探究分形在建筑造型设计中的应用

穆园　王静

（宝鸡市城乡建筑设计院　陕西　宝鸡　721000）

探究分形在建筑造型设计中的应用

穆园王静

（宝鸡市城乡建筑设计院陕西宝鸡721000）

在建筑市场不断发展的过程中建筑造型设计也变得趋于多元化，这使得设计师在实际设计过程当中需要考虑多方元素并将这些元素融于其中才能符合设计要求。对于建筑造型设计而言分形具有十分重要的作用，它是体现建筑美感、观感以及层次性的关键环节之一。本文对分形进行了综合性阐述并对分形在建筑造型设计中的运用进行了探讨，提出了相关观点，供以参考。

分形；建筑；造型设计

引言

在市场经济不断发展的过程中事实上也推动了建筑行业的发展，这使得建筑设计正朝着多样化、多功能化方向发展，同时也涌现了一批独特迥异的建筑风格，在这种背景下给建筑设计师既带来了灵感以及发挥空间，又带来了巨大的挑战。在建筑造型设计中分形愈来愈受到重视，通过将分形理论应用到实际建筑设计当中可让建筑与自然环境相契合并使得建筑趋于自然形态，另一方面能够促进建筑功能属性与自然环境吻合，从而获取具有说服力的建筑形态。总之分形在建筑造型设计过程中发挥了至关重要的作用，设计人员应当灵活运用分形理论使得建筑设计质量达到更高的层次，在分形技术的推动下建筑行业必然将得到新的发展动力。

1　分形理论概述

分形理论事实上是数学分支，自20世纪70年代中叶提出以来就受到了关注，其中部分学者对分形进行了如下描述[1]：自然界多数事物组成在某些条件下或某个过程中可能会在某些部分出现一定程度的相似性并表达出一定的整体性，即可视作为自相似性。而这种属性可利用连续取值的分数维数来进行有效表达。由此可见分形所体现的属性事实上是自然形态的共有的内在属性，换句话说分形与自然本身面目具有较高的匹配性，可将自然中的真实元素体现出来。对于建筑设计而言使自然环境与建筑契合是建筑设计师所期望的方向之一，而分形则正好为这种方向提供了理论及实践基础。当然利用分形对建筑造型进行设计还需要方法学的依托，其中则体现了设计思维与设计概念，然后通过分形对建筑本来拥有的拟态、并置以及划分等方面进行有效操作从而使相关模块呈现出分形相似的特征。另外分形与计算机计算特点可进行充分结合，通过采取计算机模型对建筑进行整体性综合设计使得建筑造型设计效率得以提升。综合来看利用分形设计可使得建筑在某些属性上更为贴近自然，从而得到一种“真实还原”的效果。

2　分形可行性概述

在建筑设计具体实施过程中优先需要考虑到安全问题，而对于分形而言则主要体现了不规则性变化。在分形技术应用于建筑设计初期其实相关学者是抱有怀疑态度的，尽管分形技术可为建筑造型提供多元化基础，但是其稳定性、安全性及可靠性并无法满足需求。在随后的发展、完善中分形体系也逐渐趋于成熟，设计者会将该技术应用到单纯造型部分即不影响建筑功能的部分，此时分形技术也越来越受到关注并得到了一定程度的推广[2]。随后分形技术的价值与作用得到了极大的开发，而计算机网络技术的发展给分形技术也提供了一定的支持让分形技术的可行性得以强化。从现状来看分形技术主要凭借设计方法学为理论基础，在具体实施过程中先要确定设计主体，然后再用分形特性对建筑设计模型进行点缀、完善使其能够表达出特征性。分形技术在计算机网络技术支持下使得建筑设计工作迎来了新的发展方向，这也是未来建筑造型设计重要的趋势之一。

3　分形于建筑造型设计模块中的运用

在建筑造型设计过程中造型模块设计是核心部分之一，而利用分形进行设计其实体现了该特征。对于复杂建筑造型设计先要对模型进行量化控制然后再与设计要求进行匹配使建筑设计与自然环境能尽可能契合，这也使得建筑不会出现过于呆板的情况并且让建筑具有自然的韵味。分形对于建筑造型形式设计以及创新设计都提供了有效的支持，经过分形处理的建筑设计其风格与周围环境可更好地匹配，整体和谐性得到了增强[3]。在建筑造型设计模块实现过程中首先会经过并置，对于外观相似却存在尺度差异的空间形体采用并置的方式进行操作，从而获取初期自相似群体。在单体被整合为群体之后，其中便涉及到多种关系，其中不仅仅有连接关系，同时还会相互穿插，也就是说在自相似情况下偶然性群体将会获取层次性更强的空间特效。而对于空间尺度存在差异的对象则需要进行嵌套处理，嵌套在实体操作过程中或是面向于空间本身或边界都是为了能够让空间达成自相似性。然后以拟态方式将对建筑形态进行模仿使其贴合于天然生长态。再经过划分处理对平面进行图案分割并对规则领域进行深入划分即满足了自相似性的传递过程。

4　分形设计于建筑造型中的应用分析

4.1分形设计流程

在建筑造型设计过程中设计者必然先要对建筑整体结构进行有效规划，对于建筑外形轮廓则需要充分利用到分形几何，再结合实际需求应用不同的建筑材质来彰显建筑的个性化以及感观。在对整体轮廓进行设计时必然需要通过计算机模拟辅助，在结合分形理论得到整体造型[4]。在实际建筑设计造型中多数设计师还是会选择常规性的对称方式，在对称性满足的基础上将有助于建筑的安全性及稳定性得到有效控制。最后对外形线条进行设计，使得建筑具有独树一帜的造型使得建筑个性表现具有张力。

4.2建筑穹顶构建

在建筑穹顶设计过程中分形技术具有良好的适用性，以几何分形与立体空间曲线方程为理论基础然后再以选点规则为根据对设计进行深化处理。通过以上处理方式可得到各具特色的单体建筑穹顶，同时这些单体可被存储于库中，并且这些单体能够组合从而得到新的设计模型。还可对不同阶层进行转变，转变过程中需要有效借助于立方体初始元墙体衍生，再借用套用组装规则便可得到具有差异性的墙体造型。需要注意的是应该要保证分割界限的清晰性，并且让造型设计可被良性控制，这将使得建筑墙面结合变得更为自然，同时也保证了建筑的功能性。

4.3模块组装

在设计过程中除了需要完成单一性模块外还需要将这些模块整合起来，在整合过程一般都是通过人工组装进行，首先根据建筑风格或建筑要求对库中的素材进行筛选，从而获取得到多元化的方案或计划[5]。这种组合库选方式可以让设计人员对素材进行直接筛选从而提高设计效率并能够结合设计需求进行动态性调整，只要对方案具有直观认识就可利用上述方式基于已经确定的设计理念进行有效设计使设计工作进一步简化并将方案的优势所体现出来。再通过计算机技术对模型进行模拟，获取相关参数作为参考，通过调整参数得到层次更为丰富的造型设计内容。

5　结语

在城市化建设规模不断扩展的过程中，城市建筑设计的要求也愈来愈高，城市建筑承载的功能性也越来越强。对于建筑造型设计而言不单单涉及的是建筑的外形，同时对于建筑功能也有所要求。分形技术给建筑造型设计带来了有利的技术基础并且结合计算模拟将设计水平推至于一个新的高度。通过利用分形技术使得整个建筑行业的发展进一步加速并让建筑质量与性能得到了不同幅度的提升，未来分形设计将是行业发展的重要趋势之一，其体系也将变得更为完善。

[1]包阳阳.对现代建筑与建筑造型设计的探讨[J].科技与企业，2012（08）.

[2]张增强，郭晶.浅谈建筑造型设计中应用考虑的因素[J].中国高新技术企业，2008（16）.

[3]顾红男，詹巨聪.分形学在建筑设计的应用[J].四川建筑，2011（01）.

[4]林秋达.从“师法自然”到“算法自然”——分形法则在建筑设计中的运用[J].福建建筑，2010（11）.

[5]赵新，王令中.分形在艺术形式中的研究[J].艺术与设计（理论），2011（02）.

TU201.4

A

1673-0038（2015）07-0027-02

2015-1-16

穆园（1986-），女，助理工程师，本科，主要从事建筑设计工作。