重复式几何元素在空间设计中的应用研究

刘琼春 王思锴

海南大学美术与设计学院 海南 海口 570228

一、重复式几何元素在空间设计中的色彩美学

将设计好的基本色彩纳入重复的几何元素骨骼内，使基本色彩在重复式几何元素中与造型结合经过规律化、秩序化的排列组合形成视觉重复美，这类色彩搭配易营造规律严谨、精致统一的秩序美感，使人获得很强的记忆点，这种平面构成中的色彩重复设计手法不仅能使重复式几何元素在空间设计中营造空间整肃的视觉效果和场所精神，同时也能在色彩的位置变幻、大小变幻、形状变幻、方向变幻等营造统一秩序中的趣味变化美。例如弗兰克盖里设计的巴黎LV 基金会艺术馆，其建筑外立面采用了3528 块弧形玻璃进行重复式拼接，使得整个建筑看起来精致统一，同时其中的1472 块弧形玻璃会随着时间、气候、建筑温度等多种因素的影响变幻成13 种不同的色彩，远远望去极富律动感和趣味性。（如图1）

图1 LV 基金会艺术馆（百度图片）

二、重复式几何元素在建筑设计中的应用

建筑设计的思路是多样化的，依据其所处的地理环境、用地规划、功能要求、使用者喜好、与周边自然环境与建筑的关系等，能够确定出建筑的基本形态，而两座体块相似的建筑，因其运用的材料不同，或仅仅因为材料的运用方式不同，都会呈现出完全不一样的建筑“性格”。几何元素是建筑的根基，是主导建筑最终形态的最关键元素，塑造出我们所需的全部空间，在应用重复式几何元素时，有几个基本的应用思路。

（一）排布方式

几何元素作为建筑的基本体块，可以以墙为单位整体地看，也可以拆分成地板、墙砖、栅板等为单位细化地看。当这些单一的几何元素以某种方式被人为地组织在一起时，达成的效果背后就会传递出组织者的目的或某种情感，从而赋予建筑空间独特的氛围。

1、对称排布与非对称排布

（1）对称排布。自然界中的大部分动植物都遵循着对称的规律，这是人类认知世界的重要依据，因此在营造建筑时，人们大部分时间也都习惯于将其打造成对称的布局，即沿一条轴线分割开来，建筑的左右两轴形态相同。轴线有短有长，短的如一间正厅，一明两暗的布局中书房和卧室分布在正厅的左右两侧；长轴如明清时的帝都北京，以紫禁城为中心，将都城中的建筑沿轴线排布，甚为壮观。

1986 年建成的哈尔格林姆斯大教堂是冰岛最大的一座教堂，建成后即成为冰岛的地标性建筑。（如图2）设计师在建造技法上则是使用对称排布的方式，将当地独特的六角形玄武岩石柱由短到长逐层递进，由中央到两边呈轴对称排布，使整个教堂呈现出气冲霄汉的威严气势。作为雷克雅未克市最高的教堂建筑，宗教建筑神圣、威严的秩序感在这种重复式几何元素的对称排布中呼之欲出，又因教堂名字是以冰岛著名文学家哈尔格林姆斯的名字命名，建筑搭载的情感信息和文化信息由单一的宗教信仰拓展为文学纪念意义和人物缅怀含义，重复式几何元素的对称式排布在这里则起到了进一步强化了此建筑应有的独特纪念意义和神圣庄重使命，让观者肃然起敬。因此可见，几何元素的对称排布不仅能高效地实现建筑的功能价值，更能最大程度地实现其秩序感的营造和文化情感信息的搭载。

图2 哈尔格林姆斯大教堂（谷德设计网）

（2）非对称排布。上世纪兴起的后现代主义和解构主义在建筑体系方面一反前人遵循的对称式布局，远远望去已经舍弃了重复式几何元素，但只要走近观察就会发现，仅在建筑外表皮就有大量的几何元素叠加。仍以LV 基金会艺术馆为例，以长方形为基本几何元素组成的弧形玻璃面板在建筑表面弯曲、扭缠、滚卷、窝叠、集束，呈现出自由而富有张力的非对称排布，它们与艺术馆建筑的不对称体块自然和谐地融为一体，同时又以重复式大面积的表皮覆盖赋予了建筑秩序感，平衡了建筑动态与静态、自由与秩序的视觉体验。

2、一致排布与渐变排布

（1）一致排布。一致排布指每个几何元素单体经过计算，以大小长短基本吻合的形态组合搭建。例如：洛阳李子沟村的红砖自然礼堂，以红砖为建筑材料构造出内外建筑空间，统一烧制的砖块构成高度和间距一致的多拱廊道，千万个规整的红色砖块作为几何元素堆砌出了整个曲面，极具一致性和秩序感，与周边的土壤、花木自然地融为一体，和谐而浪漫。

（2）渐变排布。渐变排布指相互具有演变关系的几何元素的排布方式。如同心圆，虽然半径不同，但共用一个圆心，整体仍应算作是对同一几何元素形态的重复运用。位于天津的滨海图书馆，从书架底部向上层层探出的板架逐渐形成了天花，呈现出一种倒置的梯田形态，它们又在中庭的球体顶部收束，形成了建筑的天井。这些层板可以按部分划分，看作是对几个几何元素的重复使用。这种渐变式的排布延伸了空间的深度与广度，与充当外立面的玻璃幕墙构成强对比，使建筑兼具装饰功能与实用功能。对于追求强烈变化的建筑师来说，对渐变式的几何元素进行重复排布，既能保持建筑本身的风格，同时也加强了建筑的冲击力和结构的表达能力，在内外空间的营造中都有着较为广泛的实际意义。

（二）材料质感表现

不同的材质赋予建筑不同的质感表现力，材料与材料之间的结合也会产生区别很大的层次和效果，甚至同一属性的材料也会因为种类的不同而使建筑呈现出完全不一样的质感，如哑光木地板和抛光木地板，粗粝的花岗岩墙面和光滑的大理石墙面等等。建筑主要使用的材料有石材、玻璃、金属材料、混凝土等，近些年出现的新型材料也层出不穷，这些材料大多可以采用镂空、实体组合、浮雕、喷涂的方式将几何元素应用在上面，起到对建筑的修饰作用。而在现代科学技术的推动下，巨幅LED 电子显示屏的应用为建筑的变化提供了更多可能。

以实例来看：马来西亚又见马六甲演艺剧场的外表皮就将LED 技术与玻璃幕墙结合运用，建筑表情随电子屏幕随时发生着变化，它的外表皮由五千余片菱形铝板组合而成，顶部凹入的弧形面由众多弧面玻璃包裹，形成连续的玻璃幕墙，能够同时将环境色和巨幅屏幕的色彩进行反射，且每一个空隙都形成了类似带有圆角的菱形，整齐又有气势。由各种材料制成的建筑构件本身密度的限制，其单一体量是有极限的，因此必然存在大量的拼接缝，客观上自动将建筑分割成了无数细小的体块，从而在墙面、地面上形成了带给观察者视觉享受的纹理面，这种纹理感也是重复式几何元素所带来的客观效果。

（三）参数化的应用

参数化设计的时代可以说是随着信息技术的突飞猛进突然到来的。在AutoCAD、BIM、Rhino 等一众设计软件被开发并成熟应用之前，大量的设计仍旧依靠众多设计人员的手绘工作，而电脑取代人手后，设计效率大大提高，设计思路能够被迅速全方位的可视化，建筑空间设计朝着更加科学和自由化的方向发展。但参数化设计仍然没有摒弃对几何元素的重复性使用，甚至大量的参数化建筑表皮和内部都有扩大其使用面积的趋势。

从实例来看：位于北京的斐弛办公空间中，最引人注目的是由程序编写、通过3D 打印技术施工完成的一处楼梯，楼梯的肌理由重复的一种几何元素构成，相互咬合形成了类似编织或蛇鳞的效果。天津的世茂·浪花艺术馆建筑表皮采用一体化参数化设计，大大小小的银色菱形铝板排布其上形成了类似鱼鳞的质感，反射的日光和水中倒影映衬其上，令建筑的外立面随自然光线随时发生着色彩变幻。经由计算机编程生成的材料肌理，实现了对材料绝对精确地把控，使得建筑生成的重复性几何元素更具科技感、未来感。

通过以上案例和众多建筑实例发现，参数化设计不仅没有使几何元素失去重复应用的价值，相反电脑擅于生成这类大面积的重复性元素，也能将各种几何元素更为自然地组织在一起，从而让重复性几何元素在设计的新时代得以继续延伸下去。

三、结语

大量的建筑实例表明，重复性几何元素在古今建筑中具有不可忽视与不可替代的重要作用，在现代设计浪潮中每个国家和地区日渐趋同，但在民族特性上仍保有相当的独立性。对几何元素的重复使用，既有功能性的要求，也有形式上的考量，它们丰富着建筑的内外空间，也是对建筑内涵的进一步补充说明。设计师有必要对各种重复式几何元素进行充分了解，它是了解一座建筑基本构成的缩影。