非线性建筑设计

建筑学报
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建筑教育
ARCHITECTURAL EDUCATION
经过多次的反馈修正， 得到建筑设计方案。 这一设计方法不再把建筑的视觉形象 作为设计的核心， 并不在意形式风格， 其设 计的结果往往产生一种不可再生的特殊形 式， 它是陌生的， 不规则的， 非标准的形体， 但它属于某一特定的场址，其形象与自身 及周边有着千丝万缕的联系。 这一设计思想的设计过程可归纳为 ：
“学生活动吧”由两位同学合作完成， 通过对身边同学的校园生活调研，他们发 现校园环境中缺少供个人独处或供２～３人 相互交流的空间；于是， 他们决定在紫荆学 生公寓楼间的空地上建设一个活动酒吧， 专门提供各种小范围交流所需要的空间。 该酒吧占地约 ２０００ｍ２，建筑面积约 ８００ｍ２。
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“早餐亭” 由一位同学独立完成， 该同 学通过调查发现每天早餐时段学生食堂内 总是拥挤不堪，因而有一半以上的学生只 好不吃早餐 ； 为让更多同学吃上早餐， 通过 问卷调查确认，在上课途经的路边设置不 用下自行车便可买早点的早餐亭，可以有 效解决吃早餐的问题。因而早餐亭成为该 学生的设计对象。早餐亭选址于清华校园 １４ 号楼东侧一块三角形地段上， 位于校园 主干道西侧，建筑体积约 １３０．２ｍ３ 。 （２） 环境现象分析及生成逻辑的转化 “学生活动吧” 通过现场观察统计及对 建筑内部活动的认识， 抓住了以下５个因素 进行分析： ①经过地段的人流及车流流向及流 量；②地段两侧宿舍出入口处人们的视线 及心理感受；③地段上三处重要的视线关 系；④地段两侧宿舍楼之间必要的联系通 道 ； ⑤建筑内部人流的活动轨迹。 通过对以 上５个因子进行分析研究， 把结果画成分析 图，并进而获得计算机软件可识别的逻辑 图形， 这样便为形态的生成奠定了基础。 早餐亭从地段形状， 地段内的行道树， 地段内的嗅觉特征，地段及周边的交通特 性，地段由内向外及由外向内的视线关系 等因素入手， 将环境因素图示化， 并转化成 计算机可识别的逻辑图形。 （３） 建筑形态的生成过程及建筑形体的 确立 在决定运用这种方法进行建筑设计之 初， 设计者应该首先熟悉一种或几种计算 机软件，并根据对该软件的认识，进行上 述逻辑图形的研究和确定。 一但确定了计 算机可识别的内在逻辑， 便可以将逻辑图 形导入选定的软件， 并通过不同的指令或 计算法则， 以及不同的逻辑图形的组合， 进 行建筑形态的生成工作。 这一过程是一个 探索性的发展过程， 就象常规设计的意向 草图推敲过程， 需要设计者自主的评价标 准及决策行为，从而推动设计发展。与常 规设计相对照，在这里，计算机软件只是 代替了设计者形象想像及形态创造思维的 工作，事实上，并没有代替设计者对设计 发展的取舍判断。经过这一生成过程，设 计者将获得多个建筑的形态雏形， 这时设 计者需要选择其中一个形态， 作为设计发 展的基础。 “学生活动吧形态生成过程” 为形态生 成过程中若干设计雏形，粉红色的形体为 建筑的外形，粉蓝色的形体则为通道的雏 形；最终， 设计者选择左上角的形体作为发 展基础。 “早餐亭” 形态生成过程中， 不同逻辑 图形的组合， 生成了不同的建筑形体雏形， 设计雏形的选定到设计方案的完成，仍然 有一个设计推敲及不断修改反馈的阶段， 在这一阶段中，设计者进一步细化建筑的 功能要求， 深化内外空间的设计， 更进一步 使形体与建筑性能及各种限制因素相符合。 （４） 建筑形体的结构逻辑体系及基本单 元的构造连接研究 确定了设计方案后，对于这种非标准 的建筑形体如何进行建造成为关键性问题， 因而，要求学生在设计方案阶段就对非标 准形体的结构体系及关键构造节点进行初 步的设想。 “学生活动吧” 将计算生成非标准外壳 形体的控制网线（ＩＳＯ线）作为建立该形体的 结构网架，设想通过结构计算决定控制网 线的截面尺寸， 从而确定结构系统。 进一步 研究发现，控制网线均由三角形基本单元 交叉组合而成， 因而， 各网线交叉点处是一 个关键的节点，解决了这一节点的构造设 计， 则解决了其它所有节点的构造问题。 “早餐亭” 则将生成的不规则形体按生 成控制网线分解成 １２ 块，试图借助于 ＣＮＣ 机床异地分别制造出每一分块部件，之后 运到现场进行拼装成型。分块时将每一部 件放在三维坐标系中， 分别标注角坐标， 以 利组装。 （５） 成果表达 由于整个设计过程是三维建模，最终 的设计成果是一立体模型， 因而， 成果表达 时，平、 立、 剖面及透视图均可从设计模型 直接得出，并加以后期处理便可作为设计 成果。 ３． 非线性建筑设计过程总结 从以上设计实例可总结出一般的非线 性建筑设计过程如表 １。■
三、非线性建筑设计方法 基于对非线性建筑及理论的认识，以 及对现象学建筑设计思想的理解，我们设 置了清华三年级建筑设计课题之一“非线 性建筑设计” ， 下面以该设计课题为例介绍 非线性建筑设计方法。 １． 课程设计要求 该设计作业要求在８周内完成，具体 要求有： （１） 社会生活调查：从调查观察中确定 某种公共性质的活动作为设计对象 ； （２） 通过调查， 选择该种活动实际发生 的场所作为设计地段； （３） 该空间的体积小于 ２０００ｍ３； （４） 从对公共活动及物质环境的分析研 究中找到影响设计的重要因素，并作为建 筑方案生成的基础； （５） 运用计算机软件进行造形设计或生 成建筑形体。 ２． 课程设计实例解析 —“学生活动吧”及“早餐亭” （１） 生活调研、 场地选择、 及设计目标 的确定
对“专业外语”的教学内容进行分
解，调整后的教学框架减少了专业外语中 外国文献阅读的份量，将 １／３ 的教学时间 用于 “专业口语” 教学， 引进国外资深建筑 师讲授专业交流沟通的口语表达技巧，增 强了国际联合课程设计教学的互动效果。 结语 从建筑教育的历史发展看，难觅一种 普遍适用的合理教学模式，却能够发现优 秀的建筑人才可以出自迥然不同的教学体 系。 不过有一点是共同的， 即 ： 建筑教学体 系的侧重点和针对性应该适应时代的发展 变化、来自社会的挑战以及教育对象的特 点，而不是相反。 ５０ 多年来， 同济大学建筑与城市规划 学院建筑系在历届领导和教师的持续探索 实践下， 形成了不断发展的、 富于 “同济特 色” 的建筑学教育体系， 经历了从以空间为 纲组织教学、 到以环境观为线索组织教学、 再到以能力培养为目标组织教学的各个阶 段。 在原有完整教学体系的基础之上， 通过 对教学计划的调整以及建筑设计、建筑理 论、 建筑技术、 建筑美术四大课程体系的分 解与整合，在全面提高学生综合素质的总 体目标下，系统地强化本科教学体系中的 “说服力培养” 环节， 既是应对当今社会对 建筑教育的新要求的一种思路和探索，也 是对同济建筑教育为社会进步服务、追求 创新、 追求技术内涵、 走国际化道路传统特
场地上，从而武断地阻碍着生活在建筑中 的人与周边世界产生联系，形成社会生态 及自然生态的失衡。现代主义建筑思想已 不再适合人类生存发展的需要，相应的建 筑设计方法也不能满足新的建筑的要求。 新的建筑设计方法以现象学思想为基础， 即重视人的意识活动以及意识活动所指向 的外部事物， 也就是重视日常生活世界， 建 筑设计的起点关注场所及场所精神，建筑 设计成为对建筑自身内在性能的研究，以 及对影响人们生活的周边的地形、 风景、 气 候、 文化传统、 经济条件、 建造手段等各种 环境现象的分析过程，建筑的形体是这一 分析研究过程的结果，建筑的躯壳成为把 人们的活动与周边结合的物质媒介，这样 便把建筑锚固在场所中， 人、 建筑、 及场所 形成协调的生命体。这种设计思想的特点 在于从观察了解生活出发， 通过筛选， 提取 直观环境现象因素，并创造性地把现象因 子从概念转化成形象作为建筑的形体，并
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徐卫国
摘要 ／ 基于对非线性建筑及理论的认识，以及对现象学 建筑设计思想的理解，文章以清华学生作业为例阐述了 非线性建筑设计方法。 关键词 ／ 非线性建筑 现象学设计思想 非线性建筑设 计方法
ABSTRACT/ Based on understanding of non-linear archi-
３） 色的进一步延续。 ■
tecture theory and phenomenology architectural design, this paper expatiates on the method for non-linear architectural design by example of students’ work. KEY WORDS/ Non-liner architecture, Phenomenology design thought, Method for non-liner architecture design
一、非线性建筑 人们往往忽视最普通的自然现象，比 如自然界中的万物都是非规则的形状便是 一例。 无论植物、 生物还是动物， 包括人本 身在内，其形状没有一个是规则状的。但 是， 在人类世界中， 人造物大部分却都是规 则规范的几何形体， 建筑更是如此。 原因之 一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关， 原因之二也许因为人类生产能力有限，技 术条件不够， 因而， 依靠仅有的生产技术能 力只能制造出简单标准的人造物体。 ２０ 世纪中叶开始， 非线性科学理论的 不断发明， 突破了线性科学对人类的束缚， 人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影 响到人类产品制造业，则表现为产品形态 的非标准化。 模糊理论、 混沌学、 耗散结构 理论、 涌现理论、 非标准数学分析等理论的 建立，给人们展现了远离平衡态下的动态 的稳定化有序结构；揭示了自然界丰富的 复杂性潜力；清除了时间与空间的二元对 立， 表现了时空统一共呈的状态 ； 歌颂了高 度的连续性与流动性。建筑物也象其它人 造物一样受这些新的科学理论的影响，开 始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非 线性的发展道路， 可以推测， 其目标将是向 着接近自然万物的方向。 非线性建筑已经诞生，并在世界各地 蔓延， 它预示着一个新的时代， 展现了人类 更自由和睦的未来。正象建筑评论家查尔 斯・詹克斯上世纪末所预言的那样， “非线 性建筑将在复杂科学的引导下，成为下一 个千年一场重要的建筑运动。 ” 非线性建筑是一种连续流动状的形体， 这种形体作为结果来自于对建筑性能及周 边环境因素的分析，建筑的设计过程即是 对各种影响建筑因素的研究，并通过提练 和综合，将各种影响因子从概念发展到形 象， 作为建筑的最终形体， 由于影响的因素 是复杂的， 建筑的形体也必然是不规则的。