转换·变异·重构——网格建构在空间设计生成中的方法研究

文/韩巍（南京艺术学院 设计学院）

一、“网格”与空间轨迹生成的解读

“网格”是由多个基本几何形经过重复而生成的。其形态表现出重复的几何形多倍数的组合关系。同时“网格”也表现为一组平行线与另外一组的平行线相交状态，呈现出基本几何形式的重复网状组织排列，而“网格”系统可以是平面的，也可以是立体的。因此，从“网格”的概念上来说，“网格”展现的是某种无限的区域，在这个无限的区域中，所有“网格”物体之间的关系是相联系的。

在生物学理论中，“网格”是由结构层和节点组成的“网格”状骨骼结构；在信息学理论中，“网格”又是一种用于集成于地理层面上而分布的，具有各种资源的有机整体；从“网格”属性来看，一方面，“网格”具有纵横交错的形式特征；另一方面，“网格”交织线状的节点形成与连接，向“网格”空间提供源源不断的形态生成的可能性，满足了不断增长的空间需求，从而成为一个有机的整体。“网格”之所以具备这些明晰的特征，是由于“网格”体系的结构而赋予它的。“网格”体系结构的主要功能是划分系统基本组件，指定组件的目的与功能，规划组件之间的相互作用，整合各部分组件的形式。

“网格”空间的形态结构与“网格”空间形态布置既应满足审美范式的要求，又要满足“网格”结构与建构方面的要求。要想设计一个较为理想的“网格”体系，通常需要一个不断修改、优化、生成以及整合的往复过程，这就是“网格”空间设计需要解决的设计任务。“网格”空间设计主要包括“网格”形态的生成和“网格”的组合与优化等过程，在“网格”空间与设计生成的关联研究中，我们首先要确定“网格”形状，“网格”形状应根据整体“网格”形式、建构以及复杂度等方面来选择。

选择适宜的设计方法生成“网格”空间形态的手法还是很多的，很多方法都是基于图形学领域、计算机领域、生物学领域以及在数学等领域提出的，而“网格”空间形态的生成方法由于关注点不同，就需要选择既能满足空间审美需求，又能满足“网格”空间结构的建构要求的方法，并根据需要对“网格”空间的形态进行比选与优化，从其形态的拓扑性、均匀性、规律性等方面进行“网格”空间的塑造。

“网格”形态从设计学的角度来看，是一种三维的、空间的“笛卡尔网格”，既“笛卡尔网格系统”，这种典型的、清晰的方网格系统也被称之为“单向的平行线阵列”，而另一种复杂的、自由的、多变的网格系统“拓扑网格”对形式的互动以及形式的复杂度也产生了巨大的影响。“在笛卡尔看来，实体的第一个标准就是简单，是简单观念。因而，其成份只能被理由的抽象作用或区别作用所区分。实体是简单的，因为它只能被抽象作用将它与它的属性区别开来”1吉尔·德勒兹著.于奇智 杨洁译.《福柯褶子》.长沙：湖南文艺出版社.2001：231。

建立在笛卡尔坐标系统之上的“笛卡尔网格系统”在形态上体现出正交方网格矩阵模式。其所展现的“单向平行线阵列”是对“笛卡尔网格”的形式表现，“单向平行线阵列”的属性是基于单向性的特征，它只显现了“笛卡尔网格”的某个维度，当我们解读这种“网格”图解方式，就可以更清晰地了解“网格”对象的特性，如空间肌理、方向位置、形态肌理等； 同时也描述一些不可见对象的传播方式或覆盖方式。基于“单向平行线阵列”的“网格”空间具有一定的均质性特征，设计师利用这个均质性特征，将使“网格”空间生成一定的轨迹，这个轨迹将会使“网格”空间的“图”与“底”关系呈现一种均质的状态。而“拓扑网格”是依附于“拓扑几何”的复杂的“网格”系统，其“网格”空间的形式状态呈现出曲线模式，形态的线与线之间以非正交的状态展现，而在这个状态下生成“网格”空间所形成的面层适宜于一切表面的形式。由于“拓扑网格”的非正交特点，在分析和生成各种非平面形式的时候，表现出形态特有的自由性。因此，这种“网格”系统也会伴随“折叠”被置入空间设计中，所呈现“网格”会为“折叠”建构一个“中性表面”，这一“中性表面”作为一个新的形态“覆盖”着原来的形态之上，使“网格”形态的空间对立得到消解，并最终呈现出一种同一性。这一系列的“网格”空间系统在形式的交融与互动中发生旋转、连接、倍增、移位、倒置、重叠、拼贴、滑移、划分、镶嵌和变形等设计手法。

图1 埃森曼的4号住宅

综上所述的“网格”空间设计手法实际上是利用“网格”体系去“阅读”空间，通过“网格”的形式特性引入空间设计。其研究的过程可以将一系列与空间相关的物质形态抽象为“网格”的模式，将“网格”参与空间的组织与规划。而在“网格”形式的操作中，“笛卡尔网格系统”成为了分析空间的主要工具，例如“城市网格”、“场地网格”、“街道网格”、“建筑网格”等。除了以空间角度来关联“网格”，还可以以图像学的角度去形成“网格”的关联手法。

二、变换与转换中的“网格”

变换是事物的一种形式或内容变换成事物的另一种状态，指的是事物通过变化而改变应有的属性。而转换是指事物的改变，从某种事物的能量形式转换成另一种事物的能量形式。变换与转换是“网格”空间的图解操作设计手法，强调的是空间“网格”生成过程中的有机联系，是一种线性的变化过程，变换与转换的构成展现出空间生成过程的变幻性、多样性和不稳定性。在具体的“网格”空间设计中，往往是变换与转换在“网格”中混合使用，因此很难说“网格”空间在设计生成中是变换构成生成的，还是是转换构成生成的。而从“网格”空间生成的图解过程来看，也很难严格区分它们之间的变换与转换的关系，因为它们体现出的是一种自律的逻辑过程。

图2 埃森曼的2号住宅

彼得·埃森曼的4号住宅就是一个利用变换与转换“网格”设计手法进行空间营造的一个典型案例，整个建筑空间是通过多套旋转的方网格生成新的空间形式，内部的“网格”在旋转的过程中极力地向外伸展，最后相互嵌套形成了一个丰富的建筑空间形式。在这里，所生成的空间本身就是一个多维的“笛卡尔网格”体系，当一个或多个“笛卡尔网格”在空间环境中建构时，“网格”形成“生成工具”，并通过叠合、拼贴、缩放、重复、移位等动作， 生成复杂而又丰富的建筑空间。（图1）

埃森曼的2号住宅也是以一个标准的立方体作为“网格”图解研究的对象，（图2）埃森曼选择立方体作为基本的形式研究对象，他通过立方体的“网格”形式探索建筑形式的生成以及建筑空间与造型的最基本与最简单的设计方法。探索与强调建筑形式的本体性。在“网格”空间设计的研究中，设计师有意地减弱空间形式与功能以及意义的关系研究，而单纯地去研究空间形式的属性以及变换的可能性。此时，建筑空间应有的围护结构与表皮被抽象成“网格”形态的点、线、面等基本的几何元素，这些几何元素通过转换形式，进行空间的倒置、叠加、旋转、拼贴等手法，从而构成其特有的“网格”设计句法。

三、差异与“折叠”中的轨迹

吉尔·德勒兹的哲学思想中最重要的理念就是关于事物的多样性、自由性以及运动性的状态，其主要哲学观体现了多样性与统一性之间的关系，德勒兹在理念上重新诠释了对传统的认同和再现概念，而极力建议利用增值、重复和差异的方法来再现新事物的生成。而差异是“网格”空间生成过程中某种积极的、活跃的因素，它往往超越既有传统观念而产生某种新的可能性。这是因为事物的状态总是存在于各种多样性与差异性之中，在“网格”空间设计中，差异的构成方式之一就是利用空间的“折叠”形成有意义的空间形式，而“折叠”的本意就是将物体的一部分进行翻转并和另一部分物体叠拢。“折叠”的概念从设计观念上改变了传统视觉意义上的空间属性，其形式内容与形式特征在“折叠”后的形成，具有一定的美学意义。

折叠”思想是从德勒兹的“褶子”理论中引申而来的。“褶子”理论认为：物质的构成以及运动方式就是“褶子”，整个物质空间都是以各种不同的构成方式被折叠进“褶子”之中，“褶子”作为特定的物质形式可以被分解为很多的更细小物质，而这些细小物质形态彼此之间相互联系、相互制约，正是由于各种细小物质形式之间的彼此连续性，从而形成了物质形式间生长的无限性空间。德勒兹认为“以两种无穷将褶子分为物质的重褶和灵魂中的褶子，仿佛无穷亦有两个层次。在下层，物质先按照最初的褶子样式被堆积成团块，后又以第二种样式被组就，而它的部分则构成了被以不同方式折叠且多少被展开的器官”。1吉尔·德勒兹著.于奇智 杨洁译.《福柯褶子》.长沙：湖南文艺出版社.2001：149在“褶子”理论与实践里，格雷戈·林恩是德勒兹思想的一位实践者，他深受德勒兹“褶子”思想的影响，在其理论与实践的探索中对“褶子”的观点加以体现。将折叠作为一种建构“网格”空间形式的特性。以柔软的、折叠的、弯曲的造型语言形成平滑的“网格”空间形式，并形成连续的、多样性的形式特征。

具有“折叠”意味的空间“网格”结构是遵循某种有规律的几何图形，通过“网格”形态的节点而连接起来的空间结构，由于“网格”结构的多变性，其形式也呈现出丰富的变化。林恩的实验性设计“胚胎住宅”正是利用“折叠”的意味将空间形态连续动态地表现出来，其利用“泡状物”的形式衍变演绎了“胚胎住宅”的形式，（图3） 这个设计研究了包含超过2048体块不规则的变异块体，每个泡状物形式特点各不相同，其差异性的形态演化，尽管所设计的空间形态看起来同属于一个系列“网格”空间，但它们每一个“网格”形态又具有独特的特性，当“网格”中的某个体块发生变化又会引起另外一些体块的形式变化。而林恩的另一个作品“艺术展览空间”，在组成空间的形式上同样利用“泡状物”的形式，营造了曲线的、褶胀的、扭曲的、折叠的空间特征，整个空间在有机的相互关联中，在“网格”形式的尺寸与节点的变异中，形成了别具特色又独具个性的空间形式。

图3 “胚胎住宅”计算机分析图与模型

莱伯斯托克园的再建设计方案，（图4）是埃森曼利用折叠的理论与地形学的理论的关联，将 7×7的正交“网格”形态映射到场地的地形上。埃森曼把“网格”的空间形态进行叠加与组合，使“网格”生成的形态符合场地的地形与地貌，从而建立了“网格”形态在空间和时间上的有机联系。在这个整合过的“网格”形态上，埃森曼又叠加了一个7×7正交“网格”，并通过连接双层“网格”的节点，以及进行节点的平移与折叠，从而产生了一个翘曲空间。由于“网格”每个相对应的空间节点都存在平行的移动与转换，因此场地形态最终展现的是一组丰富的褶皱网格与空间结构。在这样“网格”空间的变异与组合中，原有体系的空间遭到解构，形成了折叠手法构成的“网格”逻辑变化。“在莱伯斯托克园中，埃森曼表达的观念完全是德勒兹式的；他放弃了德里达的擦抹或覆盖，而是决定把被破坏的网格推向极限，并通过反复的操作促使它成长，直到爆发出某种改变整个场地特征的新情形”。1虞刚.《数字建筑的崛起》.上海：同济大学出版社.2012：121

图4 莱伯斯托克园总平面与模型

埃森曼除了创造具有“折叠”意义的空间“网格”结构，在很多设计中还会将移位叠加在折叠手法中，在其空间设计中，原初的“网格”是确定功能关系的笛卡尔“网格”，被叠加与组合后的“网格”遵循场地状态而变化，而变化后的“网格”中通过移位与转换插入新的“网格”，形成了另一个有趣的空间形式，而新的“网格”并不以空间形态的轮廓而变化， 而是与原初的“网格”叠加形成新的“网格”体系，并通过“网格”移位（通过竖向错位，改变竖向的控制线体系）形成三维的动态变形体。此时的“网格”以变化的曲率替代了平面投影，所形成的“网格”空间不再是传统空间体现出的垂直、水平的形式，而是同一“网格”空间在不同方位上的变化，形成了一个具有非线性的逻辑关系的新空间。

四、编码与重构中的“网格”内涵

编码与重构是“网格”空间生成过程中，较为复杂的一种“网格”空间的设计方法，因为它引用了空间设计中的重要的概念：“编码”与“重构”。“编码”本身是一种符号，是指某种信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。这里“网格”空间生成手法所采用编码与重构，指的是设计师用一种具有意义的形式代码，通过代码赋予空间以抽象的内涵。 例如利用抽象的笛卡尔“网格”和投影为三维的原有空间环境。各种“网格”在叠加的过程中自我复制、相互扭曲，最后融为一体。此时所得到的“网格”空间矩阵已不是原来“网格”空间的索引，因为被重构后已无法还原为原始的“网格”而失去了可读性。这如同建筑的空间所体现的内外关系一样，建筑的内外关系是既脱离又保持整体。运用编码与重构就是希望建立一种内外脱离的新型空间关系。 我们从赫兹伯格的比希尔大楼建筑空间设计也可以感受到这种关系。（图5）比希尔大楼可以看做是许多空间形态在“网格”中聚集而成，外部空间被设想为可以沿着网格生长，其迷宫似的清晰性，保证了建筑内部的空间与公共空间相互渗透与相互联系，这一开放的三维“网格”体系反映出赫兹伯格利用“ 网格”空间理念来阐述建筑空间的开放体系与“网格”形式自发建造之间的关系。

图5 比希尔大楼

“网格”空间编码是在原编码的基础上进行重编，或者叫做“重构”。“重构”表达了一个语言学的理论认知，当语言结构被解构与重组时，显现了空间编码经过编码程序的调整，将会改变物质的性能与质量，使其“网格”空间编码的程序以及设计模式和建构更为合理。所以，重构在设计的本质上改变了原有的“网格”空间的内容，因而产生了“新编码”即编码重构。由“新编码”所形成的“网格”空间的形式，给空间阅读带来某种陌生感、新奇感。 另外，在编码与重构“网格”空间生成过程中，重构中的虚构也是一种空间“网格”的研究的方法，它与重构相似，都是对原来的“网格”结构进行彻底瓦解，然后重新组合，不过，虚构式的重新组合，不仅仅是创造一种陌生的空间阅读方式，更是一种“虚空”的“网格”空间语言，经过编码后的“虚构”拆解了传统的空间营造语言，并试图模糊其原来的图像意义，然后在新的原则和组织下虚构出某个新的空间。

五、结论

“网格”对空间生成的研究既是一种有分析作用方法，也是一种具有空间变换手法的程序。在利用“网格”空间方法设计的过程中，设计师可以以某些特定的“网格”空间的设计手法来研究其空间生成的过程以及演变。而“网格”空间形式生成的方法以及其空间理论，建构和重构了许多富有启示性的理论概念及方法论，并诗意地更新了设计哲学、空间美学思考及其对先锋设计方法的诠释，为具有审美价值的空间艺术创造提供了创新的可能性。