第28卷第6期Vol.28No.62007青岛理工大学学报Journal of Qingdao Technological University建筑中自由曲面造型的理性构思苏　毅,曾　坚(天津大学建筑学院,天津300072)摘　要:公众对建筑中的自由曲面造型多有“不理性”和“形式主义”的看法.通过对优秀曲面建筑设计案例的分析,认为这些曲面造型背后,存有合理的构思,可弥补日益高密度化的城市环境,回应比过去复杂的城市文脉,满足受力和其他物理方面的要求等.因此,建筑师们应放下观念上的包袱,为设计更理性、更优雅、更经济的自由曲面造型做准备.关键词:曲面建筑;理性构思;高密度城市环境中图分类号:TU201 文献标志码:A 文章编号:1673—4602(2007)06—0058—04曲面型建筑在我国源远流长,传统建筑中的屋面、翼角、檐口曲线已成为制度而历代相传.近年来又兴建了不少新的曲面建筑,如:国家大剧院、2008年奥运会主体育场、北京天文馆等.但不少人对当代自由曲面型建筑还不甚理解,有“不理性”与“形式主义”之议.这里面实际上多少有一点误会,因为这些曲面造型并非仅仅出于建筑师一时的灵感,而是有它产生的必然性.不少优秀的自由曲面造型是与环境、功能、结构等理性因素紧密结合的.图1　马岩松设计的曲面型公寓楼图2　坂茂的梅斯(Metz )蓬皮杜中心分馆设计竞标方案1　曲面造型是对日益高密度化的都市环境的一种弥补措施 当代大都市中心区具有超高的容积率,在这样的“水泥森林”中建设,如何满足人对自然景观的需要就成了建筑师所必需面对的问题.荷兰人口密度非常高,荷兰建筑事务所MVRDV把密度问题作为他们要处理的主要问题.就密度这个专题,MVRDV 采用“数据可视化”手段,发表了《三公里》(KM3)和《极限容积率》(MAX FA R )等著作,还提出了“空间连续景观”等概念,旨在采用曲面型的楼板和坡道打破水平分层的禁锢,创造三维的人工绿色环境,其中一个例子是汉诺威世博会荷兰馆的设计[1].其实,早在1967年,以色列建筑师萨夫迪(Mo sheSafdie )在著名的“蒙特利尔67号住宅”方案设计中,已经做过给每家分摊大阳台的尝试.不过,因为还没有引入连续曲面楼板,这些“绿色大阳台”还只能呈零散、孤立状态,效果就不如有三维连续景观道路的荷兰馆.我国建筑师马岩松,最近在加拿大举办的一次国际建筑竞赛中中标.此次竞赛的目的是评选出密西沙收稿日期:2007—04—16基金项目:国家教育部博士点基金资助项目(20050056031);国家自然科学基金资助项目(50578106)第6期 苏　毅,等:建筑中自由曲面造型的理性构思图3　伊东丰雄的仙台媒体馆加市(Mississauga )一座50层公寓楼的设计方案.马岩松在解释自己为什么把这座大楼的形式设计成曲面时说:“周围已经都是方形的高塔,我们希望通过柔和的外型,不要给周围的人更多压抑感”(见图1)[2].在2004年梅斯(Metz )蓬皮杜中心分馆设计竞标中,坂茂(Shigeru Ban )以优雅流动的网状竹结构造型在6名世界顶级的建筑师中脱颖而出(见图2).他认为,相对于建筑周围硬质的人工环境,这样一个自由曲面的轻盈蓬状结构更像是它们之间的一处自然景观,一个公园[3].伊东丰雄(Toyo Ito )同样用轻盈漂浮的、透明流动的建筑表皮否定了建筑固有的凝固体块性,“表皮”呈现出一种透明流动的非固态意象,随季节光影变化,如同人的“二层性皮肤”.“表皮”是动态的,成为“流动的,可以观看的音乐”,伊东丰雄试图在流动变化的表皮下营造一种精神性的空间,成为“都市里围起来的乌托邦”.2001年竣工的仙台媒体中心颇受欢迎,这个建筑完全瓦解了传统建筑的意象,用开敞的楼板,通透的表皮,和13根曲折向上水草般的支撑结构,代替了传统直线性元素:梁、墙、柱,“从所有壁垒中获得了解放”(见图3)[4].这些外型皆比冷冰冰的、平面直角的立方形实体造型感觉更亲切、自然,能对高密度都市环境起到调节作用.2　当代曲面造型也是对城市文脉日益复杂化的一种回应 “城市文脉”是一个城市诞生和演进过程中,在不同阶段留存下的历史印记.今天老城中的建筑设计,常常需要处理复杂的文脉:考虑多条“轴线”,照顾几处对景,遵循道路和电车、地铁轨道的退红线要求,规避必需保护的历史建筑和维持街道的连续性等.图4　艾森曼的方案图5　北京新天文馆(右侧)邻近老馆(左侧白色建筑)的曲面造型处理比如艾森曼(Peter Eisenman )常言及自己要花很多精力来调和城市中种种彼此独立的文脉要素.在曲面成为他的造型语言前,他还尝试过折线、斜角穿插、重复、格网等旨在协调环境文脉的复杂性与建筑本身的清晰性之间矛盾的手法.曲面相对这些造型方法,更容易获得建筑本身整体效果的统一、协调.1999年秋天,艾森曼在纽约“地狱厨房”地区的城市设计竞赛中夺魁(见图4),同时参加竞赛的还有莫佛西斯(Mor 2p ho sis )事务所的梅恩(Thom Mayne )、英国的普莱斯(CedricPrice )等著名设计师.除了莫佛西斯事务所仍然采用一系列较小体量组织自己的方案,其他人都不约而同地采用了连续的自由曲面屋顶的建筑[5].国内近期的项目中,也有做出了这方面考虑的作品.由王弄极设计的北京天文馆新馆,因为紧邻半球形穹隆的老天文馆,就采用了谦和的凹形曲面来处理邻近于老馆的立面,既尊重20世纪50年代的旧馆,照顾历史文脉,又满足了现代天文馆所必须的功能要求(见图5).又如天津银河广场方案,因为要同时考虑天津会堂轴线、展览馆轴线、行政区轴线、水晶宫饭店对称轴线等多条彼此独立的轴线.所以没有采用只能照顾其中一两条轴线的方形广场方案,而采纳了日本川口卫(Kawaguchi )设计事务所提出的三片新月相接的“三心月”曲面型构图方案,用曲线的法线去对应这些轴线.95青岛理工大学学报第28卷图6　坂茂的2000年世博会的日本馆图7　西班牙阿尔克伊市公共大厅3　曲面造型是建筑力学或其他物理方面合理性所要求的外形 钢筋混凝土笨重又难以再生,出于环保的考虑,一些建筑师正在考虑用新材料代替钢筋混凝土.坂茂(Sigeru Ban)设计的2000年世博会日本馆的表皮是一个有巨大起伏的拱形曲面,这个曲面由纸建造.世博会之后,它又能变回纸浆,具有可重复使用的生态环保性(见图6)[6].但是纸张相对钢筋混凝土来说,其抗拉抗压强度都低得多,为了完成这种造型,必须谨慎地处理外型.坂茂世博会日本馆曲面屋顶在横截面上呈抛物线型,可消除弯矩、剪力;而纵剖面形状不仅具有韵律,很柔和,也利于防止失稳.倘若用直线去做,纸是难于达到这样的大跨度的.这种处理方法,和自然界的贝壳等形态有共同点,因此,这样的设计也被称为“仿生设计”[7].西班牙的圣地亚哥・卡拉特拉瓦(Santiago Calat rava)既是一位建筑师,也是结构工程师和雕塑家.他的作品融艺术、科学和技术为一体,在解决工程问题的同时塑造了形态特征.他经常通过对人体姿态和动物骨骼的模仿来增强人们对结构的合理认知(见图7).意大利的柯拉尼(L uigi Colani)和美籍华人崔悦君也是这样的仿生设计大师.崔悦君在结构上选择像自然动植物那样有效的结构体系来均匀分布和传递内力,在能源使用上尽量实行自给自足的循环系统、净化系统和动力系统[8].能达到这些生态要求的造型,也以曲面造型为主.图8　瑞士再保险总部大楼 在城市中建设高层建筑,常常使附近街道产生令行人感觉不愉快的“高层风”,风力本身也是高层建筑考虑的主要的横荷载之一.以符合流体力学的光滑曲面型表皮包裹建筑,可起到同时减轻“高层风”和风荷载的作用.这让人联想到:在航空领域,最早飞上天空的“莱特兄弟”飞机还只是方形书柜似的造型,而今天的飞机已经根据空气动力学作了造型的优化,以曲面造型为主.这样的光滑曲面高层建筑,比如由福斯特(Norman Fo s2ter)和夏特沃思(Ken Shuttlewort h)设计的位于伦敦圣玛丽阿克斯大街30号的瑞士再保险总部大楼,建筑师解释说它的外形,是经过风洞试验和计算机数值模拟软件计算优化的,不仅利于减轻高层风害,还能引风入室,减少室内通风方面的能耗.图8是它的外形和在流体力学软件中计算时生成的图片[9].随着人们对建筑的生态和节能及街道物理环境品质要求的日益提高,会出现更多这样披着光滑曲面外衣的高层建筑.4　结束语从上面的事例中,不难看出,不论是出于对城市文脉的考虑、对更自然的景观环境的追求,还是对材料力学特性的合理应用和建筑物理方面的考虑,曲面造型的目的实际上并不是完全主观的.虽然有些曲面造06第6期 苏　毅,等:建筑中自由曲面造型的理性构思16型的确以追求夸张的视觉冲击力和强烈的主观心理感受为目的,如盖里(Frank O.Gehry)设计的毕尔巴鄂古根海姆博物馆.不过人们也不应该一看见曲面造型就皱眉头,不加区分地认为曲面必定是感性的形式,价格高昂而缺乏实用性.曲面造型在建筑设计中还具有很多潜在的优点,但囿于观念,目前曲面建筑造型研究还很不够,进展也比较缓慢.然而工业化生产的规律在于,产量越少,造价越高.因此,笔者认为建筑师们应该放下观念上的包袱,为设计更理性、更优雅、更经济的曲面造型做准备.参考文献:[1]　施蘅.信息转译的图解———MVRDV和数据景象[J].城市环境设计,2005(2):68272.[2]　凌琳,伍端,马岩松.提问马岩松[J].时代建筑,2007(1):1102115.[3]　李哲,曾坚,肖蓉.一个实验建筑师的回归———坂茂及其作品解读[J].建筑师,2005(1):51254.[4]　沈轶.站在机器时代与数字时代的交叉口———细读仙台媒体中心[J].新建筑,2005(5):61263.[5]　伍时堂.地狱厨房新传[J].世界建筑,2000(10):72274.[6]　王路.人,自然,技术———汉诺威2000年世博会建筑综述[J].世界建筑,2000(11):22223.[7]　杨小峰,罗文媛.仿生建筑浅析[J].青岛理工大学学报,2005,26(6):67270.[8]　崔悦君.创新建筑———崔悦君和他的进化式建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.[9]　李苏萍,田阳.巴比伦塔的新衣[J].室内设计与装修,2007(3):20222.[10]　姚刚,郝赤彪.理性与表现———圣地亚哥・卡拉特拉瓦的创作理念[J].青岛理工大学学报,2007,28(4):43246.R ational concept of freestyle curvilinear architecture formSU Y i,ZEN G Jian(School of Architecture,Tianjin University,Tianjin300072,China)Abstract:Freestyle curvilinear architect ure gains a disrep ute as‘reasonless an d f orm alism t y pe’in p ub2 lic.Based on case st udies,intentions and practical meanings of curvilinear architect ure design are ana2 lyzed in t he paper,compensating for environment in much higher density urban area,responding to more complex urban context,catering to st rengt h and ot her p hysics requirement,etc.Therefore,architect s should lay down burden in t heir mind,and make p reparation for t he design of more rational,elegant, and economy curvilinear form.K ey w ords:curvilinear architect ure;rational concept;high2density urban environment作者简介:苏　毅(19802　),男(满族),湖北恩施人.2006级博士研究生,研究方向:数字化设计.。