基于非線性設計理論的建筑設計方法初探

隨著建筑行業不斷發展，人們的生活水平不斷提升，對于建筑的要求逐漸改變，從線性設計，轉向了非線性設計。城市、環境等都是一個比較復雜的非線性系統，在數字特征比較明顯的信息時代，建筑設計需要在計算機技術下，充分利用非線性思維，解決建筑與城市思維中的問題，共建生態化城市。基于此，在本中對非線性設計理念進行研究，并提出相應的建筑設計方法。

前言

非線性的建筑設計理念，突破了線性科學在人們思想中的束縛，為人們提供的全新的視角來接近自然規律。非線性設計理念在建筑設計上的應用，能夠為城市建設的可持續發展開辟道路，為此，筆者系統通過對非線性設計理念的研究，來促進建筑設計發展。

非線性設計理論概述

非線性設計理論是科學發展的一個分支，在人的思維上具有引導作用，非線性理論的誕生，打破了人們思想的局限性。非線性設計理念所包含的內容比較多，在人們的生活中得以廣泛應用。實現對非線性設計理念的分析，首先對線性設計理念進行分析，線性原指數學上的線性函數，其中因變量與自變量之間成比例變化，而線性系統是指元素之間的相互作用時，相互的元素獨立，且元素之間可以相加。對于相對應的非線性理念，面向自然中已知系統，具有一定復雜性、自發性以及自我相似性。

非線性設計理論的建筑方法分析

1.建筑設計思路

第一，建筑方案分析調研。將非線性設計理論應用到建筑設計方法中，首先需要對方案進行比較詳細的分析，對實際的建筑進行資料分析，其中所涉及的資料中包含很多內容，主要為：建筑產地選擇、建筑環境、氣候、交通情況以及建筑 功能性分析以及實際的使用要求。經過對這些因素的分析，因而提取出建筑設計的中的矛盾因素。然后對建筑設計的圖解表達進行分析，圖解表達是非線性建筑設計中所不能缺少的環節，設計者需要將思路、概念以及設計中的相互關系。

第二，在非線性建筑設計中，選擇比較適合的計算機軟件，以直觀的視覺刻畫，幫助人們理解建筑空間的形式。在實際設計中，需要以拓撲學為設計原則，將建筑元素進行分類，將抽象的點、線、面三要素進行形象化，其中點就是建筑設計的定位，線的含義是指建筑設計的分隔，而面的含義是指建筑分區。

第三，建筑形體確定。在非線性建筑設計基礎上，需要對建筑的結構進行合理選擇，合理的建筑設計能夠降低結構形式選擇上的難度，在建筑的水電、以及相應硬件設計選擇上比較便利。

2.非線性在建筑設計中的表達

動態曲線。在非線性的建筑設計表達中，最為突出的就是動態趨向的表達。由于實際的非線性建筑設計能夠為人們呈現出一種流動性，視覺效果比較柔和，例如倫敦中部的花街上空，建筑一個“靈感之橋”，該橋的形狀為螺旋形，該建筑的亮點在于能夠向人們展示建筑的完整性以及靈動性。在蜿蜒的形態上給人以無限的遐想。另外，非線性建筑設計的折疊性與形態融合性。在計算機技術支持下，對建筑進行折疊手法的設計，能夠將地板、墻面以及屋頂設計成一個連續的界面空間，以設計的流動性增加空間的非水平面化。

3.建筑中的分形構建

非線性的建筑設計來源于大自然無序性、以及邏輯性，在分形理念下，云彩并不是球體，山脈并不是圓錐形，自然事物變換莫測、參差不齊。而將分形理論應用到非建筑設計中，其特點比較突出，從結構上進行分析，分形的建筑設計更加注重的是精細化的結構設計，關注小比例細節設計。并且其設計形狀非常不規整，建筑設計的整體以及局部不能在傳統幾何語言下進行描述。從科學理論上進行分析，具有較強的自相似形式，一般情況下的分形維數都大于拓撲維數。分形建筑理論中最為關鍵的就是自相似性，換言之，在實際的建筑設計中，整體的建筑部分與局部之間存在著相似的形狀、在結構上相互呼應，在功能上相互互補。基于分形的這種理論，在自然界中比較廣泛，例如，植物的不規則根系、大地的龜裂、起伏的山巒、飄忽不定的云層以及銀河系的星星等。這些不同類型的自相似性，在非線性的建筑設計中能夠展現出一種對稱性，也就說建筑系統中的每一個元素，都包含在大環境中。基于分形的非線性建筑設計不存在特征尺度，在簡單語言描繪下不能展現出其特質。

結論

綜上所述，在本中對非線性設計理念進行論述，并研究基于非線性建筑設計的建筑方法。在方法研究中，首先對非線性建筑設計思路進行分析，然后分析了非線性在建筑設計中的表達，最后論述了建筑中的分形構建。非線性建筑是信息時代的產物，在實際的生活中以其開放性、動態性，將建筑的時代感自由展現。

（作者單位：重慶大學建筑城規學院）

作者簡介：趙紫曄（1991-），女，湖南長沙，2009年9月-2014年6月，重慶大學建筑學專業本科在讀，且獲得重慶大學建筑學學士學位，2014年9月至今重慶大學建筑學專業碩士在讀，研究方向：建筑設計及理論。