澤，丘等為主題彰顯出本土建筑設(shè)計師對湖南城市規(guī)劃、建筑設(shè)計領(lǐng)域中所涉及到的自然、生態(tài)、文化、科技等地域性的理解與尊重。

其余學(xué)者［30-42］ 也分別從建筑非線性歷史、相關(guān)科學(xué)理論方面，結(jié)合方案構(gòu)思、內(nèi)部功能確定、圖解表達(dá)、結(jié)構(gòu)形成、形體確定等進(jìn)行了建筑非線性設(shè)計方法的有益探索。

相對而言，國內(nèi)建筑非線性的設(shè)計作品較少，主要有：2008年，扎哈設(shè)計的廣州歌劇院，兩塊珠江之遠(yuǎn)古天石，是國內(nèi)第一座運(yùn)用隱喻的非線性建筑實(shí)踐項目； 2006年，中國建筑師馬巖松和YOSUKI首次通過國際公開競賽贏得的“瑪麗蓮·夢露大廈”設(shè)計權(quán)，標(biāo)志著新一代的中國建筑師已經(jīng)開始了創(chuàng)意中國的時代，方案在滿足功能要求的前提下，強(qiáng)調(diào)建筑使用空間的非均值化、外觀造型的簡潔和多變的韻律；2008年，清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院設(shè)計的武鋼博物館［43］ ，幾乎全部“武鋼造”，包括鋼筋混凝土中的鋼筋、地面上的螺紋鋼板、各種鋼鐵門窗等，應(yīng)用非現(xiàn)象的設(shè)計手法，反映企業(yè)性質(zhì)、歷史、工作流程，室內(nèi)結(jié)合中國傳統(tǒng)園林的超三維空間設(shè)計、鋼板、石材等多元化材料的運(yùn)用、視覺空間停泊點(diǎn)的多維設(shè)計也成為成功之作。另外還有清華科技園創(chuàng)業(yè)大廈內(nèi)的工作室和邯鄲商業(yè)大樓國等幾個項目也不同程度的采用了非線性設(shè)計手法。其余大量的國內(nèi)學(xué)者都是對國外非線性建筑的評析［44-46］ ，通過借助分形學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)理論，從設(shè)計構(gòu)思、空間、形體等方面，分析非線性流體式整體設(shè)計語言的主要特征要素，解讀利勃斯金設(shè)計的猶太人博物館、解讀扎哈. 哈迪德當(dāng)代藝術(shù)博物館和臺中大都會歌劇院兩個競賽方案設(shè)計語匯等。

綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者在建筑非線性的研究方面取得了不同程度的研究成果，但由于建筑的非線性研究理論體系和材料性能、輔助設(shè)計技術(shù)的限制，以及不同建筑文化背景的影響，對建筑非線性的研究主要體現(xiàn)在造型藝術(shù)上，建筑師憑著對自然的感悟，將非線性語匯運(yùn)用到設(shè)計中，體現(xiàn)出自由的造型、復(fù)雜靈動的空間，多數(shù)是無意識的運(yùn)用，并非真正的非線性設(shè)計，對影響建筑設(shè)計變動要素的規(guī)律性研究、建筑材料的多元性如木材的研究、非線性建筑的地域文化研究較少，因此，本課題擬將國外建筑非線性成功經(jīng)驗(yàn)與福州水木資源豐富的現(xiàn)狀相結(jié)合，從建筑非線性的基本特點(diǎn)出發(fā)，借助NURB、CAM等計算機(jī)輔助設(shè)計，研究中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)在建筑非線性中的繼承性使用，研究福州濱水環(huán)境變動要素的影響，因此在研究方法上也有一定的創(chuàng)新性。

4. 結(jié)束語

城市濱水建筑空間設(shè)計在體現(xiàn)建筑與水環(huán)境關(guān)系方面應(yīng)用這種內(nèi)、外互動的非線性的過程設(shè)計方法具有其必要性和現(xiàn)實(shí)可能性。城市特色往往首先體現(xiàn)在城市獨(dú)特的自然環(huán)境特色，尊重城市自然環(huán)境特色的建筑空間設(shè)計，是彰顯城市特色的重要設(shè)計理念。因此，城市濱水建筑空間的非線性設(shè)計方法，是彰顯城市濱水環(huán)境特色，進(jìn)而形成城市特色之可行的設(shè)計方法。

我國多數(shù)濱水特色城市近年來發(fā)展變化迅速，福州也不例外，福州的城市建設(shè)和城市擴(kuò)張，使福州特色城市濱水空間的“顯露”與“保護(hù)”，濱水建筑空間在城市空間結(jié)構(gòu)中的起、承、轉(zhuǎn)、接之關(guān)系問題成為亟待研究與解決的課題。應(yīng)用非線性建筑設(shè)計方法是解決這類問題的有效途徑。

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