重复衍生间的变与不变

李书雅　程云杉

[摘要]竹材作为一种性质优良的建筑材料备受青睐，而近年来竹构建筑也方兴未艾。本文以竹构为研究基础，从美学方面阐述重复的艺术手法在竹构中的应用，结合亲身建造的竹构，分析从简单元素通过不同的组合方式形成复杂构筑物的设计手法，以及在过程中问题的分析与解决。通过这个过程，我们可以将单一元素通过不同组合方式设计出具有不同韵律的构筑。

[关键词]竹构；重复；变化；节奏韵律

文章编号：2095-4085（2016）05-0060-03

建筑的“重复”作用在于将建筑视觉形象秩序化、整齐化，在图形中可以呈现出和谐统一的视觉效果。在建筑设计中连续不段的使用同一元素，成为重复的基本形态，大的基本形态重复，可以产生整体构成的力度；细小密集的基形态的重复会产生形态机理的效果。这些关于重复的建筑艺术手法相辅相成，并通过反复的重复设计突出主题，强化了观众的视觉记忆，成为建筑设计中不可或缺的设计手法。

1.“重复”手法及在构筑物中的应用

1.1线性排列构成

线性排列是最为常见的一种构成方式，人类最初的构建行为就已经体现了这种方式。线性排列的方式虽然直接而简单，但往往能创造明确的秩序感，产生严谨有序的心理感受，古希腊神庙正是运用柱式的线性排列创造了庄严神圣的建筑氛围。对于中国传统木构建筑，线性排列更是其构建的基本原则；对于竹材而言，其本身就是线性的形态，在进行线性排列的同时易于产生明确的秩序感，同时由于竹材的独特性，相似中略有不同，使得秩序中富有变化，严谨而不单调。

1.2面状编织构成

编织是一门古老技艺。建筑理论家森佩尔认为：建筑与编织同步。编织的构成方式由于与同类材料及结构形态的重复而具有很强的统一感与韵律感。实际上，编织是一种使线条转化为面，从一维到二维的手法，在对线条的编织中，会产生不同的肌理形态，有的是材料本身带来的，而有的是不同的编织方式形成的。在长期的实践中，人们总结了多种编织方式，随着设计手法的创新，竹材编织又加入了一些新元素，如无序编织，沿自由曲面编织等，都以不同的形式展现了面状编织其独特的表现力。对于目前竹构的编织手法，可大致分为：平面有序编织，平面无序编织，曲面有序编织及曲面无序编织。

1.3空间交织构成

空间交织构成是一种三维空间的构成形式，这一构成方式通常按照一种秩序进行组合。竹材在进行空间的交织构成时能产生明确有序的形式感，同时交织的秩序多样性也使得最终的建造形式千变万化。因此，空间交织构成的这种手法常用于竹材作为结构体系的构筑物中。竹材良好的力学性质与空间交织手法相结合能形成受力合理、丰富多彩的结构形式，凸显交织之美。

2.案例分析——以校园竹构建造为背景

2015年南京林业大学校园竹构作品“生命之锥”是以正四面体为骨架元素，按照空间交织的构成手法进行组合、变化，最终搭建而成的一个扭曲的多面构架。

2.1单体优势

我们选择正四面体为结构元素，是充分考虑了它的优势所在。正四面体是由四个全等正三角形围成的空间封闭图形，是最简单的正多面体，由于正四面体与自身完全对偶，也是一种柏拉图多面体。在平面中，三角形的稳定性最强，同样，在立体中几何中正四面体有着很强的抵抗外在破坏力的能力。在实际生产中，三角形是框架结构中最常见的形式，它结实稳固，耗材最小。例如建筑工地上脚手架间用斜撑的钢管以确保整体的稳定性，我们日常所用摄像机的三脚架同样是在空间上形成了四面体的稳定结构。

2.2平凡到异殊的组合模式

基于对正四面体结构的普遍性与优势的了解，我们校园建造的竹构作品“生命之锥”（图1，2）以正四面体为基本元素进行组合。由于正四面体的几何对称形和规律性有着多种的组合方式。四个相同的正四面体顶点相接能够组成一个大正四面体，九个单体顶点相接会组成一个更大的正四面体，这种平方模式可以组成不同大小的正四面体。而正四面体如果两两围绕一点，面面相接，每一个正四面体顶点为60度，六个单体就可以组成一个新多面体。如果单体以任意方向面与面自由衔接，那就有多种可能性。以校园构造“生命之锥”为例，就是正四面体纵向连接，形成一条扭曲的长构筑，并且可以根据需要在整体上增减四面体单元以适应外部环境。

2.3组合过程中的问题及处理

2.3.1稳定性

在实际建造中也遇到了几点问题，一是多个正四面体组合后，形成了一个不规则的扭曲多面体，导致了该构筑物的着地点过少，整个构架摇晃不定，尤其当我们向构筑一端不断向上叠加单元体时，因为下方受力不均，导致头重脚轻，几乎有倾覆的危险。出于安全考虑，我们最终减少了向上叠加的单元体个数，使得整个构筑物重心下移，维持了基本的稳定。在后一次的建造实践中，我们采取了相应的应对措施：一是将竹竿按质量分类，较重的竹竿组建的单元体将来放置在构筑物的底层，相反，轻质的竹竿组成的单元体叠加在上层，可以保持重心接近地面；二是增加构筑物与接触面的面积与摩擦力。第一次建造由于构筑物摆放在水泥地面上，着地点少，导致不稳定，而第二次建造在山问进行，竹构作品摆放在林间草地上，柔软的草地与竹构有着较大的接触面，草坪地为竹构提供了摩擦力，使得竹构的稳定性大大增强；三是依托山间起伏多变的地形组合单元体，设计结合地形，稳定性更强。

2.3.2节点

另一个问题便是节点问题，节点是竹竿与竹竿间交接部位的处理，也是重要的受力结构，在一定程度上，节点的类型决定了整个构筑物的造型以及制作方式。对于正四面体结构的连接，每一个单元体中，一个节点要连接三根杆件，其对于受力要求较高。在工业生产上常使用钢节点，钢铁焊接，这种节点有着较高的稳定性，不易变形，而且适应工业化大批量生产。在日常生活中我们也常能看到这类结构，如各种网架结构，它们因具有标准化，模数化，规范化的优点而受到青睐。与工业化节点相对的是手工节点，手工节点有着可操作性强的优点，但对于手工工艺有着较高的要求。在两次建造活动中，我们也分别尝试制作了以下几种节点：

（1）钢丝绑扎，简单粗放，节点容易晃动，不稳定。（2）螺杆连接，耗时间长，节点精确性不强，但稳定性好。（3）木板+合页，工序复杂，对手工艺要求高。最终结合昆明理工大学实验研究的石膏节点的理论基础，我们采用了钢构+石膏灌注（图3）的模式。即把三根螺杆按一定角度交于一个预制好的球节点，球节点为钢制，球上按四面体顶角的交角度数预留孔洞，以备螺杆插入拧牢，于是便形成了一个钢球、三根螺杆的结构模式，最后再将三根螺杆分别垂直插入竹竿空腔，螺杆与竹腔的空余部分用石膏填满。由于石膏强度大，和易性好，凝结快，质量也较同体积的水泥轻，所以选择石膏为灌注材料。通过实验发现这种结构是简便而牢固的，所以在整个竹构中，不仅单元体内部可以采用这种方式，单元体与单元体之间的连接亦可采用。

“钢结构+石膏灌注”模式介于工业化与手工生产之间，钢球节点可以通过工厂提前预制，螺杆也可以提前按照所需长度截取，有着工业生产标准化的特点。而节点与竹材的连接以及填充石膏的过程，可根据竹竿长短、粗细等不确定因素做出相应调整，因此也具有手工操作的可变性。

2.3.3重杆

在拼接组合过程中，另一个不可忽视的问题是重杆现象的处理。由于多个相同正四面体相连接，会有重合的面和杆件，在构筑物中间相连部分最多会有3根重杆，我们可以简化其结构，重复部分仅用一根杆件，这样会大大减少竹材的使用，节约成本。当然，我们也可以选择不简化，保留重杆，这种处理手法意在突出竹构的线条，避免竹构形成网架结构而带来的相同粗细线条的视觉单一感，同时通过粗细线条的划分强调了正四面体的骨架元素地位。保留重杆，可以使整个构架中正四面体以独立的单元存在，可以在搭建前批量化生产，然后再根据需要进行组装，还可以通过增减独立单元体或者改变单元体在构架中的位置从而对实际方案进行便捷的修改。如果简化重杆，整个构建要一次性完成，相反，采用独立的正四面体单元，不仅在整体效果上是完整的，在实际施工中也有着单元体便捷的优势，在视觉上有着线条重复感（图4）。

2.3.4空间与尺度

竹构的尺度问题也是我们关注的核心之一，将每个单元体设为边长1.5 m的正四面体，实际上这是比我们的最初设计缩小了50%边长。在建造过程中，我们眼中一个个正四面体组合而成的普通构架，在儿童眼中成为了有着不同感受的小空问，成年人以俯视的视角看待这个构造，但是6—8岁的儿童可以在其间自由穿梭（图5）。根据不同需要在各正四面体单元上增加编织的围护面，儿童便可以在其问互动，体会或开敞或封闭的不同空间，感受由阳光带来的丰富投影。

3.结语

“重复”作为自然界中司空见惯的现象，在人类社会的建造活动中也成为一种常见手法，通过重复可以使得单一元素在组合后具有节奏与韵律之美。我们以亲身实践的校园建造为案例分，简述重复所带来的优势：可批量化生产、多种组装方式、具有模数化、有利于工业化模式下的生产现状、具有良好的多变性与适应性，也阐释了在重复组合过程中遇到的问题。在此过程中，不变的是简单的一成不变的同一个元素，而变化最终所呈现的确是千姿百态的形式和韵律之美，其所需要的便是重复衍生的过程、奇思妙想的设计策略，才使得一切从单一转化为丰富多彩。