低多边形空间的拟物化建构策略探究

摘 要：低多边形已经成为了数字时代一种极具代表性的设计语言，它与空间设计的碰撞并不仅仅是一种风格，其所蕴藏的空间表现力和数字时代基因不断拓展了当代建筑空间建构的外延，其中低多边形空间的拟物化建构就是一个值得探究的方向。拟物化作为一种灵活多变、取材丰富的建构策略，通过与其他各种建筑处理手法大胆的创新性结合，能更好地实现建筑在当今社会的适应性发展，对建筑的前景有着不可忽视的影响。文章从场所营造、拓扑生形、空间寄生、生态引导四个角度出发，将抽象理论与具体案例相结合，探讨了低多边形空间的拟物化建构策略。

关键词：低多边形空间;拟物化;建构策略;数字建造;非线性思维

基金项目：本文系江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX20_0696）研究成果。

低多边形（Low Poly）一词最早产生于20世纪90年代计算机游戏模型的三维实时渲染，由于当时游戏硬件处理能力较差，为了保证游戏流畅度，不得不降低三维模型的精度，使模型变成具有相对较少多边形面的多面体，即低多边形。低多边形空间是低多边形与建筑设计相结合的产物，本研究中的低多边形空间是指建筑主体的外部形体和内部空间造型两个方面都是具有低多边形形态的、延续统一的建筑空间，两者必须保持低多边形建构手法的相似性、统一性;若仅以低多边形作为建筑外部形体的表皮装饰，或局部为低多边形形态的建筑空间，则非低多边形空间。

低多边形是在过多具体细节导致的视觉干扰和过度抽象几何导致的信息抹除之间找到的一种平衡，其最初在数字游戏设计中被用于模拟生物、道具以及场景，是对真实世界的模拟，具有拟物化的特点。低多边形拟物化的本质为抽象和极简，特点是多面、低细节、低精度。因而，低多边形空间也具有这种拟物化的特点，其棱角分明、结构激进的抽象形态能产生强大的视觉冲击力，没有太复杂的细节，却又能表达物体最重要的特征及其蕴含的精神，可以为人们带来更为开阔的审美空间[1]。“建构”是实现建筑的基本物质手段，在各种客观条件的限制下，解决材料、结构、设备、重力、地理环境以及气候、文化和经济等各种实际问题间的矛盾。低多边形空间的拟物化建构策略探究是对当代非线性建构策略的一种补充与完善，具有较强的实验意义和实践价值。

一、场所营造——文脈的呼应

场所是主体与环境的精神特质共同形成的有意义的整体，通过场所精神性的营造以及主体与外界的联系寻找归属感。克里斯蒂安·诺伯格-舒尔茨认为场所是由环境中具体事物形成的，是具有独特性的整体，而不是抽象的地点;建筑存在的目的是使得“场地”（site）成为“场所”（place），即从特定的环境中揭示出潜在的意义，场地与建筑的诗性结合构成场所。马丁·海德格尔也认为场所营造在于建筑与场地诗性的结合，场所的力量来自于两者之间整体性的衔接，终极目标使人诗意地栖居在大地上。狂热的现代主义者将一座座机械的盒子安插在世界的每一个角落，而无视地域性环境与文化，无视人类生活的多样性行为，使人类原真的生活价值被淹没。远离机械时代而处于生命时代的今天，我们以非线性科学、现象学研究为依托，深刻反思了建筑历史中的现象，回顾场所精神和地域性研究，重新召回曾经属于人类的场所精神[2]。低多边形空间的“拟物化”建构是在生命时代对场所精神的一种回应。

“拟物化”是基于人们潜在的记忆和情感的一种设计手法和风格，可以让人们更容易理解和接受目标新事物。在诸多探索中，建筑的“拟物化”设计主要取材于自然和生活中人们熟悉的具象事物，与地域文脉、自然环境、社会生活相适应，能真正意义上增强建筑的丰富性和地域性，对于城市空间的发展具有积极的作用。因此，场所营造是低多边形空间拟物化建构的一种重要策略，主要从场地的自然属性和所属地域的人文属性两方面入手。在自然属性方面，从地形、地貌、气候特征，到场地的地能、风能与太阳能对场所的影响等为切入点展开拟物化建构，如隈研吾2009年设计的下关市川棚温泉交流中心，以低多边形模拟场所周边的丘陵，有机地融入小镇所处的丘陵地貌，使建筑与周边环境成为了一个有机整体，成为了当地人们热爱的活动场所（图1 a）。

在人文属性方面，在场地所属的地域中充分考虑人文传承与历史记忆，从而延续族群与所属文化的合理内涵，从精神需求、生理需求、视觉、触觉以及一系列情感需求的氛围营造场所亦是必不可少的。因此继承地域文化、人类精神与情感需求是场所营造的两个重要方向，低多边形空间从这两个角度进行拟物化建构。如2016年建成的通化市科技文化中心，其建筑形体模拟了周边山体，使建筑和自然环境和谐共处，建筑的金属表皮上镂刻了当地满族传统剪纸图案，在灯光的照射下形成了一种震撼的文化感染力，实现了“人与空间”的互动（图1 b）。可见，场所营造是一种通过场所精神和人文情怀，实现低多边形空间拟物化建构的重要策略。

二、拓扑生形——形式的统一

“拓扑生形”作为一种设计生形策略，在复杂曲面设计中逐渐被广泛使用，其在建筑空间的物理表现主要是打破了建筑构件各自为政的现象，使墙体、地面、天花等重要建筑构件成为了连续的整体。从20世纪90年代至今，数字化建筑经历了30年左右的发展，其间诸多建筑作品体现了一种极端的形式主义，对形式的迷恋与日俱增，导致了如弗兰克·盖里的建筑中形式与结构完全分离等的诸多形式主义问题，使数字化建筑背负了某种罪名[3]。肯尼斯·弗兰姆普敦曾在《建构文化研究》中对这种现象表达了忧虑，他所提出的“建构的诚实性”观点反对建筑形式与结构脱离，建筑的构件应该具有其存在的必要性，而不是脱离结构，随意地拼贴与堆砌。从这个角度出发，可以认为德勒兹哲学是对德里达解构主义思想的一种完善与修正，前者使建筑趋于“平滑”与“连续”，后者使建筑充满“断裂”“碰撞”的视觉狂欢，这也是建筑空间拓扑生形的两种不同表现。低多边形空间棱角分明，结构激进，外观上充满一道道折叠的痕迹，颇具解构主义建筑的既视感，但其空间形式与结构却倾向于德勒兹所说的平滑与连续。在其拟物化的建构上强调建筑的物质属性，不仅要注重材料的特性，更要强调自内而外的逻辑性，像有机生命体一样，使外在形式忠实地反映内在结构。

拓扑生形是实现低多边形空间在拟物化建构中实现形式与结构相融合的一种重要生形策略。拓扑生形在技术手段上分别借助MAYA、T-Splines、Rhino7-SubD、3D MAX等建模软件手工建模进行设计生形，利用算法脚本构建参数关系进行算法生形。在拓扑生形的路径上，可以分为正向建构和逆向建构。在拓扑生形的正向建构中，一般先从空间功能、场所地形、地域文化、生活方式、气候条件、自然生态、比例尺度、材料结构等重要因素进行综合分析与推导，利用建模技术自内而外拓扑生成建筑形体，如2018年建成的浙江温岭博物馆，在综合分析诸多设计要素之后，模拟了“顽石”的非线性形态，对温岭当地的石文化进行了呼应（图1 c），其低多边形的造型先通过Rhino平台进行建模设计，后利用Rhino插件Grasshopper对每个折面进行优化，有利于后期铝板进行模数划分，再经工厂加工、现场组装、合理的拼接等建造方式，使最终建成的建筑整体性更强，同时使建筑的外在形式与内在结构保持了统一性。

在拓扑生形的逆向建构过程，往往是先确定模拟对象的基础形体，利用建模技术中的网格面拟合模拟对象，然后对大量高阶的网格模型进行减面操作，从而实现逆向的低多边形建模，由外而内地在生成的形体中，结合多种空间要素进行推导与深化，完成低多边形空间的拟物化建构。如2012年Sn■hetta建筑事务所在挪威奥斯陆设计的“死亡之屋”，是在模拟挪威艺术家巴加尼·梅尔高的立体主义动物艺术形体基础上，逆向拓扑生成的低多边形空间，它既可以作为工作室和休憩场所，也是一个雕塑艺术作品（图1 d）。其建造的场所位于画家爱德华·蒙克的工作室附近，在一定程度上体现了对场所的纪念性叙事，也实现了内外形式的统一，但相对而言容易忽视更多设计要素而显得过于艺术化，在当时引起了巨大的争议。由此可见，能否很好地实现低多边形空间的拟物化形体的建构，拓扑生形是很关键的一步。

三、空間寄生——功能的拓展

“寄生”原本是生物学中的一种常见的现象，指一种生物寄生在另一种生物上，其结果是一方受害、另一方受益，或两者各取所需、互利共生。后来这一概念被引入建筑学界，在建筑的寄生模式中，“寄生建筑”通常指在现有的较大寄主建筑物上额外增加的一个风格完全不同或差异较大的小型建筑，被寄生建筑依附的建筑为寄主建筑。寄生模式中追求的“寄生方式”是一对异质要素通过依附与被依附的关系，从而达到“共生”的状态。这种共生的状态涵盖了寄生建筑与寄主环境功能之间多义转换、关系的重建、有机结合等状态[4]。因而，寄生建筑与寄主建筑两者具有不同的互补功能属性，是形成寄生模式的必备因素，使两者相互影响和关联。低多边形空间具有棱角分明、结构激进、光影对比强烈的视觉特征，经常被用于寄生建筑的设计与建造中，常见的两种低多边形寄生空间为水平式寄生空间和垂直式寄生空间。出于不同的设计目的和对异质性的追求，不少低多边形寄生建筑表现出了拟物化的特点。因此，低多边形寄生建筑也是拟物化建构的一个重要方向。

在垂直式低多边形寄生空间中，寄生建筑以悬空的形式攀附在寄主建筑上，在利用闲置空间资源的同时，不占用地面面积，最大程度减少了对环境的破坏，将那些“夹缝中的空间”利用了起来。如2011年由Za Bor建筑设计事务所设计并建成于俄罗斯莫斯科的寄生办公室，利用低多边形模拟了一个独立细胞体，这个三层办公空间坐落在大街的两座房子之间，由轻质耐久的蜂窝聚碳酸酯材料组成，不规则的窗户造型不仅凸显了整个建筑的现代气息，更给员工提供了开阔的视野，同时打破了莫斯科街区固有的沉闷感，拓展了街区空间的功能（图1 e）。

在水平式低多边形寄生空间中，寄生建筑在寄主环境的水平地面上独立占据一定的面积，但其建筑形体依然依附在寄主建筑之上，这类寄生建筑往往以全新的风格与寄主建筑相连，但仍需对寄主的环境进行综合考虑，尊重寄主建筑的尺度、比例和价值，与寄主建筑成为一个有机整体。例如寄主环境为具有历史意义的老街区，那么寄生建筑应该完善与拓展寄主建筑功能体系，对整个寄主环境的更新产生积极作用。新与旧、现代与传统的鲜明对比以这样新颖的方式进入老城区，从而激活了这原本萧条陈旧的城市空间。如2004年建成于西班牙毕尔巴鄂老城区街道的巴斯克卫生署总部，这是一个在拆除老住宅楼基础上重建的项目，利用低多边形模拟荷兰传统谷仓结构，使这座新生的另类建筑寄生在老住宅区中，完善了这片社区的医疗服务功能设施（图1 f）。由此可见，空间寄生是低多边形空间拟物化建构的一种独特策略。

四、生态引导——自然的回归

19世纪以来，随着西方工业革命的兴起与科学技术的巨大进步，西方国家以牺牲自然、征服自然为代价和以人类为中心的价值观，将自然作为人类活动的背景与征服的目标。1967年，英国学者麦克哈格曾在《设计结合自然》中，批判西方建筑以欧几里得几何规则代表人类的权威和力量，并将之强加到漠不关心的自然中去，这种由人所创造的顺从的和有秩序的世界严重违背了自然规律、破坏了自然环境。虽然，20世纪后半叶西方世界的生态意识开始觉醒，但世界的发展模式依然一直没有与自然和解，对自然的过度掠夺和破坏已经使21世纪所面临的环境威胁比以往任何一个世纪都更为严峻。可见，西方国家发展模式背后是线性思维在起主导作用。线性思维缺少整体性，将建筑视为一个几乎独立的存在，忽视了自然的多样性，追求所谓的效率与效益，将人与自然二元对立。随着非线性科学的发展，21世纪的建筑设计逐渐唱响非线性思维的主旋律，尤其是借助数字化技术，将多元的要素综合分析，并且以参数化的形式体现在建筑的设计与建造过程中。低多边形空间的拟物化建构也是一种以生态为引导的空间建构策略，尤其是模拟自然事物的形态和特性来实现生态化建构，分为主动式生态建构和被动式生态建构。

被动式生态建构强调最大限度地利用如地热能、太阳能、风能、水能等自然的能源，将建筑空间的能耗降至最低，尽可能不消耗常规能源来提高建筑的节能环保标准。低多边形空间的拟物化建构不是对模拟对象形态的简单模拟，而是深入剖析其内在结构逻辑和特性，将模拟对象的优势特点为己所用。低多边形空间对自然地形的模拟，一方面在形态上与自然环境融为一体;另一方面在延续自然地形的基础上，有利于对建筑形体进行覆土，恢复地面的绿化植被，降低建筑对自然环境的影响程度，同时促进建筑被动式生态模式的建构。如2015年建成的荷兰Biesbosch博物馆岛，利用低多边形模拟起伏地形，并在隔热玻璃外表皮上覆上一层厚土并种植草皮，在保护和融入自然环境的基础上，将能耗降到了最低。在冬季，覆土层可以给建筑空间起到良好的保温和隔热效果;在夏季，河水流入土层中的管道，能够给室内空间降温（图1 g）。

主动式生态建构策略的本质上是被动式生态建筑的演变，它通过鼓励建筑空间跟随环境变化主动感知、主动调节，向零碳迈进。被动式建筑为了追求极致节能，开窗较少，可能会牺牲掉一些舒适性，但主动式建筑追求舒适与节能的平衡，在建筑的设计、施工、使用的周期内，在关注能源和保护环境的前提下，以建筑的健康性和舒适性为核心，以实现住户的身心健康为目标[5]。如2017年由扎哈·哈迪德设计并建于沙特阿拉伯的阿卜杜拉国王石油研发中心，以低多边形模拟蜂巢结构，把各个模块连接在一起，为以后的扩建和发展预留了条件（图1 h）。这种六棱柱的蜂巢结构最大化地节省了材料用量，充分结合了生物优势来应对利雅得高原的气候，在被动式节能的基础上，采用智能设备进行主动式调控，在极大地减少了能源消耗的同时，塑造了舒适的人居环境。可见，低多边形空间可以模拟生物结构优势优化建筑整体性能，使生态引入成为其拟物化建构的优势策略。

五、结语

线性设计忽略使用者的具体行为特征与时间进程中的不定因素，往往在设计过程自外而内、由上而下，忽略场所营造、地域文化、自然与人的有机联系等关键因素。从场所营造、拓扑生形、空间寄生、生态引导的角度来看，低多边形空间的拟物化建构是数字建筑时代一种非线性的建构策略，虽然这种建构策略建立在数字设计和数字建造的基础之上，但绝对不能将低多边形空间的拟物化建构简单等同于对模拟对象复杂曲面形体的一种几何重构，即用几何多边形平面拟合复杂曲面，重构出便于建造的近似形体，而应该认识到这种非线性形体的建构策略背后蕴含的非线性思维。

参考文献：

[1]钟阳江.低多边形空间的拟物化设计探究[J].美术文献，2020（5）：136-138.

[2]孔宇航.非线性有机建筑[M].北京：中国建筑工业出版社，2012：25.

[3]董昌恒.拓扑生形：基于多边形建模技术的复杂曲面应用研究[D].南京：南京艺术学院，2019.

[4]杨莹.基于寄生模式的小型展览建筑设计研究[D].广州：华南理工大学，2016.

[5]宋琪.被动式建筑设计基础理论与方法研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015.

作者单位：

南京艺术学院