分形理論建筑設(shè)計的論文

　　1分形在建筑設(shè)計當中的運用

　　分形作為一門新興的科學(xué)，在建筑設(shè)計中的運用現(xiàn)階段還主要停留在對分形的基本特性(如分維、自相似性和分形的生成等)和分形的美學(xué)特性的借鑒。具體表現(xiàn)為對建筑表皮設(shè)計、建筑空間布局和建筑審美評價三個方面。

　　1.1分形在建筑表皮設(shè)計中的運用

　　將分形理論應(yīng)用于建筑的表皮設(shè)計是最為直接、也是最為簡單的一種方式。這種方式的優(yōu)點是容易造就出奇特的、富有美感和藝術(shù)張力的建筑及其形體，它在模仿自然形態(tài)的時候容易使人產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)想和想象，同時也能夠很好的與外部環(huán)境相融合，產(chǎn)生與環(huán)境協(xié)調(diào)的建筑形態(tài)來。分形理論的來源本來就是自然界中的奇妙復(fù)雜的事物，這些事物在自然中產(chǎn)生，擁有自然賦予的天然魅力。建筑的外表皮就如同自然界中的各種各樣的形體的表皮一樣，是表達建筑外在情感的最直接面，模仿自然形體的特征并將之附著在建筑上，既可以付之于建筑一種親近自然的美感，與周邊自然環(huán)境想?yún)f(xié)調(diào)，同時又可以增加建筑的親和度，使人們在觀賞建筑的時候既輕松又愉悅。比如東京Tod`sOmotesando大樓的外表面，采用了仿樹枝分形的外墻，雖然較一般樹木的尺度偏大，但是作為建筑的外墻面，白色的質(zhì)感和樹枝的形體給人輕松的視覺觀感。此外，運用分形設(shè)計的建筑外表皮可以造成奇特的、強烈的藝術(shù)張力，給人耳目一新的感覺。位于英國的康沃爾的伊甸園工程，由格里姆肖建筑設(shè)計事務(wù)所設(shè)計。它的外在形體就借鑒了水滴的形態(tài)，由一連串逐漸變大或者變小的水滴連續(xù)的沿一條曲線排列，每個形體內(nèi)有不同的功能。水滴表面又有多個六邊形的膜結(jié)構(gòu)，內(nèi)部充氣，整個形體看上去晶瑩剔透，具有極強的藝術(shù)美感，同時又與周邊的山體環(huán)境取得和諧。

　　1.2分形在建筑空間布局設(shè)計上的運用

　　將分形理論應(yīng)用于空間設(shè)計，一般的方式是模式組織，按照某種構(gòu)成形式或功能要求，將空間規(guī)則有序地排列，從而形成秩序。分形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是自相似的，并構(gòu)成嵌套關(guān)系。這種層級的嵌套關(guān)系從整體到局部，再到細節(jié)上得到很好的體現(xiàn)。

　　而在建筑空間布局設(shè)計當中，這種嵌套關(guān)系也被廣泛的利用，因為建筑本身就是由建筑形體中嵌套各種功能的大空間，大空間中嵌套小空間，小空間中分隔更小的空間，再在其中布置各種器具以供生活。而在組織空間的過程中所采用的走道式、穿套式、大廳式或者單元式等手法，正是分形理論中的反饋因素，通過組織方式反饋空間組織的合理性。大小空間的相似性和各種簡單組織規(guī)則的疊加組合，就演繹出了建筑空間的復(fù)雜性。而這正是分形理論運用于建筑空間布局設(shè)計的具體體現(xiàn)。以日本新宿公園大廈為例，其賓館客房與衛(wèi)生間構(gòu)成居住單元，再由居住單元通過走到排列組合成客房標準層，而后由多個標準層和其他功能層(如餐飲、設(shè)備等)縱向組合成酒店的立體結(jié)構(gòu)，最終發(fā)揮酒店的服務(wù)功能。

　　按照某種構(gòu)成形式或功能要求，將空間規(guī)則有序地排列，從而形成秩序。分形的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是自相似的，并構(gòu)成嵌套關(guān)系。這種層級的嵌套關(guān)系從整體到局部，再到細節(jié)上得到很好的體現(xiàn)。而在建筑空間布局設(shè)計當中，這種嵌套關(guān)系也被廣泛的利用，因為建筑本身就是由建筑形體中嵌套各種功能的大空間，大空間中嵌套小空間，小空間中分隔更小的空間，再在其中布置各種器具以供生活。而在組織空間的過程中所采用的走道式、穿套式、大廳式或者單元式等手法，正是分形理論中的反饋因素，通過組織方式反饋空間組織的合理性。大小空間的相似性和各種簡單組織規(guī)則的疊加組合，就演繹出了建筑空間的復(fù)雜性。而這正是分形理論運用于建筑空間布局設(shè)計的具體體現(xiàn)。

　　以日本新宿公園大廈為例，其賓館客房與衛(wèi)生間構(gòu)成居住單元，再由居住單元通過走到排列組合成客房標準層，而后由多個標準層和其他功能層(如餐飲、設(shè)備等)縱向組合成酒店的立體結(jié)構(gòu)，最終發(fā)揮酒店的服務(wù)功能。更深一層次考慮建筑在城市中的布局，其實也是與建筑空間布局相類似的。由多個不同體積、功能、表情、形體等的建筑單體排列組合成為城市的某個片區(qū)，再由多個不同大小的相似片區(qū)組成城市的區(qū)域，而后通過道路的聯(lián)系等最終形成城市。分形在建筑空間布局上，乃至在城市設(shè)計與研究中的運用前景是廣闊的，值得深入探討挖掘。

　　1.3分形在建筑審美評價上的運用

　　從貝倫斯到勒柯布西耶和密斯，現(xiàn)代建筑設(shè)計產(chǎn)生的早期還是對歐式幾何的運用為主，考慮傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)規(guī)律和美學(xué)法則，諸如對稱與均衡、節(jié)奏與韻律、對比與和諧等。而分形引入了一種新的美學(xué)概念，即“分形美學(xué)”。冒亞龍和何靜堂的《分形建筑審美》一文中將其歸納為自相似的嵌套對稱(如樹木的年輪)，分形曲線的相似美學(xué)(如鸚鵡螺的紋理)，不規(guī)則自然美的屬性(如沙漠表面的自然紋路)和奇異美學(xué)形式(如Mandalbrot集的分形圖形)等四種，并結(jié)合建筑審美特性，提出了“分形建筑美學(xué)”的概念。無疑這是將分形運用在建筑審美上的一大開拓。這里不作贅述。

　　2分形建筑設(shè)計手法

　　將分形運用到具體建筑設(shè)計當中，需要一定的處理手法的介入，如之前提到的空間的嵌套就是其中之一。這里還要提到幾個具體的運用手法，以供借鑒和參考。首先是層級并置，就是將各種大小不同、功能各異的空間通過一定的組合方式，按照一定的層級關(guān)系嵌套并置在一起，使建筑空間既自然組合又井然有序，滿足功能和審美的需求。空間與空間之間可以是簡單的復(fù)制鏈接關(guān)系，也可以是較復(fù)雜的穿插。而運用分形理論的簡單原則卻可以形成復(fù)雜有趣的空間組合。一個良好的例子就是A阿爾托的沃爾夫斯堡文化中心。建筑平面的一邊是由五個大小不同、方向各異的扇形空間排列在一起形成的，而這五個不同空間又統(tǒng)一于右側(cè)大的扇形當中，再與其他的空間通過走道等組合在一起，形成了一個生動的、富于變化的建筑。其次是仿生與擬態(tài)，分形源于對自然復(fù)雜形態(tài)的思考，因此還原建筑形態(tài)于自然中的形體也是建筑設(shè)計的一個方向。但是仿生的運用也有不同的方式，比如對自然外在形態(tài)的模仿，也有對生物內(nèi)在結(jié)構(gòu)的模擬，或者是對生物功能的思考等等方面。例如，中國古代建筑中的斗拱結(jié)構(gòu)，正是對樹杈結(jié)構(gòu)的仿制與模擬。相同或者相似結(jié)構(gòu)的逐層疊加或生長，構(gòu)成了結(jié)構(gòu)上的分形特性。第三種手法被稱為動態(tài)，事物本身是不斷變化著的，建筑也是這樣。在建筑設(shè)計中引入動態(tài)概念的設(shè)計手法，是運用分形理論于建筑中的一個突破。分形的產(chǎn)生是一個由簡單原則到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化過程。運用動態(tài)的設(shè)計手法，能夠造就奇特的建筑形體感，打破傳統(tǒng)建筑水平式的狀態(tài)而給人一種動態(tài)的存在感。當人們在建筑外部或者內(nèi)部走動的時候，會發(fā)現(xiàn)建筑不再是一成不變的，而是跟隨視覺在不斷地變換形體，仿佛是“一個活的生物”一般。當代著名女建筑師扎哈哈迪德的建筑就是動態(tài)建筑的代表。最后一種手法是分切，即將一個面不斷地按照一定的分形結(jié)構(gòu)邏輯細分，把一個規(guī)則的形體層層深入的分切的過程同時也是對外傳遞和表達自相似特征的過程。這種手法多用于建筑的表皮設(shè)計當中，例如墨爾本聯(lián)邦廣場周邊的建筑立面處理，就采用了分切的手法，使得建筑表面零而不亂，看似不同而又彼此相似。給人深刻的印象。

　　3結(jié)束語

　　分形理論是一門新興的科學(xué)。分形理論的引入為建筑設(shè)計開拓了新的疆界，為建筑設(shè)計的創(chuàng)新提供了新的思路，是建筑設(shè)計的強有力的工具。首先分形理論本身具有傳統(tǒng)歐式幾何無法比擬的優(yōu)越性，為建筑設(shè)計提供新的圖形設(shè)計方法和手段，使建筑形體設(shè)計超越傳統(tǒng)，表達出新意;其次分形理論是結(jié)合自然的，給建筑設(shè)計帶來有機的設(shè)計構(gòu)思，合理的運用，能夠使建筑更加生態(tài)，促進建筑與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào);而分形美學(xué)也為建筑審美提供了科學(xué)理性的手段和評價方法。建筑設(shè)計本身是一個開放性的、綜合性特別強的專業(yè)。分形理論是一門理性的學(xué)科，它與建筑設(shè)計的非理性因素相碰撞，必能產(chǎn)生出燦爛美好的火花。

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