非线性建筑设计分析

摘要：在设计非线性建筑的过程中，立面设计通常与它的性能与邏辑的结合会形成一定的矛盾，这种矛盾对非线性设计产生具有一定的负面影响。怎样处理这种冲突，并利用有效的方式进行处理，是非线性建筑设计过程中极为重要的一项问题。文章对此进行了相应的探讨。

Abstract： In the process of designing non-linear buildings， the combination of facade design and its performance and logic will form a certain contradiction. This contradiction has a certain negative impact on non-linear design. How to deal with this conflict and deal with it in an effective way is a very important issue in the process of non-linear building design. This article discusses this accordingly.

关键词：非线性;建筑设计;研究

Key words： non-linear;architectural design;research

中图分类号：TU201                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0186-02

0  引言

作为一门前沿的科学理论，建筑的非线性设计理念不断改变人们的世界观和思维方式，并将变成目前信息社会的主要象征。建筑非线性设计方式在城市建筑空间设计中进行了相应的使用，并且可以有效塑造特色城市的空间。

1  非线性参数化建筑设计介绍

非线性参数化建筑设计主要是把建筑设计作为一个复杂的系统，将各种因素作为参数（变量），并且建立了各种条件和规则，建立了参数化模型。经过改变参数的取值，得到各种设计方案。非线性参数化的建筑设计元素并非局限于柱、方、球等传统形状中，并拥有了更多的灵活性，参数化模型中建筑元素的形式并不符合线性叠加原理的性质，建筑设计人员利用建筑是设置的参数和电脑脚本语言，以此来形成拥有内在数学逻辑联系的形式，以为内设计人员设计的各种参数和规则是一个动态的、稳定的结构，所以建筑也将呈现出超越经典欧几里得几何系统的非线性体块。在当代建设设计中，非线性参数化设计是一种具有颠覆性的设计方式，最具代表性的建筑主要包含了早期的毕尔巴鄂古根海姆博物馆、中国“鸟巢”、广州歌剧院、银河SOHO等等，它促进了建筑运动的新开始，对建筑设计产生了极其强大的影响。

2  当代非线性建筑的形态特征

当代建筑形式的改变和复杂性科学、计算机技术、拓扑、几何、生物科学领域的新发展，反映在经历了后现代建筑与解构主义建筑和当代建筑之间的差异，当代建筑不断追求一个新的联合，也就是异质元素的联合，使其能够处于过渡状态。所以，对于当代概念性的非线性建筑的研究，我们可以利用无定形来进行总结。

目前，站在非线性建设设计的角度来看，建筑形态更多的是设计的产物，它并非设计的目的，设计的焦点从形式的形成原则转向过程的操作。在设计过程中，逐步将并置、拼贴、组合等设方式转变为新的操作逻辑，例如：透明、平滑等。这一部分的操作本质更倾向于和物质的体量进行分离，溶解其形式，通过弱化整体来完成形式的分解，与此同时，通过连接复杂的组织系统来实现整体统一。对于这一点，西方建筑师在最近几年的理论和实践中获得了验证。他们强调形式的扭曲和模糊，以及由此形成的空间效果，利用不同的建筑元素进行有效结合;与此同时，这样的形式和有机建筑、表现主义各不相同，它不是一种先入为主的形式，而是可以对外部环境、功能和技术做出最直接的反应，还能让其他的参考框架被引入进来促进形式的发展，特别是通过计算机技术和新的几何形式，如拓扑，其最终形式往往是各种因素操作的结果。当代建筑的这一战略操作是强调打破静态的形式稳定性，通过在流体结构中动态系统之间缺乏相关性，不同但相似的建筑形态处于一种临时、波动不稳定状态，并且产生动态的、连续的视觉感知效果。所以，当代建筑非线性形式所展现的非定形特点可以从动态和弱形式两个方面来描述。

2.1 动态化 近年来，关注建筑复杂性和动态性的建筑师不断涌现。其建筑形式的一个共同特点是，从机械形式到非线性形式的转换，展现了从平面到深度、从封闭到开放、从清晰到模糊的变化。它表现出更强、更现代的流动性。同时，这些建筑师在设计理论方面也取得了很大的成就。例如：UNStudio在1999年出版的《MOVE》和格雷格林恩的《运动形态》等。

2.2 弱形式 当代建筑非线性形式的弱形式可以看作是当今社会平面、网络和虚拟化的现实反映，是当代审美思想变异的集体形式表达。目前非线性科学为当代建筑师开辟了新的设计思路。虽然他们的思想是丰富的、多样的、不同的，但都表现出弱化形式的特征。出去Eisenman和Lynn以外，斯蒂芬霍尔也提出了弱形式，以及NOX软建都是这种趋势。作为非线性形式的一般概括，弱形式可以概括为：软化、气泡、连续和平滑。

3  方案设计方法

3.1 创建最初模型  首先应该确立设计思路，画出关键辅助线和主线，以此来建立模型，通过辅助线与主线结构逐渐形成模型，然后反复调整、推敲，建最初的模型块。

3.2 按照最初模型绘制各层平面图  当初期模型符合最初判断效果的时候，根据功能需求安排相应方案。如果模型不能适应功能需求，则应该调整模型来满足平面功能。

3.3 按照平面重新评估模型  按照绘制的平面，对模型进行调整，以保证模型的美观。通过对平面和模型的反复调整，来获得满意的效果。

4  施工图设计过程

4.1 传统建筑设计流程  传统建筑设计流程主要包含了对建设平面、立面、剖面图→结构、设备、电气专业→幕墙、精装修等方面的设计。

4.2 非线性建筑设计流程  所有专业在同一时间开展。按照结构的专业计算结果，结合梁、板、柱的实际结构来创建三维模型。体验真实的空间关系和细节营造。对于复杂空间，利用三维模型对梁、板、柱之间的连接是否正常进行检测，并确定结构构件的尺寸是否满足建筑空间的要求。利用三维模型构件比例的联系，对特殊构件尺寸实施控制。设备、电气专业人员利用模型检查管道高度是否具有不合理的现象，沿着外墙安装设备，间是否符合安装需求。精装修设计通过三维模型清晰了解空间形状，确定设计。

4.3 体型控制  从外向内进行设计的时候，幕墙厂家应该进行配合，利用结构节点的方式，来明确主体结构和幕墙直接的安装尺寸。大跨度幕墙系统钢结构专业应该开展龙骨尺寸计算。并采用由内向外对整个体型进行控制，让幕墙边角格缝中的外立面的缝能够更加准确，以此来确保外立面的效果。利用对模型各个角度的切割，获得平面和高程的精确二维数据。

5  建筑表皮在非线性建筑设计中的表现与逻辑

5.1 表现性  在非线性建筑中，建筑表皮主要是指材料的表现。从古时候开始，在建筑设计中材料的应用就成为了极为重要的组成部分，对非线性建筑这样极为特殊的建筑而言，材料所呈现的建筑表皮效果极为重要。建筑表皮的使用会为非线性建筑设计造成什么样的效果，是现代建筑设计师高度重视的一项问题。

5.2 逻辑性  对目前的建筑师来说，利用图案来装饰建筑表皮是一种极为肤浅的设计。在开展表皮建构的过程中，怎样将建筑表皮的装饰效果和逻辑性进行有效结合是一个极为重要的问题。表皮的生成必须通过内在逻辑的支持。建筑形式生成和建筑表皮的生成同样需求逻辑支持。缺少逻辑支持的建筑表皮设计是缺少深度的，因此，逻辑不断是非线性建筑表皮设计的重要依据，并且指引了设计过程的不断发展。与此同时，逻辑性不断能在材料中进行体现，并且还能在结构和建造中进行体现。

6  非线性建筑设计中表皮的表现性和逻辑性的矛盾

6.1 形成表现性和逻辑性矛盾的主要原因  建筑表皮的表现性和逻辑性具有什么联系？适应逻辑的建筑表皮一定具备表现性吗？能否为了表皮表现性违反逻辑性？两者能否不冲突共存。在某种程度上，表现力与逻辑性是相互矛盾的。一般情况下，建筑自身的复杂性确定了建筑结构和构造不能全部代替建筑自身，因为建筑具有深切的人文因素，人们的情感与意思在一定程度上会影响人们对建筑的了解。例如：三铰拱符合力学逻辑，在靠近地面处没有弯矩，构件截面很小，会给人一种不安全感。在这时，结构构件具备逻辑性，但是并未展现出强壮有力的支撑感，为人们形成错误的直观感受。然而，不完全符合或违反逻辑的组件具有预期的表达性。因此，最大程度使用现代材料加工供应来展现“真实而清晰”的材料与结构，展现材料本身的美，或使用新的加工技术来创造材料以前没有的感官体验。这样，我们既能保持对材料和结构的忠实，又不会放弃对美的追求，还能有效地促进建筑发展。

6.2 处理表现性和逻辑性矛盾的方法  在探讨非线性建筑中表皮的表达和逻辑的关系时，我们通常会先想到2010年上海世博会带来的“建筑盛宴”。通过外部观察所有国家的建筑，在所有非线性建筑中，建筑表皮的表现性和逻辑性都十分和谐，如何达到这种平衡状态，我们对此进行了以下分析。

6.2.1 视觉展示出的逻辑性  材料自身的表现就是一种长久、实在的表现，它能够抵御建筑在理论上的诠释和在形象上的象征，使得建筑能够在现代化社会中成为人们真实而可靠的场所。利用材料来进行有序的建造，能够为非线性建筑赋予不一样的特征，使其视觉表现能够得到充分展示。

6.2.2 设计逻辑中的材料表现  建筑设计师在开展设计的时候不应该知识注重对表面形式的设计，还应该生成逻辑。对非线性建筑而言这点极为重要，不然就会导致非线性设计的建筑改革变成对形式和风格的追求，但是对于建筑表面的研究，多年来一直是全体建筑师重视和设计的出发点，不仅要停留在形式总结和经验分析的层面上，还应该站在设计理念与施工模式的角度开展探索。

6.2.3 逻辑性和表现性的有效结合  目前，社会的各方面都具有一定冲突，同样，非线性建筑设计中，建筑表皮的表现性和逻辑性也具有一定的矛盾。建筑师利用表皮包裹的独特形式，体现了他们对处理冲突的表达方式。在这些表达中，能够最大程度体现风险性建筑表皮表现性与逻辑性的相互融合，这种结合基于矛盾之上，充分体现了建筑所表达的哲学精神。

7  结论

由于社会背景的改变，建筑表皮逐渐从建筑美学的主要展现者变為从属，得到了人们的高度重视。非线性建筑表皮即为非线性建筑理论在表皮设计过程中的实际运用，涉及到多元文化、视觉艺术、数字技术的巨大发展，并且是非线性建筑设计下表现性和逻辑性的有效连接。

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