建筑的非線性設(shè)計(jì)研究要點(diǎn)構(gòu)架

（北京建工建筑設(shè)計(jì)研究院，北京 100037）

新時(shí)代背景下，新技術(shù)、新材料普遍應(yīng)用于建筑中，但其本質(zhì)仍未突破線性設(shè)計(jì)思維，建筑創(chuàng)作主體線性建筑占主導(dǎo)位置，不利于建筑從源頭改革發(fā)展。非線性科學(xué)突破單一學(xué)科瓶頸，涉及多方面領(lǐng)域，包含社會(huì)學(xué)、哲學(xué)、生態(tài)學(xué)等，促進(jìn)人類與自然環(huán)境連接更緊密。該設(shè)計(jì)理念誕生，突破人們固有思維模式，以非線性方法為核心，構(gòu)建創(chuàng)新型的建筑系統(tǒng)，便于滿足人們時(shí)代不同需求的深化及擴(kuò)展建筑理論，明確新時(shí)代建筑設(shè)計(jì)方法，成為新時(shí)代建筑發(fā)展趨勢，具有一定的推廣及應(yīng)用價(jià)值。

1 當(dāng)代非線性建筑特點(diǎn)

立足非線性本質(zhì)層面分析，建筑可作為表達(dá)載體，體現(xiàn)在部分外在特征方面，又可作為傳播介質(zhì)，與環(huán)境具有密切相關(guān)性，形成一定的社會(huì)影響力，共同構(gòu)成非線性建筑特點(diǎn)。首先，非線性建筑外在形式特征，主要包含三方面，即動(dòng)態(tài)性、自相似性和不確定性。其中，動(dòng)態(tài)性即所有事物均處于動(dòng)態(tài)，但現(xiàn)實(shí)中部分運(yùn)動(dòng)人們難以體驗(yàn)，事物動(dòng)態(tài)改變具有一定速度，但其具有一定的穩(wěn)定及均衡性，難以表現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；自相似性主要是事物發(fā)展中連續(xù)差異性，整體與局部構(gòu)成整體，但并未凸顯其中心性，突破傳統(tǒng)以具體為中心的瓶頸，更強(qiáng)調(diào)各元素間的相互作用。非線性形態(tài)最終著力點(diǎn)具有一定的復(fù)雜性，其相似性促進(jìn)內(nèi)在有序性，相似性具有多種表現(xiàn)方式，如布局、表皮等；從運(yùn)動(dòng)方面分析，不確定性具有一定的突發(fā)性，更強(qiáng)調(diào)松弛隨性狀態(tài)，為不受確定性邊界，由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，形成新的秩序。其次，非線性建筑內(nèi)部空間特征。（1）豐富的知覺體驗(yàn)。非線性建筑內(nèi)部空間，為人們呈現(xiàn)良好銜接的平滑面，并無傳統(tǒng)墻體、屋面感受，形成動(dòng)態(tài)、柔軟的空間狀態(tài)，豐富人們知覺感受。（2）流動(dòng)性是非線性建筑核心特征之一，易引起人們對流動(dòng)知覺的體驗(yàn)，內(nèi)部空間更具深層次流動(dòng)性[1]。

2 非線性建筑設(shè)計(jì)總體思路

對傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)人員更傾向于建筑功能實(shí)現(xiàn)，為人們提供良好的生活及工作區(qū)域。經(jīng)濟(jì)技術(shù)高速發(fā)展背景下，人們重視建筑使用功能基礎(chǔ)上，更強(qiáng)調(diào)精神層面需求。新時(shí)期建筑設(shè)計(jì)理念中，設(shè)計(jì)人員需立足社會(huì)環(huán)境背景以及環(huán)境發(fā)展趨勢，將其進(jìn)行有效融合，為人們創(chuàng)設(shè)更多的建筑形體。非線性設(shè)計(jì)理念與新時(shí)期設(shè)計(jì)理念相符合，將建筑作為核心載體，通過建筑有效實(shí)現(xiàn)人類與環(huán)境高度統(tǒng)一，確保三者良好發(fā)展。非線性建筑設(shè)計(jì)理念，以多個(gè)理論及方法為基礎(chǔ)，依托計(jì)算機(jī)各項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)各方面工作內(nèi)容，包含參數(shù)解析、建筑形體形成，最終確保建筑空間形態(tài)唯一性，保證非線性建筑空間與外觀形態(tài)，均滿足現(xiàn)代人們實(shí)際需求。

非線性建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需將周圍環(huán)境作為切入點(diǎn)，進(jìn)行全方位分析，獲取多個(gè)有價(jià)值的環(huán)境因素，在此基礎(chǔ)上完成轉(zhuǎn)換，創(chuàng)設(shè)最終的建筑形體，在設(shè)計(jì)方案中體現(xiàn)人類、環(huán)境結(jié)合理念。非線性建筑設(shè)計(jì)方案，對于建筑外部風(fēng)格及形式并無過多要求，主要從周圍環(huán)境著手，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化、獨(dú)特性，呈現(xiàn)為不規(guī)格的外觀及空間造型。

3 非線性建筑設(shè)計(jì)關(guān)鍵要點(diǎn)

3.1 建筑外觀的合理設(shè)計(jì)

非線性建筑，其整體外觀輪廓以空間感知體現(xiàn)，空間感知形成主要是基于非線性建筑與周圍環(huán)境對比形成，若建筑與環(huán)境整體邊界未明晰，非線性建筑形態(tài)程度被削弱，非線性建筑外觀整體則更模糊。因此，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行非線性建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需強(qiáng)調(diào)其外部整體的模糊性，凸顯非線性建筑特征及優(yōu)勢，通過提取建筑形態(tài)中與自然環(huán)境可融合的元素，將其與城市肌理、自然環(huán)境高度融合。以邊界不明晰的建筑形態(tài)，突破建筑物與周圍環(huán)境的不協(xié)調(diào)感，促進(jìn)其集成一體，從外觀至內(nèi)部功能得以實(shí)現(xiàn)，均可滿足人們對非線性建筑要求。如MAD事務(wù)所，提出“山水城市”設(shè)計(jì)理念，其主要借鑒我國水墨畫山水，更強(qiáng)調(diào)其意境。

3.2 建筑空間的合理設(shè)計(jì)

非線性建筑設(shè)計(jì)過程中，其內(nèi)部空間合理性十分關(guān)鍵，空間設(shè)計(jì)的合理性主要以空間扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，通過折疊、錯(cuò)位等方式形成創(chuàng)新型的建筑空間結(jié)構(gòu)，展示不規(guī)則但具有動(dòng)態(tài)變化感的非線性建筑形態(tài)，為建筑賦予新的生命力，使人們精神需求得以滿足。如瑪麗蓮·夢露大廈，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行非線性設(shè)計(jì)過程中，以錯(cuò)疊、持續(xù)性向上的方式，促使其建筑外部出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，符合瑪麗蓮·夢露翩翩起舞的魅力，展示設(shè)計(jì)人員對其特征的解讀。該建筑物設(shè)計(jì)過程中，建筑層旋轉(zhuǎn)角度不盡相同，呈現(xiàn)層層遞進(jìn)感受，由旋轉(zhuǎn)從小至大再至小旋轉(zhuǎn)方式，反映非線性建筑動(dòng)態(tài)成效[2]。

3.3 建筑參數(shù)的合理設(shè)計(jì)

非線性建筑設(shè)計(jì)新型理念，由哲學(xué)思想及科學(xué)理念有效融合，形成設(shè)計(jì)靈感，使建筑工程更具豐富性、多元化，需實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境高度融合，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)使用工具難以滿足其設(shè)計(jì)要求，無法完美呈現(xiàn)非線性建筑設(shè)計(jì)方案。因此，需充分利用各類信息技術(shù)，通過信息化、參數(shù)化設(shè)計(jì)，保證全面展示其各項(xiàng)功能及外部輪廓。非線性建筑參數(shù)合理設(shè)計(jì)，主要指設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)明確基礎(chǔ)保障，對設(shè)計(jì)中影響因素進(jìn)行充分考量，提取相關(guān)性較高的元素，完成有效融合，構(gòu)建各項(xiàng)參數(shù)最佳的設(shè)計(jì)模型，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)語言，通過軟件展示非線性建筑基本形態(tài)。

實(shí)際非線性建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)全方位分析建筑影響因素，優(yōu)化確定最佳非線性合理參數(shù)，保證建筑呈現(xiàn)最佳成效。充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的建筑模型，設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際狀況，將不合理部位通過調(diào)整參數(shù)進(jìn)行整體變更，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案最優(yōu)化，提升設(shè)計(jì)效率、質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員在眾多設(shè)計(jì)方案中，選取經(jīng)濟(jì)性較佳的設(shè)計(jì)方案，展示非線性建筑更多的美感及多元化特征，為人們提供視覺盛宴。

將計(jì)算機(jī)技術(shù)充分應(yīng)用于非線性設(shè)計(jì)中，有助于促進(jìn)其參數(shù)化發(fā)展，靈活性更換設(shè)計(jì)不足，促使非線性設(shè)計(jì)更規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，保持設(shè)計(jì)創(chuàng)新性，滿足人們實(shí)際需求，提升社會(huì)發(fā)展水平及生活質(zhì)量。

3.4 開放性及柔性的體現(xiàn)

開放性及柔性是非線性建筑核心特征，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行非線性建筑時(shí)，應(yīng)展示其柔性及開放性，其中柔性主要指建筑外形具有一定的持續(xù)性，與建筑自身結(jié)構(gòu)密切關(guān)聯(lián)，立足建筑外部整體觀測，并未有明顯的界限將其外表和結(jié)構(gòu)區(qū)分。非線性建筑柔性設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員須注重非線性建筑內(nèi)部空間消解，充分應(yīng)用其內(nèi)部不確定空間，協(xié)調(diào)垂直、結(jié)構(gòu)以及三維界面關(guān)聯(lián)，并逐漸將其削弱，以凸顯非線性建筑空間體驗(yàn)。

開放性在非線性建筑中作為重要的特征之一，本質(zhì)層面分析突破傳統(tǒng)建筑空間局限性及封閉性，建筑更傾向于開放性、流動(dòng)性。具體設(shè)計(jì)過程中避免選取直線設(shè)計(jì)，增加曲線設(shè)計(jì)，展示非線性建筑開放性。如迪拜歌劇院設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員以曲線將其結(jié)構(gòu)與地面融為一體，實(shí)現(xiàn)空間整體感，與周圍環(huán)境有效融合，滿足用戶對非線性建筑實(shí)際要求。

非線性建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)加強(qiáng)其整體雕塑感，以曲面及曲線的聯(lián)合應(yīng)用，使建筑更富生命力，為用戶提供直觀的視覺感受。非線性建筑設(shè)計(jì)中，未來設(shè)計(jì)人員可應(yīng)用更多新穎的理念，促使建筑功能更豐富，符合人們對建筑精神、外觀及功能多樣化需求。

4 非線性建筑設(shè)計(jì)未來發(fā)展趨勢

人們的知覺體驗(yàn)與生態(tài)環(huán)境以及信息網(wǎng)路密切相關(guān)，各類設(shè)計(jì)核心點(diǎn)不同，在整體框架下，各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨于成熟，非線性建筑與該系統(tǒng)框架理念相似，憑借自身開放性、層次性，以全新的設(shè)計(jì)理念展示，未來發(fā)展趨勢主要包含以下幾方面：（1）實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，建筑作為主體并非只是人們工作生活場所，而是將人類、外部環(huán)境以及社會(huì)環(huán)境有效融合，賦予建筑生命。建筑設(shè)計(jì)人員重視人類生活多樣性及豐富性，考量不同群體實(shí)際所需，創(chuàng)設(shè)具有較強(qiáng)歸屬感的人類家園，形成人、環(huán)境以及建筑高度統(tǒng)一。（2）數(shù)字建筑思維體系建立。非線性建筑創(chuàng)設(shè)，依附于信息網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)字技術(shù)，成為時(shí)代發(fā)展改革趨勢，如數(shù)字模型、協(xié)同設(shè)計(jì)等誕生，創(chuàng)新傳統(tǒng)建筑表現(xiàn)方式及手法，改革設(shè)計(jì)人員對建筑空間及形態(tài)固有認(rèn)知。將建筑作為系統(tǒng)，使內(nèi)部組織、系統(tǒng)間以及環(huán)境進(jìn)行信息交換，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)系統(tǒng)模式，對信息進(jìn)行加工、處理以及應(yīng)用，確保其有效融合，滿足設(shè)計(jì)創(chuàng)新理念。（3）交叉學(xué)科建筑層次更豐富。建筑設(shè)計(jì)人員，應(yīng)突破傳統(tǒng)單一學(xué)科瓶頸，不斷解放自我思維模式，從哲學(xué)角度出發(fā)，與歷史家、社會(huì)學(xué)家等建立溝通，依托網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，與環(huán)境工程師、材料工程師等做好交流，準(zhǔn)確把握未來時(shí)代審美導(dǎo)向，構(gòu)建富有深度的非線性建筑。（4）走向詩性設(shè)計(jì)。詩性的設(shè)計(jì)作為非線性建筑設(shè)計(jì)最高境界，設(shè)計(jì)人員通過簡單的線條，展示宇宙廣闊及生命智慧，體現(xiàn)生命的價(jià)值及魅力。詩性設(shè)計(jì)作品，以特定的場所空間體驗(yàn)，詩意與形態(tài)共存，將其建筑整體詩意展示，促進(jìn)人類文明發(fā)展。

5 結(jié)語

非線性建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容具有一定的復(fù)雜性，需設(shè)計(jì)人員具備專業(yè)理論知識(shí)以及豐富的實(shí)踐，需合理設(shè)計(jì)非線性建筑外觀、空間及參數(shù)，并展示其開放性及柔性，有效促進(jìn)建筑與環(huán)境完美融合，提升建筑美觀性及功能性，促進(jìn)非線性建筑可持續(xù)發(fā)展。