高迪建造方法對參數(shù)化建筑設(shè)計創(chuàng)新的啟示

摘 要：通過分析建筑師安東尼·高迪的經(jīng)典代表作品圣家族大教堂，對其設(shè)計觀念和建造方法展開研究，為當代參數(shù)化建筑設(shè)計創(chuàng)新提供借鑒意義。本文采用比較分析法和案例分析法，探究圣家族大教堂與當代建筑意識、新技術(shù)手段的異同之處。采用文獻研究法對當代建筑現(xiàn)狀進行整合，從而進一步探討高迪設(shè)計方法對當代建筑創(chuàng)新的啟示。通過對圣家族大教堂的建造方法展開研究，為當代冰冷的有機建筑走向自然化提供了新的解決思路，同時在如何傳承地域文化以及創(chuàng)造出更富有人文內(nèi)涵的建筑問題上，給予更深層次的思考。

關(guān)鍵詞：高迪建造方法參數(shù)化建筑創(chuàng)新

安東尼·高迪是西班牙新藝術(shù)運動的代表性人物之一，他憑借獨特的設(shè)計作品被世人稱作巴塞羅那歷史上最前衛(wèi)、最瘋狂的建筑師。在設(shè)計特點上，他反對功能主義，追求建筑的精神力量和純粹形式，被認為是一位充滿幻想的浪漫主義建筑家。在高迪眾多經(jīng)典建筑中，圣家族大教堂跨越了時代的長河，將古典藝術(shù)與當代技術(shù)相結(jié)合以盡可能完成教堂應(yīng)有的樣貌，然而留在高迪心中的設(shè)計藍圖卻令后人難以為繼，亦真亦幻的建筑形式也成為不同時代下建筑師們解讀的范本。隨著科學技術(shù)日益成熟，高迪獨有的建筑結(jié)構(gòu)通過電腦參數(shù)模型逐漸被呈現(xiàn)出來，由此近代高迪的建造方式與當代參數(shù)化設(shè)計便開始了有機結(jié)合，高迪在工業(yè)時代下的設(shè)計方法再一次走進人們的視野。剖析圣家族大教堂的建造過程，可以發(fā)現(xiàn)高迪對于光學、數(shù)學、結(jié)構(gòu)力學、材料學十分了解，在沒有先進技術(shù)的情況下，高迪依舊可以實現(xiàn)天馬行空的建筑結(jié)構(gòu)。在設(shè)計初期，高迪會通過畫草圖、用石膏做模型、并借助日常的工具，如繩子、鏡子、麻袋等，對建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)、彎曲程度進行重復實驗。他通過對自然形態(tài)的觀察以及生態(tài)規(guī)律由表及里的運用，繼而發(fā)展出具有代表性的拋物線、雙曲線和螺旋式等所謂形而上“接近上帝”的建筑語言。另外，高迪善用基礎(chǔ)的幾何形態(tài)，將它們通過聯(lián)合、相交、相減等方式處理生成非傳統(tǒng)的新造型，再以其為單元將新的形體通過等距移動、旋轉(zhuǎn)、等比縮放的方法應(yīng)用在建筑的其它部件上。這一理性的建造方法受啟于中世紀西班牙較為成熟的哥特式教堂，但同時也與后現(xiàn)代參數(shù)化設(shè)計邏輯交相呼應(yīng)。本文意圖探討高迪建造方法與當代參數(shù)化設(shè)計之間的聯(lián)系，為建筑設(shè)計的可持續(xù)發(fā)展尋找有效的思考路徑。

一、參數(shù)化建筑設(shè)計的思與辨

自20世紀40年代以來信息技術(shù)的快速發(fā)展，社會環(huán)境也發(fā)生了顯著變化，高效、快捷的生活方式逐漸掀起了“極簡主義”熱潮。與此同時，由于全球生態(tài)系統(tǒng)長期受到人類活動的強烈影響而產(chǎn)生急速下滑，人們對于自然的保護意識逐漸增強，開始運用高新技術(shù)制造有機的環(huán)保材料和綠色建筑。

在20世紀現(xiàn)代功能主義擴張的同時，一些建筑師也對未來建筑進行了卓越的嘗試，在計算機數(shù)字化模型誕生之前，他們同樣采用實體模型進行實驗的設(shè)計方法，來獲得使結(jié)構(gòu)優(yōu)化的形狀，持續(xù)探索鋼筋混凝土、鋼和膜結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)潛力。如奈爾維設(shè)計的舊金山圣瑪麗教堂、約恩·烏松的悉尼歌劇院等（表1），從而也加速推動了當代新技術(shù)的發(fā)展。隨著 21世紀數(shù)字化、模型化電腦技術(shù)的誕生，建筑結(jié)構(gòu)的把控和改良變得更加游刃有余。基于現(xiàn)代建筑的創(chuàng)新和演變，如今新型建筑空間結(jié)構(gòu)可大致分為四類：新型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、新型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、索桿張力結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)，其共同特征在于使建筑本體更加輕型化、有機化、合理化和個性化。同時在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，材料也產(chǎn)生進一步優(yōu)化，如采用納米級成分的全息玻璃幕墻，以滿足更好地調(diào)和自然光感和外界溫度；太陽能光伏瓦縮短了安裝工序的同時，也可以實現(xiàn)自然能源的重復利用；磚冷卻系統(tǒng)通過黏土和水凝膠結(jié)合，形成建筑內(nèi)部自動冷卻的新材料。

盡管參數(shù)化建筑從建造方法的角度實現(xiàn)了更加節(jié)能環(huán)保的物理環(huán)境，以及有機的建筑形態(tài)，然而在以人為本的居住環(huán)境中，藝術(shù)文化的體現(xiàn)仍有空缺。導致問題成因主要有以下兩個方面：1.技術(shù)傾向。參數(shù)化設(shè)計通過控制多種條件變量（指場地條件參數(shù)，主要包含場地信息和社會因素），而使得建筑本體自主演繹出了不同的有機形態(tài)，這種形態(tài)逐漸取代了建造過程中設(shè)計師對于建筑形體的主觀把握和決策。盡管氣候、可視區(qū)域、人流動線、結(jié)構(gòu)性能、聲光環(huán)境、氣流流體力學、生態(tài)和熱工性能等場地信息可以進行量化，但不可忽視的是建筑的使用者是人，其形體美感、空間體驗、紀念性、共有記憶、文化屬性等社會因素卻難以量化。①因此參數(shù)化建筑在一味追求夸張造型和神秘美感的道路上，不知不覺忽視了全局性問題。2.視覺刺激。參數(shù)化建筑可以依附高新技術(shù)建造出更加刺激的視覺效果，甚至可能在最終模型確定之前，建筑師也不知道它最終呈現(xiàn)的形態(tài)。因此無限的延拓性和不確定性使得參數(shù)化建筑別具一格。然而在揭開其神秘的面紗之后，好像褪去了更多新鮮感和品讀意味，這恰恰是因為建筑本體缺少了與人情意境的連接和對地域文化的深刻理解。

二、參數(shù)化設(shè)計與高迪建造方法的關(guān)聯(lián)

在研究圣家族大教堂模型的過程中，會發(fā)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計與高迪建造方法之間存在著密不可分的關(guān)聯(lián)，總結(jié)有以下三個方面：

首先，在形式上，圣家族大教堂的結(jié)構(gòu)和細部裝飾存在相同的幾何形態(tài)，同時經(jīng)過單元變化的設(shè)計手法構(gòu)成和而不同的豐富樣式。通過對玫瑰花窗的解析，可以發(fā)現(xiàn)窗臺幾何體量也與正圓雙曲面有關(guān)，這與現(xiàn)代布爾運算中體量相減的設(shè)計方法有異曲同工之妙。玫瑰花窗的正立面是由兩個正圓雙曲面和一個橢圓雙曲面相互重疊后，再通過格窗輪廓線擠壓得來，將得到的形狀進行對稱即可出現(xiàn)完整的裝飾造型（表2），這種建造方式也是當代參數(shù)化建筑設(shè)計的重要形式語言之一，北京大興國際機場、紐約古根漢姆藝術(shù)館以此方法結(jié)合高新技術(shù)進行了延承。后者與高迪建筑不同的是對于材質(zhì)的考量，后現(xiàn)代建筑為了滿足多元的量化條件、建筑的堅固可塑性以及商業(yè)發(fā)展的時效性等需求，材料多采用高密度鋼材、玻璃和膜結(jié)構(gòu)，因此色彩趨于單調(diào)，盡管彰顯未來科技感卻使人感到冰冷，缺少了像高迪巧用陶瓷、馬賽克、鑄鐵、大理石等拼貼設(shè)計出色彩豐富且賦有溫度的美感。

其次，在建造方式上，參數(shù)化設(shè)計遵循拓撲優(yōu)化的原理，滿足每個構(gòu)成的內(nèi)容均是可變卻又被參量限定的，它們不趨同所歸屬的空間卻又能相互關(guān)聯(lián)。這與圣家族大教堂的結(jié)構(gòu)處理不謀而合。例如很多人會驚奇圣家族大教堂中分叉柱復雜而又連續(xù)的形態(tài)是如何塑造的，高迪采用兩個疊放且形狀不變的正方形作為柱子的初始平面，分別將其八個外凸和內(nèi)凹的直角與拋物線相切，倒為圓角。接著將這個截面向順時針和逆時針方向進行等角度旋轉(zhuǎn)，同時豎直向上等距離移動。柱面每上升一米，再次向順時針和逆時針方向轉(zhuǎn)動同樣的角度，截面便由原來的八角形變?yōu)槭切危卮松弦疲钡娇拷讽敚敝慕缑孚呌趫A形，再進行分叉的處理。將得到的柱體結(jié)構(gòu)分別通過順時針和逆時針方向剝離分開，便得到了兩根軸對稱的柱子，最終將兩根柱子互取交集即得到完整形態(tài)（表3）。

最后，在設(shè)計觀念上，參數(shù)化的核心支撐依舊是“自然主義”。正如高迪在設(shè)計中一直秉持的“藝術(shù)必須出于大自然，只因大自然為人類創(chuàng)造出最具獨特魅力的造型”。②參數(shù)化作為輔助工具為建造更加舒適的人居空間提供了更多啟發(fā)，其嚴謹?shù)倪\算邏輯和量化的秩序分析為人類筑造了更加節(jié)能環(huán)保、舒適合理的活動環(huán)境，近一步實現(xiàn)人居環(huán)境與自然生態(tài)的和諧共處。正如高迪在建造圣家族大教堂時，對待采光、平面布置、噪音控制、雨水循環(huán)等的精妙構(gòu)思。二者同時以仿生學為設(shè)計基礎(chǔ)，通過借鑒自然的生態(tài)規(guī)律對結(jié)構(gòu)、材料、聲光環(huán)境等進行科學設(shè)計。如現(xiàn)代材料中超疏水建筑涂層即仿照荷葉表面的結(jié)構(gòu)達到建筑體自清潔，這與圣家族大教堂內(nèi)部的承重結(jié)構(gòu)以仿樹木而分散受力的思路相得益彰。然而不同之處在于參數(shù)化設(shè)計缺少了高迪對于自然環(huán)境的個性解讀，亦是教堂外立面琳瑯滿目的雕像所透露出濃郁的宗教文化特征，或是陽光穿透多彩的玫瑰花窗散落在深色的地板上的靜謐與空靈。它們是介乎黑白間的模糊狀態(tài)，是人類對于自然世界的參與、體驗和感知。

三、高迪的設(shè)計方法對后現(xiàn)代建筑創(chuàng)新的影響

綜上所述，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計與高迪建造方法之間存在的密切關(guān)聯(lián)，會發(fā)現(xiàn)高迪的設(shè)計思路對現(xiàn)代參數(shù)化建筑的發(fā)展具有長遠的借鑒意義。

首先，高迪對建筑的理解為未來參數(shù)化設(shè)計意識提供了新的視角。建筑空間設(shè)計本質(zhì)一直以來是以人的行為活動為載體，同時也以人的行為模式來界定空間的功能劃分，所以在某些時刻會忽視對自然規(guī)律的考量，僅僅將建筑形態(tài)通過模型設(shè)計進行簡單化、有機化，或者使用綠色的環(huán)保材料便認為達到了自然主義的標準還遠遠不夠，應(yīng)該從本質(zhì)上思考將自然生態(tài)系統(tǒng)融合到建筑設(shè)計中。高迪的自然主義設(shè)計觀主旨在于回歸自然，運用象征主義手法把自然界動物、植物的形態(tài)抽象釋放在建筑上，同時將生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部規(guī)律運用在建筑內(nèi)部，從而給人以更加親近舒適的使用體驗。盡管當前社會處于飛速發(fā)展的狀態(tài)，極簡主義走在世界的前端，但對于大多數(shù)人而言，內(nèi)心仍然保有對多元美學、藝術(shù)情感的向往和追求。同時，高迪所處的建筑時期與當在建筑都處于各路思潮并行的時代，高迪的建筑之所以可以獨樹一幟，是因為其自身具備相對穩(wěn)固的設(shè)計觀念和設(shè)計方法。因此對于外界眾所云集、美妙絕倫的設(shè)計，他可以統(tǒng)統(tǒng)汲取過來，再放到自己的設(shè)計系統(tǒng)中進行整合、取舍、優(yōu)化，最后以創(chuàng)新的方式呈現(xiàn)出來，這也為我國設(shè)計領(lǐng)域如何更好平衡多元的文化潮流提供可借鑒的學習路徑。

其次，高迪在材料運用和建造方法上突破了高新技術(shù)對于建筑設(shè)計的限制。高迪通過使用傳統(tǒng)的材質(zhì)創(chuàng)造出復雜多變的建筑形態(tài)，這進一步說明打造綠色有機建筑并非缺少新型環(huán)保材料不可，也可以嘗試傳統(tǒng)材料結(jié)合現(xiàn)代工藝或者現(xiàn)代材料結(jié)合傳統(tǒng)工藝達到新的表現(xiàn)效果。如同圣家族大教堂的分叉柱部分，利用半圓柱形的 PVC 管、滑動軸、兩根滑軌和一個可更換的刮板。在半圓柱上涂滿石膏材料后，用刮板順著滑動軸刮動，同時在兩根滑軌引導下轉(zhuǎn)動，刮板隨之轉(zhuǎn)動在石膏上刮出特定形態(tài)。又比如現(xiàn)代辦公空間設(shè)計，通過木地板蠟在簡潔耐磨的水泥自流平地面上進行打磨，會隱隱泛出金屬質(zhì)地的光暈，從而帶來不一樣的視覺效果（表4）。因此新技術(shù)與新材料不應(yīng)成為當代設(shè)計創(chuàng)新的限制，而應(yīng)該是一種實現(xiàn)創(chuàng)新的工具，技術(shù)上的合理性因時代背景而不同，但不應(yīng)存在非此即彼的界限。先進技術(shù)與原始技術(shù)，高新技術(shù)與基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)在交融的文化背景中并行不悖，擁有各自存在的理由和價值。主要在于技術(shù)背后的實踐意義，正如先進的技術(shù)手段需要結(jié)合傳統(tǒng)的建造智慧能夠更加相得益彰，傳統(tǒng)表現(xiàn)方法通過先進技術(shù)手段能夠得到更加完美呈現(xiàn)。同時，在設(shè)計創(chuàng)新與突破方面，仿生技術(shù)在未來綠色設(shè)計中仍然具有很大的開創(chuàng)和發(fā)展空間。

最后，高迪對于自然生態(tài)和地域文化的共情在當代設(shè)計領(lǐng)域中具有一定的參考價值。恰恰是融合了哥特式、新藝術(shù)運動以及高迪自成體系的自然主義設(shè)計觀于一體，才最終成就了無法代替的圣家族大教堂。對于建筑形態(tài)而言，無論何時都需要考慮建筑、人、自然三者相互平衡的關(guān)系，越是接近本質(zhì)問題，建筑的價值才越長遠。同時，高迪手中的圣家族大教堂之所以可以與人文生活達到共情，是因為其將宗教文化和自然主義通過一種恰當?shù)谋憩F(xiàn)形式呈現(xiàn)在建筑空間里，它與當?shù)厝藗児餐ǖ淖诮獭罢Z言”和地域文化形成了緊密聯(lián)系，因而體現(xiàn)出親切和真實。參數(shù)化建筑往往因為難以自主的將社會因素融入其中，而使建筑作品容易產(chǎn)生距離感和冷漠感，導致人們對于一個新建筑的誕生往往更趨向欣賞一個藝術(shù)品，并非向往可以長期舒適地居住它或使用它。因此對于當代建筑設(shè)計中，將深刻的地域內(nèi)涵以一個真切的方式表達出來，將成為建筑師更加核心的技能。

四、結(jié)語

總而言之，高迪的建筑作品對后現(xiàn)代參數(shù)化設(shè)計仍有著長遠且積極的參考價值。結(jié)合上述分析，參數(shù)化建筑在未來可持續(xù)發(fā)展上應(yīng)該思考以下幾個方面：首先，技術(shù)應(yīng)參考自然隱含的準則，而不是模仿具象的特征，技術(shù)應(yīng)傾向表達更加深層的結(jié)構(gòu)，反對表面形式的復制和拷貝，通過日益更新的技術(shù)手段，應(yīng)從本質(zhì)上為人類服務(wù)，致力于創(chuàng)造更加多元的體驗，反應(yīng)當下的真實世界。其次，新的技術(shù)手段可以滿足個性化和自由化的創(chuàng)造，然而對于美學表現(xiàn)卻難以通過電腦數(shù)據(jù)來定義，需要理性地將傳統(tǒng)設(shè)計方法與現(xiàn)代設(shè)計方法相結(jié)合。最后，在多元化設(shè)計思潮相互碰撞的當代社會，建筑設(shè)計更加需要像高迪這樣的設(shè)計師，將地域文化背景與自成系統(tǒng)的設(shè)計手段相結(jié)合進行創(chuàng)作，同時擴展不同專業(yè)領(lǐng)域的知識，相互融合。這對設(shè)計師來說是一個需要長時間積累的過程，更是實現(xiàn)自我創(chuàng)新的突破點。更好地創(chuàng)造出具有人文價值和生態(tài)價值的建筑，是推動當代綠色建筑未來持續(xù)發(fā)展的頑強生命力。

注釋：

①《參數(shù)化建筑設(shè)計的三個“原罪”：關(guān)于參數(shù)化建筑的一些事情（五）》 https：//www. gcores. com/articles/148698

②熊梅伶.淺析安東尼高迪的建筑風格及其對中國當代建筑的啟示［J］.金田，2015（8）：53-54.

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