探究分形在建筑造型設計中的應用

穆園　王靜

（寶雞市城鄉建筑設計院　陜西　寶雞　721000）

探究分形在建筑造型設計中的應用

穆園王靜

（寶雞市城鄉建筑設計院陜西寶雞721000）

在建筑市場不斷發展的過程中建筑造型設計也變得趨于多元化，這使得設計師在實際設計過程當中需要考慮多方元素并將這些元素融于其中才能符合設計要求。對于建筑造型設計而言分形具有十分重要的作用，它是體現建筑美感、觀感以及層次性的關鍵環節之一。本文對分形進行了綜合性闡述并對分形在建筑造型設計中的運用進行了探討，提出了相關觀點，供以參考。

分形；建筑；造型設計

引言

在市場經濟不斷發展的過程中事實上也推動了建筑行業的發展，這使得建筑設計正朝著多樣化、多功能化方向發展，同時也涌現了一批獨特迥異的建筑風格，在這種背景下給建筑設計師既帶來了靈感以及發揮空間，又帶來了巨大的挑戰。在建筑造型設計中分形愈來愈受到重視，通過將分形理論應用到實際建筑設計當中可讓建筑與自然環境相契合并使得建筑趨于自然形態，另一方面能夠促進建筑功能屬性與自然環境吻合，從而獲取具有說服力的建筑形態。總之分形在建筑造型設計過程中發揮了至關重要的作用，設計人員應當靈活運用分形理論使得建筑設計質量達到更高的層次，在分形技術的推動下建筑行業必然將得到新的發展動力。

1　分形理論概述

分形理論事實上是數學分支，自20世紀70年代中葉提出以來就受到了關注，其中部分學者對分形進行了如下描述[1]：自然界多數事物組成在某些條件下或某個過程中可能會在某些部分出現一定程度的相似性并表達出一定的整體性，即可視作為自相似性。而這種屬性可利用連續取值的分數維數來進行有效表達。由此可見分形所體現的屬性事實上是自然形態的共有的內在屬性，換句話說分形與自然本身面目具有較高的匹配性，可將自然中的真實元素體現出來。對于建筑設計而言使自然環境與建筑契合是建筑設計師所期望的方向之一，而分形則正好為這種方向提供了理論及實踐基礎。當然利用分形對建筑造型進行設計還需要方法學的依托，其中則體現了設計思維與設計概念，然后通過分形對建筑本來擁有的擬態、并置以及劃分等方面進行有效操作從而使相關模塊呈現出分形相似的特征。另外分形與計算機計算特點可進行充分結合，通過采取計算機模型對建筑進行整體性綜合設計使得建筑造型設計效率得以提升。綜合來看利用分形設計可使得建筑在某些屬性上更為貼近自然，從而得到一種“真實還原”的效果。

2　分形可行性概述

在建筑設計具體實施過程中優先需要考慮到安全問題，而對于分形而言則主要體現了不規則性變化。在分形技術應用于建筑設計初期其實相關學者是抱有懷疑態度的，盡管分形技術可為建筑造型提供多元化基礎，但是其穩定性、安全性及可靠性并無法滿足需求。在隨后的發展、完善中分形體系也逐漸趨于成熟，設計者會將該技術應用到單純造型部分即不影響建筑功能的部分，此時分形技術也越來越受到關注并得到了一定程度的推廣[2]。隨后分形技術的價值與作用得到了極大的開發，而計算機網絡技術的發展給分形技術也提供了一定的支持讓分形技術的可行性得以強化。從現狀來看分形技術主要憑借設計方法學為理論基礎，在具體實施過程中先要確定設計主體，然后再用分形特性對建筑設計模型進行點綴、完善使其能夠表達出特征性。分形技術在計算機網絡技術支持下使得建筑設計工作迎來了新的發展方向，這也是未來建筑造型設計重要的趨勢之一。

3　分形于建筑造型設計模塊中的運用

在建筑造型設計過程中造型模塊設計是核心部分之一，而利用分形進行設計其實體現了該特征。對于復雜建筑造型設計先要對模型進行量化控制然后再與設計要求進行匹配使建筑設計與自然環境能盡可能契合，這也使得建筑不會出現過于呆板的情況并且讓建筑具有自然的韻味。分形對于建筑造型形式設計以及創新設計都提供了有效的支持，經過分形處理的建筑設計其風格與周圍環境可更好地匹配，整體和諧性得到了增強[3]。在建筑造型設計模塊實現過程中首先會經過并置，對于外觀相似卻存在尺度差異的空間形體采用并置的方式進行操作，從而獲取初期自相似群體。在單體被整合為群體之后，其中便涉及到多種關系，其中不僅僅有連接關系，同時還會相互穿插，也就是說在自相似情況下偶然性群體將會獲取層次性更強的空間特效。而對于空間尺度存在差異的對象則需要進行嵌套處理，嵌套在實體操作過程中或是面向于空間本身或邊界都是為了能夠讓空間達成自相似性。然后以擬態方式將對建筑形態進行模仿使其貼合于天然生長態。再經過劃分處理對平面進行圖案分割并對規則領域進行深入劃分即滿足了自相似性的傳遞過程。

4　分形設計于建筑造型中的應用分析

4.1分形設計流程

在建筑造型設計過程中設計者必然先要對建筑整體結構進行有效規劃，對于建筑外形輪廓則需要充分利用到分形幾何，再結合實際需求應用不同的建筑材質來彰顯建筑的個性化以及感觀。在對整體輪廓進行設計時必然需要通過計算機模擬輔助，在結合分形理論得到整體造型[4]。在實際建筑設計造型中多數設計師還是會選擇常規性的對稱方式，在對稱性滿足的基礎上將有助于建筑的安全性及穩定性得到有效控制。最后對外形線條進行設計，使得建筑具有獨樹一幟的造型使得建筑個性表現具有張力。

4.2建筑穹頂構建

在建筑穹頂設計過程中分形技術具有良好的適用性，以幾何分形與立體空間曲線方程為理論基礎然后再以選點規則為根據對設計進行深化處理。通過以上處理方式可得到各具特色的單體建筑穹頂，同時這些單體可被存儲于庫中，并且這些單體能夠組合從而得到新的設計模型。還可對不同階層進行轉變，轉變過程中需要有效借助于立方體初始元墻體衍生，再借用套用組裝規則便可得到具有差異性的墻體造型。需要注意的是應該要保證分割界限的清晰性，并且讓造型設計可被良性控制，這將使得建筑墻面結合變得更為自然，同時也保證了建筑的功能性。

4.3模塊組裝

在設計過程中除了需要完成單一性模塊外還需要將這些模塊整合起來，在整合過程一般都是通過人工組裝進行，首先根據建筑風格或建筑要求對庫中的素材進行篩選，從而獲取得到多元化的方案或計劃[5]。這種組合庫選方式可以讓設計人員對素材進行直接篩選從而提高設計效率并能夠結合設計需求進行動態性調整，只要對方案具有直觀認識就可利用上述方式基于已經確定的設計理念進行有效設計使設計工作進一步簡化并將方案的優勢所體現出來。再通過計算機技術對模型進行模擬，獲取相關參數作為參考，通過調整參數得到層次更為豐富的造型設計內容。

5　結語

在城市化建設規模不斷擴展的過程中，城市建筑設計的要求也愈來愈高，城市建筑承載的功能性也越來越強。對于建筑造型設計而言不單單涉及的是建筑的外形，同時對于建筑功能也有所要求。分形技術給建筑造型設計帶來了有利的技術基礎并且結合計算模擬將設計水平推至于一個新的高度。通過利用分形技術使得整個建筑行業的發展進一步加速并讓建筑質量與性能得到了不同幅度的提升，未來分形設計將是行業發展的重要趨勢之一，其體系也將變得更為完善。

[1]包陽陽.對現代建筑與建筑造型設計的探討[J].科技與企業，2012（08）.

[2]張增強，郭晶.淺談建筑造型設計中應用考慮的因素[J].中國高新技術企業，2008（16）.

[3]顧紅男，詹巨聰.分形學在建筑設計的應用[J].四川建筑，2011（01）.

[4]林秋達.從“師法自然”到“算法自然”——分形法則在建筑設計中的運用[J].福建建筑，2010（11）.

[5]趙新，王令中.分形在藝術形式中的研究[J].藝術與設計（理論），2011（02）.

TU201.4

A

1673-0038（2015）07-0027-02

2015-1-16

穆園（1986-），女，助理工程師，本科，主要從事建筑設計工作。