重復式幾何元素在空間設計中的應用研究

劉瓊春 王思鍇

海南大學美術與設計學院 海南 海口 570228

一、重復式幾何元素在空間設計中的色彩美學

將設計好的基本色彩納入重復的幾何元素骨骼內，使基本色彩在重復式幾何元素中與造型結合經過規律化、秩序化的排列組合形成視覺重復美，這類色彩搭配易營造規律嚴謹、精致統一的秩序美感，使人獲得很強的記憶點，這種平面構成中的色彩重復設計手法不僅能使重復式幾何元素在空間設計中營造空間整肅的視覺效果和場所精神，同時也能在色彩的位置變幻、大小變幻、形狀變幻、方向變幻等營造統一秩序中的趣味變化美。例如弗蘭克蓋里設計的巴黎LV 基金會藝術館，其建筑外立面采用了3528 塊弧形玻璃進行重復式拼接，使得整個建筑看起來精致統一，同時其中的1472 塊弧形玻璃會隨著時間、氣候、建筑溫度等多種因素的影響變幻成13 種不同的色彩，遠遠望去極富律動感和趣味性。（如圖1）

圖1 LV 基金會藝術館（百度圖片）

二、重復式幾何元素在建筑設計中的應用

建筑設計的思路是多樣化的，依據其所處的地理環境、用地規劃、功能要求、使用者喜好、與周邊自然環境與建筑的關系等，能夠確定出建筑的基本形態，而兩座體塊相似的建筑，因其運用的材料不同，或僅僅因為材料的運用方式不同，都會呈現出完全不一樣的建筑“性格”。幾何元素是建筑的根基，是主導建筑最終形態的最關鍵元素，塑造出我們所需的全部空間，在應用重復式幾何元素時，有幾個基本的應用思路。

（一）排布方式

幾何元素作為建筑的基本體塊，可以以墻為單位整體地看，也可以拆分成地板、墻磚、柵板等為單位細化地看。當這些單一的幾何元素以某種方式被人為地組織在一起時，達成的效果背后就會傳遞出組織者的目的或某種情感，從而賦予建筑空間獨特的氛圍。

1、對稱排布與非對稱排布

（1）對稱排布。自然界中的大部分動植物都遵循著對稱的規律，這是人類認知世界的重要依據，因此在營造建筑時，人們大部分時間也都習慣于將其打造成對稱的布局，即沿一條軸線分割開來，建筑的左右兩軸形態相同。軸線有短有長，短的如一間正廳，一明兩暗的布局中書房和臥室分布在正廳的左右兩側；長軸如明清時的帝都北京，以紫禁城為中心，將都城中的建筑沿軸線排布，甚為壯觀。

1986 年建成的哈爾格林姆斯大教堂是冰島最大的一座教堂，建成后即成為冰島的地標性建筑。（如圖2）設計師在建造技法上則是使用對稱排布的方式，將當地獨特的六角形玄武巖石柱由短到長逐層遞進，由中央到兩邊呈軸對稱排布，使整個教堂呈現出氣沖霄漢的威嚴氣勢。作為雷克雅未克市最高的教堂建筑，宗教建筑神圣、威嚴的秩序感在這種重復式幾何元素的對稱排布中呼之欲出，又因教堂名字是以冰島著名文學家哈爾格林姆斯的名字命名，建筑搭載的情感信息和文化信息由單一的宗教信仰拓展為文學紀念意義和人物緬懷含義，重復式幾何元素的對稱式排布在這里則起到了進一步強化了此建筑應有的獨特紀念意義和神圣莊重使命，讓觀者肅然起敬。因此可見，幾何元素的對稱排布不僅能高效地實現建筑的功能價值，更能最大程度地實現其秩序感的營造和文化情感信息的搭載。

圖2 哈爾格林姆斯大教堂（谷德設計網）

（2）非對稱排布。上世紀興起的后現代主義和解構主義在建筑體系方面一反前人遵循的對稱式布局，遠遠望去已經舍棄了重復式幾何元素，但只要走近觀察就會發現，僅在建筑外表皮就有大量的幾何元素疊加。仍以LV 基金會藝術館為例，以長方形為基本幾何元素組成的弧形玻璃面板在建筑表面彎曲、扭纏、滾卷、窩疊、集束，呈現出自由而富有張力的非對稱排布，它們與藝術館建筑的不對稱體塊自然和諧地融為一體，同時又以重復式大面積的表皮覆蓋賦予了建筑秩序感，平衡了建筑動態與靜態、自由與秩序的視覺體驗。

2、一致排布與漸變排布

（1）一致排布。一致排布指每個幾何元素單體經過計算，以大小長短基本吻合的形態組合搭建。例如：洛陽李子溝村的紅磚自然禮堂，以紅磚為建筑材料構造出內外建筑空間，統一燒制的磚塊構成高度和間距一致的多拱廊道，千萬個規整的紅色磚塊作為幾何元素堆砌出了整個曲面，極具一致性和秩序感，與周邊的土壤、花木自然地融為一體，和諧而浪漫。

（2）漸變排布。漸變排布指相互具有演變關系的幾何元素的排布方式。如同心圓，雖然半徑不同，但共用一個圓心，整體仍應算作是對同一幾何元素形態的重復運用。位于天津的濱海圖書館，從書架底部向上層層探出的板架逐漸形成了天花，呈現出一種倒置的梯田形態，它們又在中庭的球體頂部收束，形成了建筑的天井。這些層板可以按部分劃分，看作是對幾個幾何元素的重復使用。這種漸變式的排布延伸了空間的深度與廣度，與充當外立面的玻璃幕墻構成強對比，使建筑兼具裝飾功能與實用功能。對于追求強烈變化的建筑師來說，對漸變式的幾何元素進行重復排布，既能保持建筑本身的風格，同時也加強了建筑的沖擊力和結構的表達能力，在內外空間的營造中都有著較為廣泛的實際意義。

（二）材料質感表現

不同的材質賦予建筑不同的質感表現力，材料與材料之間的結合也會產生區別很大的層次和效果，甚至同一屬性的材料也會因為種類的不同而使建筑呈現出完全不一樣的質感，如啞光木地板和拋光木地板，粗糲的花崗巖墻面和光滑的大理石墻面等等。建筑主要使用的材料有石材、玻璃、金屬材料、混凝土等，近些年出現的新型材料也層出不窮，這些材料大多可以采用鏤空、實體組合、浮雕、噴涂的方式將幾何元素應用在上面，起到對建筑的修飾作用。而在現代科學技術的推動下，巨幅LED 電子顯示屏的應用為建筑的變化提供了更多可能。

以實例來看：馬來西亞又見馬六甲演藝劇場的外表皮就將LED 技術與玻璃幕墻結合運用，建筑表情隨電子屏幕隨時發生著變化，它的外表皮由五千余片菱形鋁板組合而成，頂部凹入的弧形面由眾多弧面玻璃包裹，形成連續的玻璃幕墻，能夠同時將環境色和巨幅屏幕的色彩進行反射，且每一個空隙都形成了類似帶有圓角的菱形，整齊又有氣勢。由各種材料制成的建筑構件本身密度的限制，其單一體量是有極限的，因此必然存在大量的拼接縫，客觀上自動將建筑分割成了無數細小的體塊，從而在墻面、地面上形成了帶給觀察者視覺享受的紋理面，這種紋理感也是重復式幾何元素所帶來的客觀效果。

（三）參數化的應用

參數化設計的時代可以說是隨著信息技術的突飛猛進突然到來的。在AutoCAD、BIM、Rhino 等一眾設計軟件被開發并成熟應用之前，大量的設計仍舊依靠眾多設計人員的手繪工作，而電腦取代人手后，設計效率大大提高，設計思路能夠被迅速全方位的可視化，建筑空間設計朝著更加科學和自由化的方向發展。但參數化設計仍然沒有摒棄對幾何元素的重復性使用，甚至大量的參數化建筑表皮和內部都有擴大其使用面積的趨勢。

從實例來看：位于北京的斐弛辦公空間中，最引人注目的是由程序編寫、通過3D 打印技術施工完成的一處樓梯，樓梯的肌理由重復的一種幾何元素構成，相互咬合形成了類似編織或蛇鱗的效果。天津的世茂·浪花藝術館建筑表皮采用一體化參數化設計，大大小小的銀色菱形鋁板排布其上形成了類似魚鱗的質感，反射的日光和水中倒影映襯其上，令建筑的外立面隨自然光線隨時發生著色彩變幻。經由計算機編程生成的材料肌理，實現了對材料絕對精確地把控，使得建筑生成的重復性幾何元素更具科技感、未來感。

通過以上案例和眾多建筑實例發現，參數化設計不僅沒有使幾何元素失去重復應用的價值，相反電腦擅于生成這類大面積的重復性元素，也能將各種幾何元素更為自然地組織在一起，從而讓重復性幾何元素在設計的新時代得以繼續延伸下去。

三、結語

大量的建筑實例表明，重復性幾何元素在古今建筑中具有不可忽視與不可替代的重要作用，在現代設計浪潮中每個國家和地區日漸趨同，但在民族特性上仍保有相當的獨立性。對幾何元素的重復使用，既有功能性的要求，也有形式上的考量，它們豐富著建筑的內外空間，也是對建筑內涵的進一步補充說明。設計師有必要對各種重復式幾何元素進行充分了解，它是了解一座建筑基本構成的縮影。