非线性建筑设理念初析

2019-11-28蔡静

建材发展导向 2019年21期

蔡静

（四川交通职业技术学院，四川成都 611130）

非线性建筑设计理念打破了以往人们在线性科学思想中的束缚，人们可以从新的视角发现更多自然规律。建筑设计中应用非线性理论可以为建筑物带来新的设计思路，人们可从中发现的新的规律指导建筑行业未来发展。

1 非线性设计理论概述

一直以来，人类的思维有着引导性作用，而非线性理论的出现打破了思想的局限性。分析非线性设计理念之前需要对线性设计理念加以阐述，线性原本是数学领域内的线性函数，因变量与自变量成比例发生变化。非线性理念有着复杂性与自发性特点。数字技术的发展使人们对计算机在设计领域有了新的角色定位，受哲学家们的影响，人们对非线性建筑也有了新的认识。非线性建筑在理论上遵循了非线性复杂科学理论，人们试着从非线性视角展开建筑设计，北京凤凰传媒中心与鄂尔多斯博物馆就是非线性建筑的典型代表。这些建筑物的成功建造彰显了我国建筑师与国际接轨的实力[1]。

2 非线性建筑设计方法分析

2.1 建筑设计思路

从非线性理论角度出发，分析建筑设计思路，具体如下：1）建筑方案的分析与调研。非线性建筑设计中，人们需要对方案展开详细分析，通过对建筑资料的研究，了解建筑产地选择、环境气候与交通情况，针对建筑功能性详细分析，明确建筑物的使用需求。结合各项影响因素，将非线性建筑设计中可能存在的矛盾因素提取出来，以图解的方式加以表达。图解表达是非线性建筑设计中不能缺失的环节，要求设计师将设计思路与非线性设计具体阐述，同时明确方案与设计的关系。2）应用计算机软件进行非线性建筑设计。软件可以帮助人们更容易理解建筑空间，以直观的视觉刻画与拓扑学为原则，对非线性建筑元素分类，使抽象的点线面形象化。点是非线性建筑设计的定位，线是分隔，面是分区。3）建筑形体的确定。以非线性设计理论为基础，合理选择建筑结构，降低结构上对建筑设计带来的影响，使非线性建筑水电与硬件设施相互适应。

非线性建筑设计中，动态曲线是最突出的表达方式。因为非线性建筑可以呈现出流动性视觉效果，比如伦敦花街上空的“灵感之桥”，桥属于螺旋形，人们可以看到建筑物的完整性，并从蜿蜒的曲线形态中展开遐想。计算机软件应用下，非线性建筑可以展开折叠设计，屋顶、墙面与地板处的设计可以成为连续性界面空间，非线性建筑设计的流动性更强，空间非水平面化更加明显。

2.2 建筑中的分形构建

人们从自然中的无序性与逻辑性中寻找到非线性建筑设计理念。分形理念中，云彩并不是球体形状的，山脉也不是圆锥形的，万事万物呈现出参差不齐的生长态势。立足于分形理论展开建筑设计，分形建筑设计更强调精细化结构设计与小比例的细节设计，它不能从传统几何中找到描述方法。正常情况下，非线性建筑的分形维数是超过拓扑维数的，自相似性是分形建筑设计的关键性理论，建筑局部与整体间有着相似的形状，且结构上可以相呼应，功能上能互补。分形理论下，设计师可以从自然界中发现灵感，比如连绵起伏的山峦与银河系的星星，甚至是植物不规则的根系，这些食物都有着自相似性，并在非线性建筑设计中可以表现为对称性。将这些元素用于建筑系统，人们无需拘泥于尺寸，简单的语言描述是无法突出分形理论下的建筑设计的。基于非线性理论的建筑分形构建，建筑物结构将会打破传统，使我国建筑设计更快与国际接轨，并彰显中华民族的建筑文化特色。

2.3 后理性与先理性策略的融合

先理性建筑设计应用数字图解的方式，后理性建筑设计采取图解思维方式，由于设计产生的内在驱动力不同，非线性建筑设计的结果也会有所不同。后理性设计模式和常规设计方式更加相似，大规模项目应用该设计方式的参考价值较大，方便设计人员掌控全局。先理性设计模式打破了以往人们对建筑空间与功能的认知，对设计师的个人能力水平提出了较高的要求。从不同的视角来看，这两种设计模式可以实现优势互补，将两种策略结合，非线性建筑设计方法的创新如下：

1）以理性为标准，在重视客观分类的基础上，强化非线性建筑设计的感性因素与人的主观能动性。人是设计的主体，计算机系统无法取代人的作用，探索算法进步的同时也要以解决实际问题的目的，证实设计思路的实际价值。

2）开拓新的可能性。非线性建筑材料的选择不仅要结合建筑物自身塑性情况，还要考虑建筑的文化属性与设计师的设计理念，力求二者之间达到某种契合度。比如石材不是可以被轻易塑造的材料，但人们为了完善非线性建筑的整体设计理念，也会选择石材，或者开发传统建筑材料新的性能，使其与非线性建筑形态配合，丰富材料的内涵。比如2010年世博会西班牙馆就是使用编织藤条覆盖外表皮，使建筑物带有乡土气息。再比如2015年米兰世博会中，中国馆在建筑设计中将竹子材料编织的表皮与建筑整体相契合，建筑物充满了质朴和纯真的东方思想[2]。