地域建筑的复杂性形态设计初探

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地域建筑的复杂性形态设计初探

曾卫，曾一龙

（重庆大学建筑城规学院山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045）

当代世界建筑在“复杂性科学研究”的影响下，建筑形态呈现平滑、折叠、混沌的趋势以及复杂性形态。本文研究的内容是：结合地域建筑文化、技术和环境的多样性与不确定性，生成相应的多变与多元化的复杂性形态。地域建筑因“时”、“空”不同而具有差异性，形成了地域形态的丰富多变。地域建筑创作的复杂性形态，符合了地域建筑对于创造性的需求，同时解决了过于技术化的非线性建筑观所缺失的人文精神。本文对山地地域建筑的形态设计也可以起到借鉴作用。

建筑形态;地域文化;非线性建筑;人文精神

1 地域性与复杂性

图1 艾斯沃斯葡萄酒厂

图2 西班牙塞维利亚的都市遮阳伞

1.1 地域主义

地域性建筑的理论研究与实践出现于上个世纪中期，强调建筑与地域的气候、文化及技艺的联系，其出发点在于对（早期）现代主义单一发展模式的批判和建筑多元化的时代需求。早在现代主义初期，一些重要的建筑大师如赖特、阿尔托、路易斯·康在其创作中就很有前瞻性地考虑地区性的设计要素。20世纪中期以来，诺伯格舒尔茨(Christian Norberg-Schultz)、佛兰姆普敦(Kenneth Frampton)及科蒂斯(Willian Curtis)等人不断倡导建筑创作抗拒国际形式，转向结合地方传统。其中佛兰姆普敦在《在现代建筑及批判的现实》(1982年)、《走向批判的地域主义:抵抗建筑学的六要点》(1983年)以及《现代建筑——一部批判的历史（第二版）》（1985年）里进一步阐述了“批判的地域主义”的观点并成为了主流。在地域主义建筑实践方面，六七十年代以来以博塔、西扎、安藤忠雄、巴拉甘、柯里亚等著名建筑师为代表的建筑师创造了大量作品。

当下的建筑设计及建造方式呈现为多元化态势，在这种背景下，随着建筑技术、建筑思维、建筑设计与建造方式的新演变，地域主义融合了新技术、新思维、新模式，出现了一批新时期的作品。如艾斯沃斯葡萄酒厂（图1）、西班牙塞维利亚的都市遮阳伞（Metropol Parasol）（图2）等，将地域自然形态、场所精神或地域气候等地域要素融入了“复杂性”的建筑。

1.2 复杂性的应用

20世纪70年代，以混沌理论、分形几何学和孤立子理论为主体的非线性科学成立。1991年在东京召开“混沌学对科学和社会的影响”国际学术研讨会，与会学者达成共识：在众多的研究领域里，如数学、物理学、生物学、医学、地理学、电子工程、土木工程、气象学，普遍存在混沌特征的现象，几乎所有可知系统从本质上说都是非线性的复杂系统。

自古建筑技术的飞跃必然出现新的革命，如罗马的拱卷、中世纪的哥特······到19世纪末有工业革命引导下的现代主义建筑运动。复杂性科学对建筑的影响不但体现在物质技术，而且包含人类的认识观与哲学观。基于重新关注人类社会、自然事物相互关系及内在关系，复杂性科学理论和哲学观逐步应用于建筑领域。

哲学理论中，法国后现代哲学家吉尔·德勒兹(GilleSDeleuze)对建筑影响极为深远。德勒兹推崇非中心性的、非整体化的、推崇即刻性与偶然性的哲学观点，而他关于褶子、平滑、图解、生成等概念的诠释，直接影响了先锋建筑师对复杂性建筑的认识。

罗伯特·文丘里在《建筑的复杂性和矛盾性》里对此有一段明确的宣言：我喜欢基本要素混杂而不要“纯粹”，折衷而不要“干净”，扭曲而不要“直率”，含糊而不要“分明”，既反常又无个性，既恼人又“有趣”，宁要平凡的也不要“造作的”，宁可迁就也不要排斥，宁可过多也不要简单，既要旧的也要创新，宁可不一致和不肯定也不要直接的和明确的……

1.3 地域性与复杂形态的融合

复杂形态建筑在国内已普遍存在，特别是经过奥运、世博等等“建筑大实践”之后，各种光滑流动、褶皱叠加、扭曲衍生的建筑陆续在各地兴建。虽然在当下浮躁的时代背景下，涌现出求新求异的方案设计，但是还是有许多本土的建筑师，对地域性有新理解，融入了非线性的观念，创作“求实求新”的作品，如刘克成先生设计的陕西富平国际陶艺博物馆的叠褶形态（图3）、李晓东先生设计的福建下石村桥上书屋的整体性思维（图4）、齐欣先生设计的杭州西溪会馆的“穿透曲折”（图5）等。

建筑师一直尝试以新方式或借鉴其它领域的成果，由此带来了建筑创新的活力。建筑的形态存在多个流派、风格、设计方式，更新和融合成为新的趋势，地域建筑在一批新锐建筑的引领下，积极探索将复杂性融合的新设计方法。

图3 陕西富平国际陶艺博物馆

图4 福建下石村桥上书屋

图5 杭州西溪会馆

2 二者融合的因素

复杂性科学在多个领域的运用充分体现它具有的广泛性，在人文艺术领域，其应用主要是认识观与哲学思维的转变。许多地域主义新锐的建筑师以非线性的认识观重新理解地域性，形成地域性与复杂形态融合的建筑实践。

2.1 数学逻辑

古希腊和古罗马时期，古典柱式的确立是由数学比例作为基础的（图6），其后比例一直代表了建筑的理性。中国从唐宋到明清，古典建筑的结构以所选用的“定制”、“做法”、“法式”确定，官方颁发了“营造法式”（宋）、“营造正式”（明）、“工部工程做法则例”（清），确定构件的取材、形制等。中国传统建筑具有系统的数学逻辑，因此新兴的参数化常常应用于古建领域，例如重庆大学建筑城规学院谭洁研究的以GDL语言在ArchiCAD平台上进行清代官式大木作的三维参数化设计，构件尺寸和类型可以通过数字化的输入方式进行三维绘制（图7）。

复杂性与传统的数学概念存在着本质的区别，这也体现在古今的建筑差异。近代以来建筑形态更为复杂，建筑结构的数学计算由“简单”过渡到“非线性”，建筑形态由固定的数学比例到不确定的复杂性，复杂形态是地域建筑发展的新方向。同时数字化技术极大的辅助形态建模、结构计算与生态上的采光、通风、能耗模拟。

2.2 自然要素

复杂性科学的起源与自然科学研究密切相关。牛顿经典力学出现之后，人类的自然观有了根本的变化，曾经认为宇宙自然界的运行是可以精确计算的。但是量子理论和非线性科学的出现使人类再次更改世界观，认识到了自然界的复杂性运动。

在这样的背景下，查尔斯·詹克斯在《迁跃的宇宙中的建筑》一书中提出了“宇源建筑”（Cosmogenic Architecture）的概念，代表由复杂性研究所引发的新建筑风格。他强调：建筑应尽量接近于自然，尽可能使用自然的语汇。地域建筑强调建筑与地域自然条件的联系，这与詹克斯对复杂性建筑认识是吻合的。

日本建筑师远藤秀平认为过去的现代建筑是不断地分为梁、柱子、墙体、地面和天花等各自独立的个体，然后由不同的建筑师进行重新组合，形成不同的风格和流派，他称之为“组合性建筑”的线性思维。针对非线性与地域自然要素的结合，他提出了“半建筑风格”。远藤秀平设计的泡泡游客中心（BubbletectureH）展示了他以“混沌”的方式将建筑与环境形成一个整体。建筑是一体化，没有区分墙与屋面的界限，而且建筑使用了当地的雪松原木和锈钢作为主要材料，以曲折的形态与山坡相融合（图8）。

图6 帕提农神庙立面的黄金分割

图7 清代官式大木作的三维参数化设计

图8 泡泡游客中心

2.3 人文意象

建筑区别于建造，就是其不仅具有物质形态，而且包涵建筑意象。江南园林，居者多为文人豪士，建筑“亲易平和”，追求“天人合一”的自然观；而皇家宫殿建筑，气势庞大，色彩华丽，追求“富贵华丽，雄伟壮丽”的情怀。传统地域建筑常常以符号装饰，平面构成等具象的方式，演绎地域文化与场所文脉。而复杂性形态还强调对非建筑的意象抽取，设计更注重地域人文的本源，以抽象的方式进行人文的提炼。

刘克成先生设计的贾平凹文学艺术馆位于西安建大校园的一处历史地段，建筑原为一处“L”形旧楼。设计者考虑了场地的延续，将原为建筑的砖混结构与古朴的墙面极大限度的保留与延续，新作选用混凝土、钢材与玻璃以朴素的灰色和原建筑形成“古今对话”的方式。对于建筑的新功能即文学艺术馆，设计者以创造性的新颖方式理解：光影成为了设计的重点，建筑东南面有一曲折的“光廊”，白昼随着日照角度的变化，建筑光影呈现了丰富的动态，这是设计师对于诗意的理解；基于中国人文的自然情怀，混凝土饰面以天然的柱子作模板，铸造自然的纹理。（图9）

图9 贾平凹文学艺术馆的复杂形态与室内光影

2.4 技艺的演化

传统技艺是地域材料在设计师与工匠经过长时间运用方式的累积，既是对当地生态资源的可持续运用，也蕴含了地域性的文化和技术经验。传统技艺的对应方式有技艺的装饰化、技术的改良和技艺的演化。其中，技术的演化是动态地考虑地域性随着空间与时间变更的延续。

例如皮亚诺设计的芝贝欧文化中心，建筑形态来源于当地的传统“棚屋”，但并非复制品。为了地域形态的延续，同时解决当地炎热潮湿的气候影响，针对日照、通风的要求，建筑设置了双层表皮的结构：外层为竖向骨架与横向百叶，既遮阳又透风；内层上下位置玻璃则根据不同情况选择开启与关闭。基于建构的考虑，建筑采用了钢节点与木头并置结构，以现代技术方式表达了地域技艺特征（图10）。

图10 芝贝欧文化中心的外形与当地的棚屋

3 地域建筑的复杂性形态生成策略

旋转、扭曲、折叠、分形、混沌几何观所形成的光滑、弱形式、动态的复杂性形态以新秩序打破传统的建筑范式。复杂形态生成与地域要素的关联系统简化理解则为下图：地域要素以“输入内容”的形式进入“生成过程”，得出结果。

3.1 图解生成

“图解”不仅是思维表达方式，更是设计方式，德勒兹称之为“抽象的机器”，是图示化的思维逻辑推导。索默尔认为，由于“图解”在形式和字词之间运行，所以它既是一种处理机制，也是一种形式投影。“图解”说明的是一种行为过程而不是表现一种结果，在这个意义上，图解是一种虚拟工具而不是真实工具，是一种建造某个虚拟建筑的方式。

埃森曼设计的加西利亚文化城方案经过图解策略生成：底图是古老的圣地亚哥市中心平面，然后叠加地形等高线、规则网格。新旧诸元素的转换过程，艾森曼称为同步“基底”（Matrix），相互置换并重新配置于该曲面中。类似于航海绘图所使用的墨卡托投影，屋顶形态以图解的形态和地域性材料“复原”地貌，建筑具备了古城的肌理与地貌特性的复杂形态（图11）。

图11 加利西亚文化城的图解与结果

3.2 模拟生成

老子说：“人法地，地法天，天法道，道法自然”（《道德经》）。模拟也是建筑形态设计的初衷之一，随着技术和文明的发展，对复杂性形态的认识对此产生了重要的影响。如仿生形态，以自然界的动植物作为形态原型；还有查尔斯·詹克斯提出的“地形建筑”（Landform Architecture）模拟大地山川形态。而在地域性建筑中，也以地域性场地、物为模拟原型。

在张利先生的金昌市文化中心设计中，气候适应性与地域性表达作为出发点。考虑到金昌地区特有山形环绕建筑，西南立面结合冬季采光与取暖的需要，采用纵向的玻璃幕墙。墙面模拟山形肌理，分碎、倾斜，形成“似山而不是山”的效果（图12）。

图12 金昌市文化中心外立面与金昌地区典型山形

在刘克成先生的陕西富平国际陶艺博物馆设计中，形态设计借鉴地域特色的窑炉，并且对“窑炉原型”进行二次创作即“找形”。“窑炉原型”经过扭曲与层叠，形成半径缩放的形式动态。建筑的细腻与粗旷结合的风格呼应了陶艺主题，动态的“神秘”空间适合艺术展览的需求（图13）。

图13 陕西富平国际陶艺博物馆工作模型与室内照

3.3 拓扑生成

拓扑是19世纪开始，用于对数学分析，主要是空间和形状的连续性，然后又推广到了形态学、地形学以及后来的计算机图形学。拓扑变形过程中的图形称之为“同胚自同构体”（homeeomorphism），拓扑的过程即形态结构特征延续的过程。建筑形态的拓扑实现了由简单（规则）向复杂（非线性）的延续性演化，先锋建筑师以地域性的原型出发，得到弱形式、光滑、动式的形态。

戴卫·奇普菲尔德设计的杭州九树公寓，场地位于山坳与开阔平地的交界处，设计的初衷由此而发：满足所有建筑的具有通畅视线；合理的邻里公共空间；建筑对山形的呼应。因此设计采用棋盘间隔的布局方式，然后这个方正格局拓扑到地形中，形成了顺应场地与设计初衷的新格局。尽管后者布局曲折“凌散”，而拓扑建构特征依然保留（图14）。

图14 杭州九树公寓布局演化与建筑照片

3.4 参数化生成

参数化的含义包括参数化设计与参数化建造，在我国，计算机数字控制（CNC）制造水平并不发达，复杂性形体的建造水平有限，因此在设计阶段的参数化则考虑更多的建造过程的实施及参数化的建构。软件作为设计的辅助工具，参量的关系编辑成为了设计的方式与逻辑。

在袁烽先生的“绸墙”设计中，墙体的纹理原型与原旧建筑的功能紧密相关的绸、绸纹的光影形成黑白灰的韵律，韵律的灰度就是原型的参量。以混凝土砌块的转角为参量，转角的大小与灰度关联，于是形成了附有韵律的“绸墙”。基于韵律与砌块的地域属性，复杂性的建筑外形产生传统的归属感（图15～图17）。

4 结语

图15 “五维空间”创意产业园的绸墙建筑

图16 绸墙的韵律

图17 韵律的参数化过程

复杂性建筑并不代表形式主义，其本质如康先生在《建筑·空间·形态——建筑形态研究提要》所述的“人与建筑、建筑与社会、建筑与技术、建筑与艺术、建筑与文化、建筑与环境特别的形态研究”、“一种大范围的关系的研究”。地域建筑与复杂性形态的融合是当下建筑实践的主流之一，这对于中国文化的本土情怀与社会的革新是一种“求实与求新”的选择。面对全球化运动的盛行，地域性并非与之对立，二者的对话才是合理方式。

[1]刘克成.陕西富平国际陶艺博物馆[J].城市环境设计，2010，(07).

[2]刘克成.贾平凹文学艺术馆[J].城市环境设计，2010，(07).

[3]袁烽.绸墙柔软的建构实践[J].时代建筑，2011，(02).

[4]李晓东.桥上书屋[J].住区，2011，(02).

[5]齐欣.西溪会馆[J].住区，2011，(02).

[6]远藤秀平.泡筑H[J].城市环境设计，2011，(07).

[7]加利西亚文化综合体[J].世界建筑，2004，(01).

[8]张利.金昌市文化中心[J].城市环境设计，2010，(11).

[9]雷伟.传统檐廊空间在当代竖向集合住宅中的适应性表达[J].华中建筑，2009，(03).

责任编辑：余咏梅

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

曾卫，男，重庆人，教授，硕士生导师，研究方向为城市规划与设计、山地建筑与环境。曾一龙，男，福建人，硕士研究生，研究方向为建筑设计与理论。