非線性思維下當(dāng)代建筑界面場地景觀適應(yīng)策略

王 班

場地景觀如何與自然、城市及建筑的有機融合、土地資源如何有效的利用及用地的地脈如何延續(xù),不僅是對現(xiàn)今建筑如何生態(tài)式的與場地作用的要求,同時也是滿足人們回歸自然的心理需要的重要方式。隨著非線性、復(fù)雜科學(xué)的發(fā)展及其在建筑領(lǐng)域的滲透與轉(zhuǎn)換以及數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,為在建筑界面層面適應(yīng)場地景觀環(huán)境提供了新思路與方法。

1 非線性思維以及非線性思維下建筑界面的內(nèi)涵

非線性以及非線性科學(xué)、復(fù)雜性以及復(fù)雜系統(tǒng)是在對自然界新的認(rèn)識的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。非線性科學(xué)中研究體現(xiàn)了非線性系統(tǒng)的實質(zhì):系統(tǒng)內(nèi)在部分子系統(tǒng)或者全部子系統(tǒng)之間的非線性相互作用產(chǎn)生的非疊加效應(yīng)形成了系統(tǒng)動態(tài)演化過程的多樣性與多尺度性[2]。復(fù)雜性、復(fù)雜系統(tǒng)乃至復(fù)雜性科學(xué)是在非線性系統(tǒng)的研究以及非線性科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展形成的。復(fù)雜系統(tǒng)是由眾多存在復(fù)雜相互作用的組分(或子系統(tǒng))組成的,系統(tǒng)的整體行為不能由其組分的行為(功能或特征)來獲得[2]。

“非線性建筑”也是當(dāng)代建筑學(xué)界在此相應(yīng)的科學(xué)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的新的概念。1997年,查爾斯?詹克斯在英國 AD雜志第 129期上提出:“非線性建筑:新科學(xué)=新建筑?”[3];后現(xiàn)代哲學(xué)家吉爾?德勒茲(Gilles Deleuze)的去中心學(xué)說、推崇即刻性與偶然性的觀念為非線性建筑找到思想依據(jù)[4];清華大學(xué)徐衛(wèi)國教授在其《涌現(xiàn)》一書中對德勒茲主要思想從三個方面進(jìn)行了主要概括,同時為非線性建筑進(jìn)行了定義[5]。非線性建筑形態(tài)內(nèi)涵中,建筑形體的非線性形成方式是其本質(zhì),這也是非線性建筑形態(tài)區(qū)別于傳統(tǒng)的對建筑形體控制設(shè)計方式下形成的曲線式建筑形體的本質(zhì)所在(見圖1)。

從對非線性自身的概念及其特征分析與對已有的非線性建筑的概念與哲學(xué)思想分析可看出,“非線性”建筑界面實際上是在非線性思維方式下的建筑界面的幾何表現(xiàn)特征和形成方法與過程的概括表達(dá),是借用非線性及非線性系統(tǒng)的概念,根據(jù)建筑界面自身的特性,在建筑形態(tài)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化。非線性建筑界面的內(nèi)涵為:設(shè)定建筑界面系統(tǒng)的組成要素、要素的行為方式與行為范圍以及要素間的相互關(guān)聯(lián)規(guī)則,在外界環(huán)境影響因素的作用下,引起建筑界面系統(tǒng)組成要素的行為,通過要素間的關(guān)聯(lián)作用自下而上的演化形成具有多樣可能性的建筑界面為非線性建筑界面。

場地資源適應(yīng)的非線性建筑界面策略主要體現(xiàn)在運用自身組成構(gòu)件與場地景觀形成復(fù)雜的相互作用方式,用一種類似自然形態(tài)的表皮擬態(tài)的方式,融入并重新塑造了場地景觀。類似自然形態(tài)的擬態(tài)策略,通過控制建筑界面組成構(gòu)件的材料景象反射性能、自身的大小、反射角度、凹凸程度等參數(shù)控制,使建筑界面具有復(fù)雜的行為能力,通過形成的差異化反射或者復(fù)雜肌理與周圍場景融為一體。這種融入環(huán)境的方式并不是對外界場景的簡單反射或模擬,而是在保持建筑自身個性的前提下,形成對建筑與場地景觀共同構(gòu)筑的新場景的新的塑造與詮釋。

2 非線性思維下建筑界面的場地景觀適應(yīng)策略

2.1 建筑界面的組成構(gòu)件差異化反射與場景的融合及塑造

具有一定反射性能的材料構(gòu)件形成的建筑界面對環(huán)境場景形成鏡面反射,周圍環(huán)境為塑造場景的主要因素。不是線性關(guān)系的直接反射,而是通過與外界場景建立相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性,通過反射面角度的不同與材料反射性能的差異,將周圍不同環(huán)境片斷式差異化的映射到同一建筑界面組成構(gòu)件上,在這樣構(gòu)成的整體建筑界面上形成與其周圍環(huán)境相似但不相同的新場景。其中主要控制的參數(shù)有材料的反射性能、透過方式、組成構(gòu)件的反射角度,構(gòu)件的大小、形狀(見圖2)。

1)玻璃材料具有反射與透射同時兼顧的性能。赫爾佐格與德梅龍在瑞士設(shè)計的帕特里亞保險公司總部的辦公樓的外界面,具有反射性能的玻璃窗單元具有多個朝向角度,使經(jīng)玻璃窗映射后在建筑外界面上形成了與其周圍場景相似但不相同的場景。建筑界面以建筑與周圍場景自身對新場景進(jìn)行了新的詮釋,在其融入到新場景中的同時,保證了自身的獨特個性。

2)運用不透明反射材料組成建筑構(gòu)件以及建筑界面構(gòu)件之間的縫隙,使穿透部分的建筑界面與其差異化反射的建筑界面部分形成復(fù)雜的景觀作用,使建筑界面與場景的相互融合并對其產(chǎn)生新的塑造。加拿大魁北克國際歡慶公園中(Inter-national Garden Festival),通過設(shè)置一種不破壞森林的臨時性裝置,為人們提供一處既可觀賞景觀,同時又不破環(huán)景象的場所。具體設(shè)計一系列具有反射性能的鋼板間隔式的組合在一起,墻體通過不同角度的鋼板反射周圍景觀,墻體上的空洞成為人們觀賞景觀的窗戶。這樣建立了參觀人員可以觀看與拒絕被看的關(guān)系,使人們在景觀中消隱,保持了景觀的完整性。

2.2 建筑界面肌理的復(fù)雜性塑造與場景的融合及塑造

通過建筑界面肌理的復(fù)雜性塑造對場景的模擬是對場景中的主要元素分析、轉(zhuǎn)換、再生成建筑界面的方式達(dá)到和環(huán)境的一體化,體現(xiàn)非線性的內(nèi)涵(見圖3)。

建筑界面的肌理塑造可分為抽象表現(xiàn)與具象應(yīng)用兩個方面:

1)抽象表現(xiàn)。赫爾佐格與德梅龍在美國加利福尼亞新德楊博物館的設(shè)計中,其建筑界面采用了穿孔板,穿孔鋼板的反射性決定了對場景映射的程度,同時對孔洞的密度、大小、凹凸程度的控制不僅決定了建筑內(nèi)視線遮擋與透光率,即控制建筑界面的通透性,也形成了與周圍環(huán)境關(guān)聯(lián)的抽象肌理,使建筑具有了與環(huán)境融合的性質(zhì)。2)具象表現(xiàn)。通過對場景元素的分析,從中選擇一個具有融入場景性質(zhì)的材料元素作為建筑界面要素的組成部分。與直接植物綠化界面或者覆土界面本質(zhì)的區(qū)別是,通過對該材料性能的分析與人工加工相結(jié)合形成的組成要素為一個與外界具有關(guān)聯(lián)性并具有一定相應(yīng)的行為能力的構(gòu)件,不但反映了該材料的性質(zhì),更可以控制該要素的性能參數(shù)。

2.3 建筑界面的虛實交互與場景的融合及塑造

建筑界面是通過將建筑界面像素化,即建筑界面分解或設(shè)置許多單元體,每個單元體為一個像素,通過對其控制感應(yīng),使建筑界面呈現(xiàn)相應(yīng)的圖案或影響,根據(jù)場所的需要相應(yīng)發(fā)生變化,達(dá)到與場所互動的效果。界面通過這種方式與場所融合、互動,與以往策略最核心的區(qū)別在于:通過數(shù)字媒體技術(shù)與智能技術(shù)在建筑界面的運用,建筑界面不僅可以模擬真實的物質(zhì)世界,包括具象的場景、空間、與自身無關(guān)的界面肌理等來消隱自身,達(dá)到與環(huán)境融合;同時具有與場所互動的能力,一方面,可以隨場所需要,轉(zhuǎn)化界面表達(dá),呼應(yīng)外界場所的變化,另一方面可以通過界面由內(nèi)而外或由外而內(nèi)的表達(dá)傳遞信息,使內(nèi)部空間與外部空間產(chǎn)生聯(lián)系(見圖4)。

1)媒體墻:像素媒介化的建筑界面與場所的互動。

格拉茨美術(shù)館的媒體墻是以可控的像素為基礎(chǔ),將 925盞圓形氖燈源均布在有機建筑界面之下。這些燈將整面復(fù)雜的曲線玻璃幻化成了一面 45m寬、20m高的低分辨率黑白顯示屏。計算機控制墻體燈光的強度,使墻面可以被投射上各種圖形和簡單的動畫。媒體墻使建筑本身成為信息的發(fā)生器,而媒體墻也成為傳播藝術(shù)信息的“交流膜”,并為城市提供了一道獨特的風(fēng)景。

2)超表皮:復(fù)雜智能化建筑界面對場景的營造與互動。

坐落于伯明翰劇場的一種可動的建筑表皮被稱為“靈動的超級表皮”。超表皮由許多小的金屬片組成,每個金屬片背后有一根可水平伸縮的桿件,兩者共同形成了超表皮的組成構(gòu)件。構(gòu)件與電腦調(diào)節(jié)裝置連接,在計算機系統(tǒng)的控制下,構(gòu)件對外界環(huán)境的反應(yīng)與適應(yīng),以及構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性使整個界面具有復(fù)雜的行為能力,模擬出表情復(fù)雜的動態(tài)效果,反映環(huán)境的復(fù)雜變化。

3)賽博空間:虛擬現(xiàn)實式的建筑界面對場景的營造與互動。

2000年遠(yuǎn)東國際數(shù)碼建筑設(shè)計首獎作品是名為信息地圖(i-map)的博物館設(shè)計。i-map通過探討軟件、硬件、空間三者的關(guān)系,使參觀者像超文本鏈接一樣選擇自己的主題,仿佛巡游在三維空間的網(wǎng)站之中。虛擬的展示環(huán)境會隨著參觀者的認(rèn)知而改變,一個矩形的空間可以體驗成圓的。同時,通過虛擬影像疊影到建筑實體墻面,會創(chuàng)造出新的空間體系。

3 結(jié)語

對非線性的概念、非線性系統(tǒng)特性、非線性科學(xué)研究內(nèi)容以及復(fù)雜系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)關(guān)系的了解和分析從哲學(xué)層面、思維層面、方法層面為建筑界面適應(yīng)場地景觀的設(shè)計打破以往思維的限制提供了思路源泉,從建筑界面的組成要素、要素的行為方式、要素之間的關(guān)聯(lián)方式的設(shè)定以及建筑界面的組成要素與場地環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián),并可結(jié)合當(dāng)代數(shù)字化智能技術(shù)與虛擬技術(shù),形成與場地景觀環(huán)境相適應(yīng)的新策略,為在建筑界面層面適應(yīng)場地景觀環(huán)境提供了新思路、新天地。

[1] 陳同興,張季謙.非線性物理概論[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2010.

[2] 李士勇.非線性科學(xué)與復(fù)雜性科學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.

[3] 徐衛(wèi)國.褶子思想,游牧空間——關(guān)于非線性建筑參數(shù)化設(shè)計的訪談[J].世界建筑,2009(8):89-98.

[4] 徐衛(wèi)國.非線性建筑探索[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2006.

[5] 徐衛(wèi)國.非線性建筑設(shè)計[J].建筑學(xué)報,2005(12):101-105.