参数化视角下的建筑地域化表达

徐建勤 中国建筑设计研究院有限公司中级建筑师

蒯 鼎 昆明理工大学建筑与城市规划学院建筑学硕士在读

随着全球化进程的推进，各个国家的建筑设计师都越来越意识到地域化的重要性，并有不少都在材料、构造、空间意向以及文化等多个方面进行了尝试，建筑的地域化表达已经是一个非常重要的设计需求。与此同时，一部分先锋设计师意识到参数化技术对于设计带来的无限可能和对施工建造的强大辅助，开始尝试在本土文化语境下利用参数化技术进行创作，从而创造出既能够保留民族个性、传统建筑文化特色，又能彰显新技术、新发展的建筑设计方法。

1 参数化技术概述

1.1 参数化技术的基本概念

20 世纪80 年代以来，计算机技术不断发展，建筑师也开始引入计算机技术进入建筑行业，而参数化技术最早诞生在工业设计领域，后被引入建筑设计。与普通的计算机技术代替手工绘图不同，参数化技术的特点在于把建筑设计过程中的众多要素尽可能通过计算机转变成某个函数或某个变量，并在彼此之间建立关联，通过调整变量来生成不同的设计方案。目前的参数化设计在实践领域主要是作为一个强大的工具辅助建筑师进行设计，帮助设计师解决设计中各种各样的问题，尤其是传统建筑设计方法中很难处理的复杂问题，借由参数化设计可以很容易处理[1]。扎哈事务所合伙人舒马赫更是在众多实践设计的基础上提出了“参数化主义”的概念，指出其最明显的外在特征是复杂与动态的曲线特性，并以连续的、差异化的构件进行排列变换，强化视觉效果。

1.2 参数化技术发展现状

目前，参数化技术在建筑界内已经广泛使用，国内高校的研究也已持续多年，越来越多的复杂建筑都是借助参数化技术才得以顺利实施。但大多数的设计都仅仅为了利用参数化技术实现夸张、新颖甚至奇怪的造型，流于形式主义，而且缺乏与我国本土文化及地域特色的结合，以至于造就了一个又一个城市里的庞然大物，与周边格格不入，缺少交融。这也造成了很多人对参数化设计的错误印象，简单直接地将参数化设计与异形画上了等号。而同时，建筑的地域化表达、传统文化的传承需求又愈发强烈，但大多数的设计都是在现代主义框架下，没有突破，参数化设计的独特视角为建筑设计拓展了思路，让设计师可以尝试更多的可能。

2 参数化技术视角下建筑的地域化应用思路

每个国家地区都必然有着其独特的地域文化，如何运用参数化技术结合这些地域文化来创作富有地域特色的建筑成为很多先锋建筑师研究的课题，下面笔者将通过总结一些案例来探讨如何运用参数化技术创作富有地域特色的建筑设计。

2.1 参数化技术与传统文化融合

不同的国家和地区由于各种客观因素的不同，其文化也会截然不同，而这些文化中必然有其特有的图腾，像中国的吉祥图案、日本的友禅图案、非洲的蜡防印图案、英国的莫里斯图案等。许多设计师可以通过寻找当地文化中最具特色的图腾，进行结构重组，来回应建筑对文化的呈现和承载。在让·努维尔设计阿布扎比卢浮宫时，他从阿拉伯传统建筑文化中寻找灵感。由于伊斯兰教宗教信仰的相关规定，不能有与动物、人物有关的艺术形象，因此诞生了由独特几何图案构成的图案艺术，即几何纹饰。常见的10 种阿拉伯图案如图1 所示。

图1 常见的10 种阿拉伯图案

让·努维尔就从其中提取了八边形的图案作为单元进行重复阵列，形成不同密度和旋转角度的4 种基础图案。将这4种纹理在钢结构上下各布置重叠的4 层，使得光线射入经过8 个层次的过滤，形成斑驳的光影，既减少了内部的光照，又回应了当地的历史文化，形成了令人耳目一新的视觉效果，同时也给众多设计师一个启发。传统文化的传承并不一定要使用传统材料，同时也要考虑如何发展变化。阿布扎比卢浮宫的生成逻辑如图2 所示。

图2 阿布扎比卢浮宫生成逻辑组图

而坂茂在设计法国蓬皮杜艺术中心梅斯分馆（图3）时，则是从一顶传统编织草帽中获取灵感。坂茂设计了一个巨型且构造复杂的木结构编织屋顶，其编织肌理同传统编织物草帽一样为六边形图案，并且采用相似的方式让不同方向的木构件彼此穿插叠加在一起，在通过参数化技术，设计师可以在计算机中建立好详细的高精度三维模型，然后辅助施工。

图3 蓬皮杜艺术中心梅斯分馆组图

2.2 参数化技术与传统材料融合

传统材料有着极为厚重的文化内涵，非常适合用于进行建筑地域化的表达。由于其力学性能远不如混凝土等现代材料，所以使用越来越偏向于表皮属性，建造工艺也因此发生了巨大的转变，由常见的砌筑搭建转变为编织，而新的工艺和建造方法，尤其是参数化技术的使用，将赋予它们更多的活力。

2.2.1 运用参数化技术将传统材料重构

Behet Bondzio Lin Architects 设计的明斯特纺织协会行政楼采用6 种定制规格的红砖，营造出渐变的视觉效果。整个墙面由于不同红砖凸起高度的不同，随着光影产生丰富动人的变化，从而模拟当地贝多芬雕像盖在腿上围巾的感觉（图4）。

图4 明斯特纺织协会行政楼组图

dEEP Architects 设计的凤凰谷山顶艺术馆（图5）从“势”这一概念出发，根据山势和谷势的交汇，依山就势，生成了一个复杂双曲面造型，而为了更加呼应中国传统文化，屋顶选择了铺设筒瓦。由于在复杂双曲面上铺设瓦非常困难，因此设计师利用参数化技术在计算机中模拟了多种情况，并将曲面优化成了直纹面，使得每一根纵向梁和挂瓦条都是直线，从而大大降低了施工难度，只需要按照规则在施工时沿着事先绘制好的直线挂瓦条进行铺设即可。

图5 凤凰谷山顶艺术馆组图

而创盟国际设计的池社在建筑外围采用了青砖这一传统材料与老建筑相协调，且入口位置处凸起形成的褶皱肌理让建筑立面更添了份现代感，可以说是用传统的材料表达了现代的张力。这一立面效果很明显是普通砌筑手法无法实现的，设计师使用了专门的机械臂砌筑工艺，实现了现场真实建造的数字化施工，将传统的青砖和现代的机械臂相结合（图6），使得砌筑这一古老建构方式焕发了新的生机，适应了新时代的要求[2]。

图6 池社组图

2.2.2 运用参数化技术将数学几何概念与传统材料融合运用

由于计算机技术的发展，设计师可以尝试将抽象的数学概念引入建筑设计，如拓扑学则是近代发展起来的一个数学分支，是研究几何图形或空间在连续改变形状后，还能保持不变性质的学科[3]。一个典型的拓扑学例子就是莫比乌斯曲面，北京凤凰传媒中心的造型灵感就是取自莫比乌斯环。

由创盟国际设计的竹里（图7）通过参数模拟无限符号“∞”的拓扑找形来生成建筑屋顶的基本形式，而无限符号“∞”在平面上呈现出的两个圆，也使得整个建筑最大化地利用了场地，创造了一个具有连续性、延展性的空间，互相盘旋的屋顶让整个建筑空间更加有层次[4]。环绕的空间大大增加了空间的长度，有曲径通幽的神秘感，更好地融合了当地的地域文化。

图7 竹里

2.2.3 运用算法对传统空间材料进行模拟优化

借助参数化技术，设计师已经能够在设计前期借助各种算法，对各种复杂现象进行研究模拟，以辅助方案推敲设计，如利用优化算法进行最优空间布局或者最优路径规划；或者利用人流算法模拟现有人流从而辅助空间规划；利用性能算法进行空间舒适度优化；利用蚂蚁算法集群算法等进行造型模拟创作设计；方案前期利用有限元分析软件进行建筑找形。这些目前还多处于理论阶段，基本没有实际应用，但是给设计师进行创作的时候提供了更多的方向，能够让设计师从以往不可能的方向介入设计[5]。

利用传统材料进行建造的时候，除了造型上可以利用参数化技术进行辅助设计外，还可以利用相关的力学插件来进行受力模拟或力学找形。这一点单凭建筑师手工建模无法做到，而在很多时候又很必要，现在大部分都交由结构设计师，设计师利用参数化技术在设计阶段就可以进行一定程度的找形以及优化，最终提高设计效率。

没有计算机技术或者计算机技术不发达的年代，设计师们都是借助手工模型来进行力学特性的模拟或者单单依靠设计者的经验。Sameep Padora& Associates 在设计印度沙尔达中学的Maya Somaiya 图书馆时，就借助苏黎世联邦理工学院Block Research Group 开发的Rhino Vault 软件来为项目构建纯粹的承压结构形式，从而使得项目能够使用砖这一传统材料，并且发挥其受压能力的优势。也通过参数化技术的辅助，大大提高了施工效率，最大限度利用了材料性能。

3 结语

通过上述实例的分析可以发现，越来越多的设计师和项目在使用参数化技术进行地域化设计的创作。由于参数化技术的介入，建筑师得以用全新的视角和理念来创作设计。创作属于新时代的建筑设计，虽然传统材料承载着丰富的历史文化内涵，但是并不代表进行建筑设计创作的时候，为了表达传统文化，就一定要使用传统材料。重要的是文化的传承，而传承本身可以有很多种形式。即便是利用现代的建筑材料，也可以很好地与传统文化相结合。一来可以使用现代技术提高传统建筑材料的各项性能。中国传统文化向来是重意不重形，讲究以形写意。传统材料在当代建筑设计中的传承发展并不一定要禁锢在使用传统材料本身，也可以是继承其形态、质感或精神。传统的继承一定是辩证发展的，不是固定不变的，而参数化技术正是提供给设计师这样一个新思路新方向，值得设计师们去不断尝试。