面向未來元素的盧浮宮建筑重構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究

■蔡嘉奕 Cai JiaYi

(澳門科技大學(xué)，中國(guó)澳門 999078）

在大導(dǎo)向的視野下，文章圍繞以基于一種迭代參數(shù)化設(shè)計(jì)算法的研究方法探索，以3D模型的結(jié)構(gòu)式訓(xùn)練去構(gòu)造建筑的基本形態(tài)，通過給定的結(jié)構(gòu)形式。去尋找更多的不規(guī)則圖形的演變方式，可視化整個(gè)解決方案空間，因此，本文章可延伸的方向都十分的靈活，并且選址了盧浮宮金字塔建筑重構(gòu)研究作為本次的設(shè)計(jì)運(yùn)算專題，大金字塔作為盧浮宮博物館的主入口，由美籍華人建筑師貝聿銘設(shè)計(jì)，于1989年建成，已成為巴黎的城市地標(biāo)。通過國(guó)際建筑設(shè)計(jì)大師貝聿銘先生建造的未來元素的玻璃金字塔，并不僅僅局限于復(fù)雜的形態(tài)，而是運(yùn)用的幾何形式去展現(xiàn)，包括建筑整體大輪廓造型，以及運(yùn)用大量的玻璃元素去打造整體建筑，同時(shí)設(shè)計(jì)人員選擇和控制不同的建筑細(xì)節(jié)與大體上的設(shè)計(jì)也有更多的策略。

1 盧浮宮建筑前期調(diào)研

1.1 概述

盧浮宮金字塔(Pyramide du Louvre)區(qū)域位于巴黎主庭院拿破侖庭院，構(gòu)造由大量的玻璃與金屬切割形態(tài)構(gòu)成的金字塔形式的地標(biāo)，周圍三個(gè)小的主要入口為盧浮宮的人流動(dòng)向區(qū)域，由美籍華人建筑師貝聿銘設(shè)計(jì)，于1989年建成，已成為巴黎的城市地標(biāo)。通過國(guó)際建筑設(shè)計(jì)大師貝聿銘先生建造的未來元素的玻璃金字塔，并不僅僅局限于復(fù)雜的形態(tài)，而是運(yùn)用的幾何形式去展現(xiàn)，包括建筑整體大輪廓造型，以及運(yùn)用大量的玻璃元素去打造整體建筑，金字塔的特點(diǎn)是穩(wěn)定、永恒，作為世界上最早的紀(jì)念性建筑的形式，其本身就極具古典氣質(zhì)(圖1)。從形態(tài)本身來看，涉及更多的是大小、粗細(xì)、方或是圓等形式上的意義[1]。材質(zhì)的應(yīng)用應(yīng)該算是錦上添花了，通透的玻璃幕 降低了對(duì)游客的視線阻礙，消解了形體。在增加入口的可識(shí)別性的同時(shí)又不喧賓奪主[2]。綜上所述，金字塔下的大廳，交通節(jié)點(diǎn)，出入盧浮宮的人流都會(huì)在這里匯集。流線通暢而清晰，空間變化豐富，整個(gè)金字塔很好地完成了盧浮宮新入口的任務(wù)，而且在空間藝術(shù)上也是一個(gè)很高的水平，更重要的是，空間作為建筑設(shè)計(jì)中一種獨(dú)特的形式，其在光環(huán)境上的設(shè)計(jì)也歷來是建 筑設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)的重點(diǎn)[3]。

1.2 選取原因

關(guān)于盧浮宮金字塔的形象呈現(xiàn)正是在本土地域發(fā)展過程中的一種文化內(nèi)涵與建筑呈現(xiàn)形式的展現(xiàn)，同時(shí)也是大眾審美的趨勢(shì)與反饋結(jié)果，所構(gòu)成的具有主觀性的構(gòu)建和映射的過程[4]。當(dāng)我們站在盧浮宮廣場(chǎng)上或者進(jìn)入入口的時(shí)候，我們會(huì)透過盧浮宮金字塔透明的玻璃往外看發(fā)現(xiàn)外部的水也是透明的，同時(shí)仔細(xì)觀看我們會(huì)發(fā)現(xiàn)水中的倒影呈現(xiàn)也是能夠與周邊的古典建筑相互呼應(yīng)，通過現(xiàn)代的眼光去觀賞并且重新審視古典建筑，古今對(duì)比及動(dòng)靜對(duì)比能夠展開融合與新的對(duì)話碰撞形式。

1.3 演變思路

從內(nèi)部放射的光線打破了盧浮宮建筑三角網(wǎng)格，并使用照明器，反射器和綠色規(guī)劃的公共平臺(tái)，在盧浮宮金字塔內(nèi)部大量使用的光線反射器與三角菱形形態(tài)的設(shè)計(jì)能夠最大限度的享受自然光，并且這些光線反射器也可以收集白天的光線，可供晚上使用，并且充當(dāng)太陽能版面的功能，最大限度的綠色化并且對(duì)于太陽能的利用率提升到最高。該計(jì)劃的每個(gè)部分旨在改善居民的生活，并融合法國(guó)國(guó)花鳶尾花的元素為整體帶來更強(qiáng)的視覺節(jié)奏感。

1.4 演變?cè)O(shè)計(jì)元素選取

相傳法蘭克國(guó)王路易·克洛維一世（Clovis）接受洗禮時(shí)，上帝送給他的禮物就是鳶尾花，法國(guó)人視其為純潔的象征，鳶尾花花形象白鴿飛翔的姿勢(shì)，象征著“圣靈”。以城市色彩控制為代表的各類優(yōu)化城市視覺形象的柔性精細(xì)化設(shè)計(jì)手段逐漸成為城市轉(zhuǎn)型升級(jí)的顯學(xué)[5]。法國(guó)人種植香根鳶尾除供觀賞外，也是獲取香精的重要原料。所以本文章設(shè)計(jì)點(diǎn)提取了法國(guó)鳶尾花的幾何抽象造型。包括建筑整體大輪廓造型，以及運(yùn)用大量的玻璃元素去打造整體建筑，金字塔的特點(diǎn)是穩(wěn)定、永恒，作為世界上最早的紀(jì)念性建筑的形式，其本身就極具古典氣質(zhì)(圖2)。

2 盧浮宮建筑靈感來源概述

在前期方案定義的同時(shí)，“產(chǎn)、村、景”三者是其發(fā)展的重要組成部分,三者之間的關(guān)系緊密相連,相輔相成[6]。我們找了很多自然的紋理與元素來支撐我們的設(shè)計(jì)，我們通過前期對(duì)自然紋理元素的提取與簡(jiǎn)單地介紹從而來為我們后期進(jìn)行參數(shù)化智能算法，一座城市的文化氛圍以及環(huán)境很重要，城市空間的公共設(shè)施扮演著非常重要的角色(圖3、圖4)[7]。

2.1 參數(shù)化風(fēng)格化形式探索

研究了盧浮宮建筑的風(fēng)貌、基礎(chǔ)設(shè)施、居住條件、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面存在的問題,并分析了導(dǎo)致這些問題產(chǎn)生的主要原因[8]，通過借鑒生成學(xué)習(xí)參數(shù)化程序?qū)⒔蓚€(gè)模型通過線條影響周邊圖形與通過面影響曲面圖形來學(xué)習(xí)兩個(gè)給定圖像之間的聯(lián)系，然后評(píng)估程序?qū)⒏鶕?jù)輸入的邊界圖像生成建筑里面展示圖（圖5）。城市建筑色彩基本色譜的建立可為城市建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理提供有效的數(shù)據(jù)保障[9]。該自動(dòng)設(shè)計(jì)工具可以幫助減輕早期設(shè)計(jì)階段建筑師的負(fù)擔(dān)，從而快速預(yù)覽建筑計(jì)劃的設(shè)計(jì)解決方案（圖6）[10]。

2.2 參數(shù)化風(fēng)格化形式探索

前期整體概念的分析與演變：（基礎(chǔ)建筑表皮的形成）通過基于平面模式加上幾何模塊化的結(jié)構(gòu)參數(shù)化生成設(shè)計(jì)和參數(shù)化分析模塊方法，可幫助設(shè)計(jì)構(gòu)造人員通過在給定的邊界條件下操縱力圖來生成3D多面體形式（圖7）。通過用不同的規(guī)則細(xì)分3D力圖，可以生成各種形式，從而導(dǎo)致更多的成員具有較短的長(zhǎng)度和更豐富的形式整體復(fù)雜性。但是生成結(jié)果都需要多次調(diào)整（圖8）。

■圖1 盧浮宮金字塔

■圖2 法國(guó)國(guó)花鳶尾花

■圖3 自然紋理元素

■圖4 建筑紋理元素

3 盧浮宮建筑設(shè)計(jì)表達(dá)

在有了基礎(chǔ)的表皮之后，嘗試了兩種方式進(jìn)行樹形表皮的賦予。首先，第一種方式為style transfer（風(fēng)格遷移），先利用固定角度的表皮模型圖片在Ostagram網(wǎng)站進(jìn)行的嘗試。得到如下效果：此方法的目標(biāo)是幫助設(shè)計(jì)師簡(jiǎn)化繪圖過程，替代設(shè)計(jì)師自行繪制盧浮宮建筑設(shè)計(jì)表達(dá)和城市圖像。

文章展現(xiàn)出來的結(jié)果并沒有達(dá)到預(yù)想的樹形生長(zhǎng)的效果，所以才有了下面的嘗試：把基礎(chǔ)表皮模型在Rhino里Unrollsrf UV（展開曲面），得到黑白的圖形，再到Ostagram網(wǎng)站里進(jìn)行數(shù)據(jù)重組，自然環(huán)境、民族文化、歷史條件造就了豐富多彩的盧浮宮建筑形式，歷史博物館作為精神文化傳播的窗口，要多推出在思想、科學(xué)、知識(shí)等多學(xué)科領(lǐng)域獨(dú)具特色的展陳設(shè)計(jì)[11]。

在與整個(gè)場(chǎng)地的內(nèi)在關(guān)聯(lián)的呈現(xiàn)上，確定了只有正確的認(rèn)識(shí)歷史建筑的綜合價(jià)值，才可以化解歷史建筑保護(hù)與城市發(fā)展兩者間矛盾的觀點(diǎn)[12]。希望能達(dá)到一種介乎于“純自然生長(zhǎng)”與“人工輔助編輯”的一種“超自然”狀態(tài)，是有自然介入的，同時(shí)也是一種新生的事物[13-14]。以幫助設(shè)計(jì)師自動(dòng)生成建筑圖紙的預(yù)測(cè)細(xì)節(jié)[15]。通過對(duì)數(shù)百個(gè)圖像對(duì)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)程序?qū)⒔⒁粋€(gè)模型來找出兩個(gè)給定圖像之間的聯(lián)系，然后評(píng)估程序?qū)⒏鶕?jù)我們提供的新輸入圖像生成輸出圖像[16-17]。在有了基礎(chǔ)的表皮之后，嘗試了兩種方式進(jìn)行樹形表皮的賦予。首先，第一種方式為Unrollsrf UV（風(fēng)格遷移），先利用固定角度的表皮模型圖片在Ostagram網(wǎng)站進(jìn)行Style Transfer的嘗試，其實(shí)出來的結(jié)果并沒有達(dá)到預(yù)想的樹形生長(zhǎng)的效果，所以再有了下面的嘗試：把基礎(chǔ)表皮模型在Rhino里Unrollsrf UV（展開曲面），得到黑白的圖形，然后再到Ostagram網(wǎng)站里進(jìn)行數(shù)據(jù)重組，白天實(shí)景模擬圖（圖9）,夜晚實(shí)景模擬圖（圖10）。

■圖5 線條影響參數(shù)化設(shè)計(jì)

■圖6 曲面影響參數(shù)化設(shè)計(jì)

■圖7 模擬插入國(guó)花衍生圖

■圖8 模擬插入國(guó)花衍生圖

■圖9 白天實(shí)景模擬圖

■圖10 夜晚實(shí)景模擬圖

4 結(jié)語

參數(shù)化設(shè)計(jì)的普及，為各類設(shè)計(jì)帶來了無限的可能性，尤其體現(xiàn)在規(guī)劃、建筑、景觀、室內(nèi)等設(shè)計(jì)范疇的延伸；參數(shù)化設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)有不少優(yōu)勢(shì)，類似通過調(diào)整Grasshopper（GH）參數(shù)化數(shù)值的分析比對(duì)，可以生成我們需要的各類不同參數(shù)形式，組合，嫁接，生成，并且我們可以選擇最合適我們的方案去使用。但這樣的展陳照明存在顯著的問題：一是未能充分滿足文物保護(hù)的要求，開敞式展覽難以保證展品始終處在一個(gè)穩(wěn)定的溫濕度場(chǎng)，且難以防止有害射線的傷害。Grasshopper（GH）參數(shù)化軟件還可以與一些BIM軟件比如REVIT進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，甚至通過GH的插件，實(shí)現(xiàn)Rhino的BIM化，另外還可以配合一些算法和插件，比如遺傳傳法、Geco、Ladybug、Honeybee、Kangaroo等做一些優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些都屬于高級(jí)應(yīng)用。增加文化符號(hào)的保護(hù)，竭盡全力打造可持續(xù)性設(shè)計(jì)，同時(shí)也顯現(xiàn)出了文化符號(hào)與公共空間的聯(lián)合性會(huì)更加密切。