低多邊形空間的擬物化建構策略探究

摘 要：低多邊形已經成為了數字時代一種極具代表性的設計語言，它與空間設計的碰撞并不僅僅是一種風格，其所蘊藏的空間表現力和數字時代基因不斷拓展了當代建筑空間建構的外延，其中低多邊形空間的擬物化建構就是一個值得探究的方向。擬物化作為一種靈活多變、取材豐富的建構策略，通過與其他各種建筑處理手法大膽的創新性結合，能更好地實現建筑在當今社會的適應性發展，對建筑的前景有著不可忽視的影響。文章從場所營造、拓撲生形、空間寄生、生態引導四個角度出發，將抽象理論與具體案例相結合，探討了低多邊形空間的擬物化建構策略。

關鍵詞：低多邊形空間;擬物化;建構策略;數字建造;非線性思維

基金項目：本文系江蘇省研究生科研與實踐創新計劃項目（SJCX20_0696）研究成果。

低多邊形（Low Poly）一詞最早產生于20世紀90年代計算機游戲模型的三維實時渲染，由于當時游戲硬件處理能力較差，為了保證游戲流暢度，不得不降低三維模型的精度，使模型變成具有相對較少多邊形面的多面體，即低多邊形。低多邊形空間是低多邊形與建筑設計相結合的產物，本研究中的低多邊形空間是指建筑主體的外部形體和內部空間造型兩個方面都是具有低多邊形形態的、延續統一的建筑空間，兩者必須保持低多邊形建構手法的相似性、統一性;若僅以低多邊形作為建筑外部形體的表皮裝飾，或局部為低多邊形形態的建筑空間，則非低多邊形空間。

低多邊形是在過多具體細節導致的視覺干擾和過度抽象幾何導致的信息抹除之間找到的一種平衡，其最初在數字游戲設計中被用于模擬生物、道具以及場景，是對真實世界的模擬，具有擬物化的特點。低多邊形擬物化的本質為抽象和極簡，特點是多面、低細節、低精度。因而，低多邊形空間也具有這種擬物化的特點，其棱角分明、結構激進的抽象形態能產生強大的視覺沖擊力，沒有太復雜的細節，卻又能表達物體最重要的特征及其蘊含的精神，可以為人們帶來更為開闊的審美空間[1]?！敖嫛笔菍崿F建筑的基本物質手段，在各種客觀條件的限制下，解決材料、結構、設備、重力、地理環境以及氣候、文化和經濟等各種實際問題間的矛盾。低多邊形空間的擬物化建構策略探究是對當代非線性建構策略的一種補充與完善，具有較強的實驗意義和實踐價值。

一、場所營造——文脈的呼應

場所是主體與環境的精神特質共同形成的有意義的整體，通過場所精神性的營造以及主體與外界的聯系尋找歸屬感?？死锼沟侔病ぶZ伯格-舒爾茨認為場所是由環境中具體事物形成的，是具有獨特性的整體，而不是抽象的地點;建筑存在的目的是使得“場地”（site）成為“場所”（place），即從特定的環境中揭示出潛在的意義，場地與建筑的詩性結合構成場所。馬丁·海德格爾也認為場所營造在于建筑與場地詩性的結合，場所的力量來自于兩者之間整體性的銜接，終極目標使人詩意地棲居在大地上?？駸岬默F代主義者將一座座機械的盒子安插在世界的每一個角落，而無視地域性環境與文化，無視人類生活的多樣性行為，使人類原真的生活價值被淹沒。遠離機械時代而處于生命時代的今天，我們以非線性科學、現象學研究為依托，深刻反思了建筑歷史中的現象，回顧場所精神和地域性研究，重新召回曾經屬于人類的場所精神[2]。低多邊形空間的“擬物化”建構是在生命時代對場所精神的一種回應。

“擬物化”是基于人們潛在的記憶和情感的一種設計手法和風格，可以讓人們更容易理解和接受目標新事物。在諸多探索中，建筑的“擬物化”設計主要取材于自然和生活中人們熟悉的具象事物，與地域文脈、自然環境、社會生活相適應，能真正意義上增強建筑的豐富性和地域性，對于城市空間的發展具有積極的作用。因此，場所營造是低多邊形空間擬物化建構的一種重要策略，主要從場地的自然屬性和所屬地域的人文屬性兩方面入手。在自然屬性方面，從地形、地貌、氣候特征，到場地的地能、風能與太陽能對場所的影響等為切入點展開擬物化建構，如隈研吾2009年設計的下關市川棚溫泉交流中心，以低多邊形模擬場所周邊的丘陵，有機地融入小鎮所處的丘陵地貌，使建筑與周邊環境成為了一個有機整體，成為了當地人們熱愛的活動場所（圖1 a）。

在人文屬性方面，在場地所屬的地域中充分考慮人文傳承與歷史記憶，從而延續族群與所屬文化的合理內涵，從精神需求、生理需求、視覺、觸覺以及一系列情感需求的氛圍營造場所亦是必不可少的。因此繼承地域文化、人類精神與情感需求是場所營造的兩個重要方向，低多邊形空間從這兩個角度進行擬物化建構。如2016年建成的通化市科技文化中心，其建筑形體模擬了周邊山體，使建筑和自然環境和諧共處，建筑的金屬表皮上鏤刻了當地滿族傳統剪紙圖案，在燈光的照射下形成了一種震撼的文化感染力，實現了“人與空間”的互動（圖1 b）?？梢?，場所營造是一種通過場所精神和人文情懷，實現低多邊形空間擬物化建構的重要策略。

二、拓撲生形——形式的統一

“拓撲生形”作為一種設計生形策略，在復雜曲面設計中逐漸被廣泛使用，其在建筑空間的物理表現主要是打破了建筑構件各自為政的現象，使墻體、地面、天花等重要建筑構件成為了連續的整體。從20世紀90年代至今，數字化建筑經歷了30年左右的發展，其間諸多建筑作品體現了一種極端的形式主義，對形式的迷戀與日俱增，導致了如弗蘭克·蓋里的建筑中形式與結構完全分離等的諸多形式主義問題，使數字化建筑背負了某種罪名[3]。肯尼斯·弗蘭姆普敦曾在《建構文化研究》中對這種現象表達了憂慮，他所提出的“建構的誠實性”觀點反對建筑形式與結構脫離，建筑的構件應該具有其存在的必要性，而不是脫離結構，隨意地拼貼與堆砌。從這個角度出發，可以認為德勒茲哲學是對德里達解構主義思想的一種完善與修正，前者使建筑趨于“平滑”與“連續”，后者使建筑充滿“斷裂”“碰撞”的視覺狂歡，這也是建筑空間拓撲生形的兩種不同表現。低多邊形空間棱角分明，結構激進，外觀上充滿一道道折疊的痕跡，頗具解構主義建筑的既視感，但其空間形式與結構卻傾向于德勒茲所說的平滑與連續。在其擬物化的建構上強調建筑的物質屬性，不僅要注重材料的特性，更要強調自內而外的邏輯性，像有機生命體一樣，使外在形式忠實地反映內在結構。

拓撲生形是實現低多邊形空間在擬物化建構中實現形式與結構相融合的一種重要生形策略。拓撲生形在技術手段上分別借助MAYA、T-Splines、Rhino7-SubD、3D MAX等建模軟件手工建模進行設計生形，利用算法腳本構建參數關系進行算法生形。在拓撲生形的路徑上，可以分為正向建構和逆向建構。在拓撲生形的正向建構中，一般先從空間功能、場所地形、地域文化、生活方式、氣候條件、自然生態、比例尺度、材料結構等重要因素進行綜合分析與推導，利用建模技術自內而外拓撲生成建筑形體，如2018年建成的浙江溫嶺博物館，在綜合分析諸多設計要素之后，模擬了“頑石”的非線性形態，對溫嶺當地的石文化進行了呼應（圖1 c），其低多邊形的造型先通過Rhino平臺進行建模設計，后利用Rhino插件Grasshopper對每個折面進行優化，有利于后期鋁板進行模數劃分，再經工廠加工、現場組裝、合理的拼接等建造方式，使最終建成的建筑整體性更強，同時使建筑的外在形式與內在結構保持了統一性。

在拓撲生形的逆向建構過程，往往是先確定模擬對象的基礎形體，利用建模技術中的網格面擬合模擬對象，然后對大量高階的網格模型進行減面操作，從而實現逆向的低多邊形建模，由外而內地在生成的形體中，結合多種空間要素進行推導與深化，完成低多邊形空間的擬物化建構。如2012年Sn■hetta建筑事務所在挪威奧斯陸設計的“死亡之屋”，是在模擬挪威藝術家巴加尼·梅爾高的立體主義動物藝術形體基礎上，逆向拓撲生成的低多邊形空間，它既可以作為工作室和休憩場所，也是一個雕塑藝術作品（圖1 d）。其建造的場所位于畫家愛德華·蒙克的工作室附近，在一定程度上體現了對場所的紀念性敘事，也實現了內外形式的統一，但相對而言容易忽視更多設計要素而顯得過于藝術化，在當時引起了巨大的爭議。由此可見，能否很好地實現低多邊形空間的擬物化形體的建構，拓撲生形是很關鍵的一步。

三、空間寄生——功能的拓展

“寄生”原本是生物學中的一種常見的現象，指一種生物寄生在另一種生物上，其結果是一方受害、另一方受益，或兩者各取所需、互利共生。后來這一概念被引入建筑學界，在建筑的寄生模式中，“寄生建筑”通常指在現有的較大寄主建筑物上額外增加的一個風格完全不同或差異較大的小型建筑，被寄生建筑依附的建筑為寄主建筑。寄生模式中追求的“寄生方式”是一對異質要素通過依附與被依附的關系，從而達到“共生”的狀態。這種共生的狀態涵蓋了寄生建筑與寄主環境功能之間多義轉換、關系的重建、有機結合等狀態[4]。因而，寄生建筑與寄主建筑兩者具有不同的互補功能屬性，是形成寄生模式的必備因素，使兩者相互影響和關聯。低多邊形空間具有棱角分明、結構激進、光影對比強烈的視覺特征，經常被用于寄生建筑的設計與建造中，常見的兩種低多邊形寄生空間為水平式寄生空間和垂直式寄生空間。出于不同的設計目的和對異質性的追求，不少低多邊形寄生建筑表現出了擬物化的特點。因此，低多邊形寄生建筑也是擬物化建構的一個重要方向。

在垂直式低多邊形寄生空間中，寄生建筑以懸空的形式攀附在寄主建筑上，在利用閑置空間資源的同時，不占用地面面積，最大程度減少了對環境的破壞，將那些“夾縫中的空間”利用了起來。如2011年由Za Bor建筑設計事務所設計并建成于俄羅斯莫斯科的寄生辦公室，利用低多邊形模擬了一個獨立細胞體，這個三層辦公空間坐落在大街的兩座房子之間，由輕質耐久的蜂窩聚碳酸酯材料組成，不規則的窗戶造型不僅凸顯了整個建筑的現代氣息，更給員工提供了開闊的視野，同時打破了莫斯科街區固有的沉悶感，拓展了街區空間的功能（圖1 e）。

在水平式低多邊形寄生空間中，寄生建筑在寄主環境的水平地面上獨立占據一定的面積，但其建筑形體依然依附在寄主建筑之上，這類寄生建筑往往以全新的風格與寄主建筑相連，但仍需對寄主的環境進行綜合考慮，尊重寄主建筑的尺度、比例和價值，與寄主建筑成為一個有機整體。例如寄主環境為具有歷史意義的老街區，那么寄生建筑應該完善與拓展寄主建筑功能體系，對整個寄主環境的更新產生積極作用。新與舊、現代與傳統的鮮明對比以這樣新穎的方式進入老城區，從而激活了這原本蕭條陳舊的城市空間。如2004年建成于西班牙畢爾巴鄂老城區街道的巴斯克衛生署總部，這是一個在拆除老住宅樓基礎上重建的項目，利用低多邊形模擬荷蘭傳統谷倉結構，使這座新生的另類建筑寄生在老住宅區中，完善了這片社區的醫療服務功能設施（圖1 f）。由此可見，空間寄生是低多邊形空間擬物化建構的一種獨特策略。

四、生態引導——自然的回歸

19世紀以來，隨著西方工業革命的興起與科學技術的巨大進步，西方國家以犧牲自然、征服自然為代價和以人類為中心的價值觀，將自然作為人類活動的背景與征服的目標。1967年，英國學者麥克哈格曾在《設計結合自然》中，批判西方建筑以歐幾里得幾何規則代表人類的權威和力量，并將之強加到漠不關心的自然中去，這種由人所創造的順從的和有秩序的世界嚴重違背了自然規律、破壞了自然環境。雖然，20世紀后半葉西方世界的生態意識開始覺醒，但世界的發展模式依然一直沒有與自然和解，對自然的過度掠奪和破壞已經使21世紀所面臨的環境威脅比以往任何一個世紀都更為嚴峻?？梢?，西方國家發展模式背后是線性思維在起主導作用。線性思維缺少整體性，將建筑視為一個幾乎獨立的存在，忽視了自然的多樣性，追求所謂的效率與效益，將人與自然二元對立。隨著非線性科學的發展，21世紀的建筑設計逐漸唱響非線性思維的主旋律，尤其是借助數字化技術，將多元的要素綜合分析，并且以參數化的形式體現在建筑的設計與建造過程中。低多邊形空間的擬物化建構也是一種以生態為引導的空間建構策略，尤其是模擬自然事物的形態和特性來實現生態化建構，分為主動式生態建構和被動式生態建構。

被動式生態建構強調最大限度地利用如地熱能、太陽能、風能、水能等自然的能源，將建筑空間的能耗降至最低，盡可能不消耗常規能源來提高建筑的節能環保標準。低多邊形空間的擬物化建構不是對模擬對象形態的簡單模擬，而是深入剖析其內在結構邏輯和特性，將模擬對象的優勢特點為己所用。低多邊形空間對自然地形的模擬，一方面在形態上與自然環境融為一體;另一方面在延續自然地形的基礎上，有利于對建筑形體進行覆土，恢復地面的綠化植被，降低建筑對自然環境的影響程度，同時促進建筑被動式生態模式的建構。如2015年建成的荷蘭Biesbosch博物館島，利用低多邊形模擬起伏地形，并在隔熱玻璃外表皮上覆上一層厚土并種植草皮，在保護和融入自然環境的基礎上，將能耗降到了最低。在冬季，覆土層可以給建筑空間起到良好的保溫和隔熱效果;在夏季，河水流入土層中的管道，能夠給室內空間降溫（圖1 g）。

主動式生態建構策略的本質上是被動式生態建筑的演變，它通過鼓勵建筑空間跟隨環境變化主動感知、主動調節，向零碳邁進。被動式建筑為了追求極致節能，開窗較少，可能會犧牲掉一些舒適性，但主動式建筑追求舒適與節能的平衡，在建筑的設計、施工、使用的周期內，在關注能源和保護環境的前提下，以建筑的健康性和舒適性為核心，以實現住戶的身心健康為目標[5]。如2017年由扎哈·哈迪德設計并建于沙特阿拉伯的阿卜杜拉國王石油研發中心，以低多邊形模擬蜂巢結構，把各個模塊連接在一起，為以后的擴建和發展預留了條件（圖1 h）。這種六棱柱的蜂巢結構最大化地節省了材料用量，充分結合了生物優勢來應對利雅得高原的氣候，在被動式節能的基礎上，采用智能設備進行主動式調控，在極大地減少了能源消耗的同時，塑造了舒適的人居環境?？梢?，低多邊形空間可以模擬生物結構優勢優化建筑整體性能，使生態引入成為其擬物化建構的優勢策略。

五、結語

線性設計忽略使用者的具體行為特征與時間進程中的不定因素，往往在設計過程自外而內、由上而下，忽略場所營造、地域文化、自然與人的有機聯系等關鍵因素。從場所營造、拓撲生形、空間寄生、生態引導的角度來看，低多邊形空間的擬物化建構是數字建筑時代一種非線性的建構策略，雖然這種建構策略建立在數字設計和數字建造的基礎之上，但絕對不能將低多邊形空間的擬物化建構簡單等同于對模擬對象復雜曲面形體的一種幾何重構，即用幾何多邊形平面擬合復雜曲面，重構出便于建造的近似形體，而應該認識到這種非線性形體的建構策略背后蘊含的非線性思維。

參考文獻：

[1]鐘陽江.低多邊形空間的擬物化設計探究[J].美術文獻，2020（5）：136-138.

[2]孔宇航.非線性有機建筑[M].北京：中國建筑工業出版社，2012：25.

[3]董昌恒.拓撲生形：基于多邊形建模技術的復雜曲面應用研究[D].南京：南京藝術學院，2019.

[4]楊瑩.基于寄生模式的小型展覽建筑設計研究[D].廣州：華南理工大學，2016.

[5]宋琪.被動式建筑設計基礎理論與方法研究[D].西安：西安建筑科技大學，2015.

作者單位：

南京藝術學院