非線性思維下當代建筑界面場地景觀適應策略

王 班

場地景觀如何與自然、城市及建筑的有機融合、土地資源如何有效的利用及用地的地脈如何延續,不僅是對現今建筑如何生態式的與場地作用的要求,同時也是滿足人們回歸自然的心理需要的重要方式。隨著非線性、復雜科學的發展及其在建筑領域的滲透與轉換以及數字化技術的發展與應用,為在建筑界面層面適應場地景觀環境提供了新思路與方法。

1 非線性思維以及非線性思維下建筑界面的內涵

非線性以及非線性科學、復雜性以及復雜系統是在對自然界新的認識的基礎上發展出來的。非線性科學中研究體現了非線性系統的實質:系統內在部分子系統或者全部子系統之間的非線性相互作用產生的非疊加效應形成了系統動態演化過程的多樣性與多尺度性[2]。復雜性、復雜系統乃至復雜性科學是在非線性系統的研究以及非線性科學的發展基礎上進一步發展形成的。復雜系統是由眾多存在復雜相互作用的組分(或子系統)組成的,系統的整體行為不能由其組分的行為(功能或特征)來獲得[2]。

“非線性建筑”也是當代建筑學界在此相應的科學基礎上出現的新的概念。1997年,查爾斯?詹克斯在英國 AD雜志第 129期上提出:“非線性建筑:新科學=新建筑?”[3];后現代哲學家吉爾?德勒茲(Gilles Deleuze)的去中心學說、推崇即刻性與偶然性的觀念為非線性建筑找到思想依據[4];清華大學徐衛國教授在其《涌現》一書中對德勒茲主要思想從三個方面進行了主要概括,同時為非線性建筑進行了定義[5]。非線性建筑形態內涵中,建筑形體的非線性形成方式是其本質,這也是非線性建筑形態區別于傳統的對建筑形體控制設計方式下形成的曲線式建筑形體的本質所在(見圖1)。

從對非線性自身的概念及其特征分析與對已有的非線性建筑的概念與哲學思想分析可看出,“非線性”建筑界面實際上是在非線性思維方式下的建筑界面的幾何表現特征和形成方法與過程的概括表達,是借用非線性及非線性系統的概念,根據建筑界面自身的特性,在建筑形態領域的轉化。非線性建筑界面的內涵為:設定建筑界面系統的組成要素、要素的行為方式與行為范圍以及要素間的相互關聯規則,在外界環境影響因素的作用下,引起建筑界面系統組成要素的行為,通過要素間的關聯作用自下而上的演化形成具有多樣可能性的建筑界面為非線性建筑界面。

場地資源適應的非線性建筑界面策略主要體現在運用自身組成構件與場地景觀形成復雜的相互作用方式,用一種類似自然形態的表皮擬態的方式,融入并重新塑造了場地景觀。類似自然形態的擬態策略,通過控制建筑界面組成構件的材料景象反射性能、自身的大小、反射角度、凹凸程度等參數控制,使建筑界面具有復雜的行為能力,通過形成的差異化反射或者復雜肌理與周圍場景融為一體。這種融入環境的方式并不是對外界場景的簡單反射或模擬,而是在保持建筑自身個性的前提下,形成對建筑與場地景觀共同構筑的新場景的新的塑造與詮釋。

2 非線性思維下建筑界面的場地景觀適應策略

2.1 建筑界面的組成構件差異化反射與場景的融合及塑造

具有一定反射性能的材料構件形成的建筑界面對環境場景形成鏡面反射,周圍環境為塑造場景的主要因素。不是線性關系的直接反射,而是通過與外界場景建立相應的關聯性,通過反射面角度的不同與材料反射性能的差異,將周圍不同環境片斷式差異化的映射到同一建筑界面組成構件上,在這樣構成的整體建筑界面上形成與其周圍環境相似但不相同的新場景。其中主要控制的參數有材料的反射性能、透過方式、組成構件的反射角度,構件的大小、形狀(見圖2)。

1)玻璃材料具有反射與透射同時兼顧的性能。赫爾佐格與德梅龍在瑞士設計的帕特里亞保險公司總部的辦公樓的外界面,具有反射性能的玻璃窗單元具有多個朝向角度,使經玻璃窗映射后在建筑外界面上形成了與其周圍場景相似但不相同的場景。建筑界面以建筑與周圍場景自身對新場景進行了新的詮釋,在其融入到新場景中的同時,保證了自身的獨特個性。

2)運用不透明反射材料組成建筑構件以及建筑界面構件之間的縫隙,使穿透部分的建筑界面與其差異化反射的建筑界面部分形成復雜的景觀作用,使建筑界面與場景的相互融合并對其產生新的塑造。加拿大魁北克國際歡慶公園中(Inter-national Garden Festival),通過設置一種不破壞森林的臨時性裝置,為人們提供一處既可觀賞景觀,同時又不破環景象的場所。具體設計一系列具有反射性能的鋼板間隔式的組合在一起,墻體通過不同角度的鋼板反射周圍景觀,墻體上的空洞成為人們觀賞景觀的窗戶。這樣建立了參觀人員可以觀看與拒絕被看的關系,使人們在景觀中消隱,保持了景觀的完整性。

2.2 建筑界面肌理的復雜性塑造與場景的融合及塑造

通過建筑界面肌理的復雜性塑造對場景的模擬是對場景中的主要元素分析、轉換、再生成建筑界面的方式達到和環境的一體化,體現非線性的內涵(見圖3)。

建筑界面的肌理塑造可分為抽象表現與具象應用兩個方面:

1)抽象表現。赫爾佐格與德梅龍在美國加利福尼亞新德楊博物館的設計中,其建筑界面采用了穿孔板,穿孔鋼板的反射性決定了對場景映射的程度,同時對孔洞的密度、大小、凹凸程度的控制不僅決定了建筑內視線遮擋與透光率,即控制建筑界面的通透性,也形成了與周圍環境關聯的抽象肌理,使建筑具有了與環境融合的性質。2)具象表現。通過對場景元素的分析,從中選擇一個具有融入場景性質的材料元素作為建筑界面要素的組成部分。與直接植物綠化界面或者覆土界面本質的區別是,通過對該材料性能的分析與人工加工相結合形成的組成要素為一個與外界具有關聯性并具有一定相應的行為能力的構件,不但反映了該材料的性質,更可以控制該要素的性能參數。

2.3 建筑界面的虛實交互與場景的融合及塑造

建筑界面是通過將建筑界面像素化,即建筑界面分解或設置許多單元體,每個單元體為一個像素,通過對其控制感應,使建筑界面呈現相應的圖案或影響,根據場所的需要相應發生變化,達到與場所互動的效果。界面通過這種方式與場所融合、互動,與以往策略最核心的區別在于:通過數字媒體技術與智能技術在建筑界面的運用,建筑界面不僅可以模擬真實的物質世界,包括具象的場景、空間、與自身無關的界面肌理等來消隱自身,達到與環境融合;同時具有與場所互動的能力,一方面,可以隨場所需要,轉化界面表達,呼應外界場所的變化,另一方面可以通過界面由內而外或由外而內的表達傳遞信息,使內部空間與外部空間產生聯系(見圖4)。

1)媒體墻:像素媒介化的建筑界面與場所的互動。

格拉茨美術館的媒體墻是以可控的像素為基礎,將 925盞圓形氖燈源均布在有機建筑界面之下。這些燈將整面復雜的曲線玻璃幻化成了一面 45m寬、20m高的低分辨率黑白顯示屏。計算機控制墻體燈光的強度,使墻面可以被投射上各種圖形和簡單的動畫。媒體墻使建筑本身成為信息的發生器,而媒體墻也成為傳播藝術信息的“交流膜”,并為城市提供了一道獨特的風景。

2)超表皮:復雜智能化建筑界面對場景的營造與互動。

坐落于伯明翰劇場的一種可動的建筑表皮被稱為“靈動的超級表皮”。超表皮由許多小的金屬片組成,每個金屬片背后有一根可水平伸縮的桿件,兩者共同形成了超表皮的組成構件。構件與電腦調節裝置連接,在計算機系統的控制下,構件對外界環境的反應與適應,以及構件之間的關聯性使整個界面具有復雜的行為能力,模擬出表情復雜的動態效果,反映環境的復雜變化。

3)賽博空間:虛擬現實式的建筑界面對場景的營造與互動。

2000年遠東國際數碼建筑設計首獎作品是名為信息地圖(i-map)的博物館設計。i-map通過探討軟件、硬件、空間三者的關系,使參觀者像超文本鏈接一樣選擇自己的主題,仿佛巡游在三維空間的網站之中。虛擬的展示環境會隨著參觀者的認知而改變,一個矩形的空間可以體驗成圓的。同時,通過虛擬影像疊影到建筑實體墻面,會創造出新的空間體系。

3 結語

對非線性的概念、非線性系統特性、非線性科學研究內容以及復雜系統與非線性系統關系的了解和分析從哲學層面、思維層面、方法層面為建筑界面適應場地景觀的設計打破以往思維的限制提供了思路源泉,從建筑界面的組成要素、要素的行為方式、要素之間的關聯方式的設定以及建筑界面的組成要素與場地環境進行相應的關聯,并可結合當代數字化智能技術與虛擬技術,形成與場地景觀環境相適應的新策略,為在建筑界面層面適應場地景觀環境提供了新思路、新天地。

[1] 陳同興,張季謙.非線性物理概論[M].合肥:中國科學技術大學出版社,2010.

[2] 李士勇.非線性科學與復雜性科學[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2006.

[3] 徐衛國.褶子思想,游牧空間——關于非線性建筑參數化設計的訪談[J].世界建筑,2009(8):89-98.

[4] 徐衛國.非線性建筑探索[M].北京:中國建筑工業出版社, 2006.

[5] 徐衛國.非線性建筑設計[J].建筑學報,2005(12):101-105.