地域建筑的復雜性形態設計初探

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地域建筑的復雜性形態設計初探

曾衛，曾一龍

（重慶大學建筑城規學院山地城鎮建設與新技術教育部重點實驗室重慶400045）

當代世界建筑在“復雜性科學研究”的影響下，建筑形態呈現平滑、折疊、混沌的趨勢以及復雜性形態。本文研究的內容是：結合地域建筑文化、技術和環境的多樣性與不確定性，生成相應的多變與多元化的復雜性形態。地域建筑因“時”、“空”不同而具有差異性，形成了地域形態的豐富多變。地域建筑創作的復雜性形態，符合了地域建筑對于創造性的需求，同時解決了過于技術化的非線性建筑觀所缺失的人文精神。本文對山地地域建筑的形態設計也可以起到借鑒作用。

建筑形態;地域文化;非線性建筑;人文精神

1 地域性與復雜性

圖1 艾斯沃斯葡萄酒廠

圖2 西班牙塞維利亞的都市遮陽傘

1.1 地域主義

地域性建筑的理論研究與實踐出現于上個世紀中期，強調建筑與地域的氣候、文化及技藝的聯系，其出發點在于對（早期）現代主義單一發展模式的批判和建筑多元化的時代需求。早在現代主義初期，一些重要的建筑大師如賴特、阿爾托、路易斯·康在其創作中就很有前瞻性地考慮地區性的設計要素。20世紀中期以來，諾伯格舒爾茨(Christian Norberg-Schultz)、佛蘭姆普敦(Kenneth Frampton)及科蒂斯(Willian Curtis)等人不斷倡導建筑創作抗拒國際形式，轉向結合地方傳統。其中佛蘭姆普敦在《在現代建筑及批判的現實》(1982年)、《走向批判的地域主義:抵抗建筑學的六要點》(1983年)以及《現代建筑——一部批判的歷史（第二版）》（1985年）里進一步闡述了“批判的地域主義”的觀點并成為了主流。在地域主義建筑實踐方面，六七十年代以來以博塔、西扎、安藤忠雄、巴拉甘、柯里亞等著名建筑師為代表的建筑師創造了大量作品。

當下的建筑設計及建造方式呈現為多元化態勢，在這種背景下，隨著建筑技術、建筑思維、建筑設計與建造方式的新演變，地域主義融合了新技術、新思維、新模式，出現了一批新時期的作品。如艾斯沃斯葡萄酒廠（圖1）、西班牙塞維利亞的都市遮陽傘（Metropol Parasol）（圖2）等，將地域自然形態、場所精神或地域氣候等地域要素融入了“復雜性”的建筑。

1.2 復雜性的應用

20世紀70年代，以混沌理論、分形幾何學和孤立子理論為主體的非線性科學成立。1991年在東京召開“混沌學對科學和社會的影響”國際學術研討會，與會學者達成共識：在眾多的研究領域里，如數學、物理學、生物學、醫學、地理學、電子工程、土木工程、氣象學，普遍存在混沌特征的現象，幾乎所有可知系統從本質上說都是非線性的復雜系統。

自古建筑技術的飛躍必然出現新的革命，如羅馬的拱卷、中世紀的哥特······到19世紀末有工業革命引導下的現代主義建筑運動。復雜性科學對建筑的影響不但體現在物質技術，而且包含人類的認識觀與哲學觀。基于重新關注人類社會、自然事物相互關系及內在關系，復雜性科學理論和哲學觀逐步應用于建筑領域。

哲學理論中，法國后現代哲學家吉爾·德勒茲(GilleSDeleuze)對建筑影響極為深遠。德勒茲推崇非中心性的、非整體化的、推崇即刻性與偶然性的哲學觀點，而他關于褶子、平滑、圖解、生成等概念的詮釋，直接影響了先鋒建筑師對復雜性建筑的認識。

羅伯特·文丘里在《建筑的復雜性和矛盾性》里對此有一段明確的宣言：我喜歡基本要素混雜而不要“純粹”，折衷而不要“干凈”，扭曲而不要“直率”，含糊而不要“分明”，既反常又無個性，既惱人又“有趣”，寧要平凡的也不要“造作的”，寧可遷就也不要排斥，寧可過多也不要簡單，既要舊的也要創新，寧可不一致和不肯定也不要直接的和明確的……

1.3 地域性與復雜形態的融合

復雜形態建筑在國內已普遍存在，特別是經過奧運、世博等等“建筑大實踐”之后，各種光滑流動、褶皺疊加、扭曲衍生的建筑陸續在各地興建。雖然在當下浮躁的時代背景下，涌現出求新求異的方案設計，但是還是有許多本土的建筑師，對地域性有新理解，融入了非線性的觀念，創作“求實求新”的作品，如劉克成先生設計的陜西富平國際陶藝博物館的疊褶形態（圖3）、李曉東先生設計的福建下石村橋上書屋的整體性思維（圖4）、齊欣先生設計的杭州西溪會館的“穿透曲折”（圖5）等。

建筑師一直嘗試以新方式或借鑒其它領域的成果，由此帶來了建筑創新的活力。建筑的形態存在多個流派、風格、設計方式，更新和融合成為新的趨勢，地域建筑在一批新銳建筑的引領下，積極探索將復雜性融合的新設計方法。

圖3 陜西富平國際陶藝博物館

圖4 福建下石村橋上書屋

圖5 杭州西溪會館

2 二者融合的因素

復雜性科學在多個領域的運用充分體現它具有的廣泛性，在人文藝術領域，其應用主要是認識觀與哲學思維的轉變。許多地域主義新銳的建筑師以非線性的認識觀重新理解地域性，形成地域性與復雜形態融合的建筑實踐。

2.1 數學邏輯

古希臘和古羅馬時期，古典柱式的確立是由數學比例作為基礎的（圖6），其后比例一直代表了建筑的理性。中國從唐宋到明清，古典建筑的結構以所選用的“定制”、“做法”、“法式”確定，官方頒發了“營造法式”（宋）、“營造正式”（明）、“工部工程做法則例”（清），確定構件的取材、形制等。中國傳統建筑具有系統的數學邏輯，因此新興的參數化常常應用于古建領域，例如重慶大學建筑城規學院譚潔研究的以GDL語言在ArchiCAD平臺上進行清代官式大木作的三維參數化設計，構件尺寸和類型可以通過數字化的輸入方式進行三維繪制（圖7）。

復雜性與傳統的數學概念存在著本質的區別，這也體現在古今的建筑差異。近代以來建筑形態更為復雜，建筑結構的數學計算由“簡單”過渡到“非線性”，建筑形態由固定的數學比例到不確定的復雜性，復雜形態是地域建筑發展的新方向。同時數字化技術極大的輔助形態建模、結構計算與生態上的采光、通風、能耗模擬。

2.2 自然要素

復雜性科學的起源與自然科學研究密切相關。牛頓經典力學出現之后，人類的自然觀有了根本的變化，曾經認為宇宙自然界的運行是可以精確計算的。但是量子理論和非線性科學的出現使人類再次更改世界觀，認識到了自然界的復雜性運動。

在這樣的背景下，查爾斯·詹克斯在《遷躍的宇宙中的建筑》一書中提出了“宇源建筑”（Cosmogenic Architecture）的概念，代表由復雜性研究所引發的新建筑風格。他強調：建筑應盡量接近于自然，盡可能使用自然的語匯。地域建筑強調建筑與地域自然條件的聯系，這與詹克斯對復雜性建筑認識是吻合的。

日本建筑師遠藤秀平認為過去的現代建筑是不斷地分為梁、柱子、墻體、地面和天花等各自獨立的個體，然后由不同的建筑師進行重新組合，形成不同的風格和流派，他稱之為“組合性建筑”的線性思維。針對非線性與地域自然要素的結合，他提出了“半建筑風格”。遠藤秀平設計的泡泡游客中心（BubbletectureH）展示了他以“混沌”的方式將建筑與環境形成一個整體。建筑是一體化，沒有區分墻與屋面的界限，而且建筑使用了當地的雪松原木和銹鋼作為主要材料，以曲折的形態與山坡相融合（圖8）。

圖6 帕提農神廟立面的黃金分割

圖7 清代官式大木作的三維參數化設計

圖8 泡泡游客中心

2.3 人文意象

建筑區別于建造，就是其不僅具有物質形態，而且包涵建筑意象。江南園林，居者多為文人豪士，建筑“親易平和”，追求“天人合一”的自然觀；而皇家宮殿建筑，氣勢龐大，色彩華麗，追求“富貴華麗，雄偉壯麗”的情懷。傳統地域建筑常常以符號裝飾，平面構成等具象的方式，演繹地域文化與場所文脈。而復雜性形態還強調對非建筑的意象抽取，設計更注重地域人文的本源，以抽象的方式進行人文的提煉。

劉克成先生設計的賈平凹文學藝術館位于西安建大校園的一處歷史地段，建筑原為一處“L”形舊樓。設計者考慮了場地的延續，將原為建筑的磚混結構與古樸的墻面極大限度的保留與延續，新作選用混凝土、鋼材與玻璃以樸素的灰色和原建筑形成“古今對話”的方式。對于建筑的新功能即文學藝術館，設計者以創造性的新穎方式理解：光影成為了設計的重點，建筑東南面有一曲折的“光廊”，白晝隨著日照角度的變化，建筑光影呈現了豐富的動態，這是設計師對于詩意的理解；基于中國人文的自然情懷，混凝土飾面以天然的柱子作模板，鑄造自然的紋理。（圖9）

圖9 賈平凹文學藝術館的復雜形態與室內光影

2.4 技藝的演化

傳統技藝是地域材料在設計師與工匠經過長時間運用方式的累積，既是對當地生態資源的可持續運用，也蘊含了地域性的文化和技術經驗。傳統技藝的對應方式有技藝的裝飾化、技術的改良和技藝的演化。其中，技術的演化是動態地考慮地域性隨著空間與時間變更的延續。

例如皮亞諾設計的芝貝歐文化中心，建筑形態來源于當地的傳統“棚屋”，但并非復制品。為了地域形態的延續，同時解決當地炎熱潮濕的氣候影響，針對日照、通風的要求，建筑設置了雙層表皮的結構：外層為豎向骨架與橫向百葉，既遮陽又透風；內層上下位置玻璃則根據不同情況選擇開啟與關閉。基于建構的考慮，建筑采用了鋼節點與木頭并置結構，以現代技術方式表達了地域技藝特征（圖10）。

圖10 芝貝歐文化中心的外形與當地的棚屋

3 地域建筑的復雜性形態生成策略

旋轉、扭曲、折疊、分形、混沌幾何觀所形成的光滑、弱形式、動態的復雜性形態以新秩序打破傳統的建筑范式。復雜形態生成與地域要素的關聯系統簡化理解則為下圖：地域要素以“輸入內容”的形式進入“生成過程”，得出結果。

3.1 圖解生成

“圖解”不僅是思維表達方式，更是設計方式，德勒茲稱之為“抽象的機器”，是圖示化的思維邏輯推導。索默爾認為，由于“圖解”在形式和字詞之間運行，所以它既是一種處理機制，也是一種形式投影。“圖解”說明的是一種行為過程而不是表現一種結果，在這個意義上，圖解是一種虛擬工具而不是真實工具，是一種建造某個虛擬建筑的方式。

埃森曼設計的加西利亞文化城方案經過圖解策略生成：底圖是古老的圣地亞哥市中心平面，然后疊加地形等高線、規則網格。新舊諸元素的轉換過程，艾森曼稱為同步“基底”（Matrix），相互置換并重新配置于該曲面中。類似于航海繪圖所使用的墨卡托投影，屋頂形態以圖解的形態和地域性材料“復原”地貌，建筑具備了古城的肌理與地貌特性的復雜形態（圖11）。

圖11 加利西亞文化城的圖解與結果

3.2 模擬生成

老子說：“人法地，地法天，天法道，道法自然”（《道德經》）。模擬也是建筑形態設計的初衷之一，隨著技術和文明的發展，對復雜性形態的認識對此產生了重要的影響。如仿生形態，以自然界的動植物作為形態原型；還有查爾斯·詹克斯提出的“地形建筑”（Landform Architecture）模擬大地山川形態。而在地域性建筑中，也以地域性場地、物為模擬原型。

在張利先生的金昌市文化中心設計中，氣候適應性與地域性表達作為出發點。考慮到金昌地區特有山形環繞建筑，西南立面結合冬季采光與取暖的需要，采用縱向的玻璃幕墻。墻面模擬山形肌理，分碎、傾斜，形成“似山而不是山”的效果（圖12）。

圖12 金昌市文化中心外立面與金昌地區典型山形

在劉克成先生的陜西富平國際陶藝博物館設計中，形態設計借鑒地域特色的窯爐，并且對“窯爐原型”進行二次創作即“找形”。“窯爐原型”經過扭曲與層疊，形成半徑縮放的形式動態。建筑的細膩與粗曠結合的風格呼應了陶藝主題，動態的“神秘”空間適合藝術展覽的需求（圖13）。

圖13 陜西富平國際陶藝博物館工作模型與室內照

3.3 拓撲生成

拓撲是19世紀開始，用于對數學分析，主要是空間和形狀的連續性，然后又推廣到了形態學、地形學以及后來的計算機圖形學。拓撲變形過程中的圖形稱之為“同胚自同構體”（homeeomorphism），拓撲的過程即形態結構特征延續的過程。建筑形態的拓撲實現了由簡單（規則）向復雜（非線性）的延續性演化，先鋒建筑師以地域性的原型出發，得到弱形式、光滑、動式的形態。

戴衛·奇普菲爾德設計的杭州九樹公寓，場地位于山坳與開闊平地的交界處，設計的初衷由此而發：滿足所有建筑的具有通暢視線；合理的鄰里公共空間；建筑對山形的呼應。因此設計采用棋盤間隔的布局方式，然后這個方正格局拓撲到地形中，形成了順應場地與設計初衷的新格局。盡管后者布局曲折“凌散”，而拓撲建構特征依然保留（圖14）。

圖14 杭州九樹公寓布局演化與建筑照片

3.4 參數化生成

參數化的含義包括參數化設計與參數化建造，在我國，計算機數字控制（CNC）制造水平并不發達，復雜性形體的建造水平有限，因此在設計階段的參數化則考慮更多的建造過程的實施及參數化的建構。軟件作為設計的輔助工具，參量的關系編輯成為了設計的方式與邏輯。

在袁烽先生的“綢墻”設計中，墻體的紋理原型與原舊建筑的功能緊密相關的綢、綢紋的光影形成黑白灰的韻律，韻律的灰度就是原型的參量。以混凝土砌塊的轉角為參量，轉角的大小與灰度關聯，于是形成了附有韻律的“綢墻”。基于韻律與砌塊的地域屬性，復雜性的建筑外形產生傳統的歸屬感（圖15～圖17）。

4 結語

圖15 “五維空間”創意產業園的綢墻建筑

圖16 綢墻的韻律

圖17 韻律的參數化過程

復雜性建筑并不代表形式主義，其本質如康先生在《建筑·空間·形態——建筑形態研究提要》所述的“人與建筑、建筑與社會、建筑與技術、建筑與藝術、建筑與文化、建筑與環境特別的形態研究”、“一種大范圍的關系的研究”。地域建筑與復雜性形態的融合是當下建筑實踐的主流之一，這對于中國文化的本土情懷與社會的革新是一種“求實與求新”的選擇。面對全球化運動的盛行，地域性并非與之對立，二者的對話才是合理方式。

[1]劉克成.陜西富平國際陶藝博物館[J].城市環境設計，2010，(07).

[2]劉克成.賈平凹文學藝術館[J].城市環境設計，2010，(07).

[3]袁烽.綢墻柔軟的建構實踐[J].時代建筑，2011，(02).

[4]李曉東.橋上書屋[J].住區，2011，(02).

[5]齊欣.西溪會館[J].住區，2011，(02).

[6]遠藤秀平.泡筑H[J].城市環境設計，2011，(07).

[7]加利西亞文化綜合體[J].世界建筑，2004，(01).

[8]張利.金昌市文化中心[J].城市環境設計，2010，(11).

[9]雷偉.傳統檐廊空間在當代豎向集合住宅中的適應性表達[J].華中建筑，2009，(03).

責任編輯：余詠梅

On Architectural Design Patterns in Regional Complex Morphology

With the affection of Complexity Scientific Research,new tendencies keep emerging in the present architecture world.This article studies how to combine regional culture,technology&environment with Complex Morphology Generation.Regionalism Architecture means different styles in both different places and in periods,which make a great variety of morphologies.Complex Morphology applied in Regionalism Architecture,therefore,can meet the demand of creation and innovation,solving an overall problem of losing humanistic spirit concerning technical nonlinear architecture.The mountainous area of architectural design patterns introduced in this paper can thus be of valuable references to the technicians concerned.

regionalism architecture;complex morphology generation

TU2

A

1671-9107（2012）03-0001-06

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.3.001

2012-02-29

曾衛，男，重慶人，教授，碩士生導師，研究方向為城市規劃與設計、山地建筑與環境。曾一龍，男，福建人，碩士研究生，研究方向為建筑設計與理論。