重復(fù)式幾何元素在空間設(shè)計中的應(yīng)用研究

劉瓊春 王思鍇

海南大學(xué)美術(shù)與設(shè)計學(xué)院 海南 海口 570228

一、重復(fù)式幾何元素在空間設(shè)計中的色彩美學(xué)

將設(shè)計好的基本色彩納入重復(fù)的幾何元素骨骼內(nèi)，使基本色彩在重復(fù)式幾何元素中與造型結(jié)合經(jīng)過規(guī)律化、秩序化的排列組合形成視覺重復(fù)美，這類色彩搭配易營造規(guī)律嚴(yán)謹(jǐn)、精致統(tǒng)一的秩序美感，使人獲得很強(qiáng)的記憶點(diǎn)，這種平面構(gòu)成中的色彩重復(fù)設(shè)計手法不僅能使重復(fù)式幾何元素在空間設(shè)計中營造空間整肅的視覺效果和場所精神，同時也能在色彩的位置變幻、大小變幻、形狀變幻、方向變幻等營造統(tǒng)一秩序中的趣味變化美。例如弗蘭克蓋里設(shè)計的巴黎LV 基金會藝術(shù)館，其建筑外立面采用了3528 塊弧形玻璃進(jìn)行重復(fù)式拼接，使得整個建筑看起來精致統(tǒng)一，同時其中的1472 塊弧形玻璃會隨著時間、氣候、建筑溫度等多種因素的影響變幻成13 種不同的色彩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去極富律動感和趣味性。（如圖1）

圖1 LV 基金會藝術(shù)館（百度圖片）

二、重復(fù)式幾何元素在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

建筑設(shè)計的思路是多樣化的，依據(jù)其所處的地理環(huán)境、用地規(guī)劃、功能要求、使用者喜好、與周邊自然環(huán)境與建筑的關(guān)系等，能夠確定出建筑的基本形態(tài)，而兩座體塊相似的建筑，因其運(yùn)用的材料不同，或僅僅因為材料的運(yùn)用方式不同，都會呈現(xiàn)出完全不一樣的建筑“性格”。幾何元素是建筑的根基，是主導(dǎo)建筑最終形態(tài)的最關(guān)鍵元素，塑造出我們所需的全部空間，在應(yīng)用重復(fù)式幾何元素時，有幾個基本的應(yīng)用思路。

（一）排布方式

幾何元素作為建筑的基本體塊，可以以墻為單位整體地看，也可以拆分成地板、墻磚、柵板等為單位細(xì)化地看。當(dāng)這些單一的幾何元素以某種方式被人為地組織在一起時，達(dá)成的效果背后就會傳遞出組織者的目的或某種情感，從而賦予建筑空間獨(dú)特的氛圍。

1、對稱排布與非對稱排布

（1）對稱排布。自然界中的大部分動植物都遵循著對稱的規(guī)律，這是人類認(rèn)知世界的重要依據(jù)，因此在營造建筑時，人們大部分時間也都習(xí)慣于將其打造成對稱的布局，即沿一條軸線分割開來，建筑的左右兩軸形態(tài)相同。軸線有短有長，短的如一間正廳，一明兩暗的布局中書房和臥室分布在正廳的左右兩側(cè)；長軸如明清時的帝都北京，以紫禁城為中心，將都城中的建筑沿軸線排布，甚為壯觀。

1986 年建成的哈爾格林姆斯大教堂是冰島最大的一座教堂，建成后即成為冰島的地標(biāo)性建筑。（如圖2）設(shè)計師在建造技法上則是使用對稱排布的方式，將當(dāng)?shù)鬲?dú)特的六角形玄武巖石柱由短到長逐層遞進(jìn)，由中央到兩邊呈軸對稱排布，使整個教堂呈現(xiàn)出氣沖霄漢的威嚴(yán)氣勢。作為雷克雅未克市最高的教堂建筑，宗教建筑神圣、威嚴(yán)的秩序感在這種重復(fù)式幾何元素的對稱排布中呼之欲出，又因教堂名字是以冰島著名文學(xué)家哈爾格林姆斯的名字命名，建筑搭載的情感信息和文化信息由單一的宗教信仰拓展為文學(xué)紀(jì)念意義和人物緬懷含義，重復(fù)式幾何元素的對稱式排布在這里則起到了進(jìn)一步強(qiáng)化了此建筑應(yīng)有的獨(dú)特紀(jì)念意義和神圣莊重使命，讓觀者肅然起敬。因此可見，幾何元素的對稱排布不僅能高效地實現(xiàn)建筑的功能價值，更能最大程度地實現(xiàn)其秩序感的營造和文化情感信息的搭載。

圖2 哈爾格林姆斯大教堂（谷德設(shè)計網(wǎng)）

（2）非對稱排布。上世紀(jì)興起的后現(xiàn)代主義和解構(gòu)主義在建筑體系方面一反前人遵循的對稱式布局，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去已經(jīng)舍棄了重復(fù)式幾何元素，但只要走近觀察就會發(fā)現(xiàn)，僅在建筑外表皮就有大量的幾何元素疊加。仍以LV 基金會藝術(shù)館為例，以長方形為基本幾何元素組成的弧形玻璃面板在建筑表面彎曲、扭纏、滾卷、窩疊、集束，呈現(xiàn)出自由而富有張力的非對稱排布，它們與藝術(shù)館建筑的不對稱體塊自然和諧地融為一體，同時又以重復(fù)式大面積的表皮覆蓋賦予了建筑秩序感，平衡了建筑動態(tài)與靜態(tài)、自由與秩序的視覺體驗。

2、一致排布與漸變排布

（1）一致排布。一致排布指每個幾何元素單體經(jīng)過計算，以大小長短基本吻合的形態(tài)組合搭建。例如：洛陽李子溝村的紅磚自然禮堂，以紅磚為建筑材料構(gòu)造出內(nèi)外建筑空間，統(tǒng)一燒制的磚塊構(gòu)成高度和間距一致的多拱廊道，千萬個規(guī)整的紅色磚塊作為幾何元素堆砌出了整個曲面，極具一致性和秩序感，與周邊的土壤、花木自然地融為一體，和諧而浪漫。

（2）漸變排布。漸變排布指相互具有演變關(guān)系的幾何元素的排布方式。如同心圓，雖然半徑不同，但共用一個圓心，整體仍應(yīng)算作是對同一幾何元素形態(tài)的重復(fù)運(yùn)用。位于天津的濱海圖書館，從書架底部向上層層探出的板架逐漸形成了天花，呈現(xiàn)出一種倒置的梯田形態(tài)，它們又在中庭的球體頂部收束，形成了建筑的天井。這些層板可以按部分劃分，看作是對幾個幾何元素的重復(fù)使用。這種漸變式的排布延伸了空間的深度與廣度，與充當(dāng)外立面的玻璃幕墻構(gòu)成強(qiáng)對比，使建筑兼具裝飾功能與實用功能。對于追求強(qiáng)烈變化的建筑師來說，對漸變式的幾何元素進(jìn)行重復(fù)排布，既能保持建筑本身的風(fēng)格，同時也加強(qiáng)了建筑的沖擊力和結(jié)構(gòu)的表達(dá)能力，在內(nèi)外空間的營造中都有著較為廣泛的實際意義。

（二）材料質(zhì)感表現(xiàn)

不同的材質(zhì)賦予建筑不同的質(zhì)感表現(xiàn)力，材料與材料之間的結(jié)合也會產(chǎn)生區(qū)別很大的層次和效果，甚至同一屬性的材料也會因為種類的不同而使建筑呈現(xiàn)出完全不一樣的質(zhì)感，如啞光木地板和拋光木地板，粗糲的花崗巖墻面和光滑的大理石墻面等等。建筑主要使用的材料有石材、玻璃、金屬材料、混凝土等，近些年出現(xiàn)的新型材料也層出不窮，這些材料大多可以采用鏤空、實體組合、浮雕、噴涂的方式將幾何元素應(yīng)用在上面，起到對建筑的修飾作用。而在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動下，巨幅LED 電子顯示屏的應(yīng)用為建筑的變化提供了更多可能。

以實例來看：馬來西亞又見馬六甲演藝劇場的外表皮就將LED 技術(shù)與玻璃幕墻結(jié)合運(yùn)用，建筑表情隨電子屏幕隨時發(fā)生著變化，它的外表皮由五千余片菱形鋁板組合而成，頂部凹入的弧形面由眾多弧面玻璃包裹，形成連續(xù)的玻璃幕墻，能夠同時將環(huán)境色和巨幅屏幕的色彩進(jìn)行反射，且每一個空隙都形成了類似帶有圓角的菱形，整齊又有氣勢。由各種材料制成的建筑構(gòu)件本身密度的限制，其單一體量是有極限的，因此必然存在大量的拼接縫，客觀上自動將建筑分割成了無數(shù)細(xì)小的體塊，從而在墻面、地面上形成了帶給觀察者視覺享受的紋理面，這種紋理感也是重復(fù)式幾何元素所帶來的客觀效果。

（三）參數(shù)化的應(yīng)用

參數(shù)化設(shè)計的時代可以說是隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)突然到來的。在AutoCAD、BIM、Rhino 等一眾設(shè)計軟件被開發(fā)并成熟應(yīng)用之前，大量的設(shè)計仍舊依靠眾多設(shè)計人員的手繪工作，而電腦取代人手后，設(shè)計效率大大提高，設(shè)計思路能夠被迅速全方位的可視化，建筑空間設(shè)計朝著更加科學(xué)和自由化的方向發(fā)展。但參數(shù)化設(shè)計仍然沒有摒棄對幾何元素的重復(fù)性使用，甚至大量的參數(shù)化建筑表皮和內(nèi)部都有擴(kuò)大其使用面積的趨勢。

從實例來看：位于北京的斐弛辦公空間中，最引人注目的是由程序編寫、通過3D 打印技術(shù)施工完成的一處樓梯，樓梯的肌理由重復(fù)的一種幾何元素構(gòu)成，相互咬合形成了類似編織或蛇鱗的效果。天津的世茂·浪花藝術(shù)館建筑表皮采用一體化參數(shù)化設(shè)計，大大小小的銀色菱形鋁板排布其上形成了類似魚鱗的質(zhì)感，反射的日光和水中倒影映襯其上，令建筑的外立面隨自然光線隨時發(fā)生著色彩變幻。經(jīng)由計算機(jī)編程生成的材料肌理，實現(xiàn)了對材料絕對精確地把控，使得建筑生成的重復(fù)性幾何元素更具科技感、未來感。

通過以上案例和眾多建筑實例發(fā)現(xiàn)，參數(shù)化設(shè)計不僅沒有使幾何元素失去重復(fù)應(yīng)用的價值，相反電腦擅于生成這類大面積的重復(fù)性元素，也能將各種幾何元素更為自然地組織在一起，從而讓重復(fù)性幾何元素在設(shè)計的新時代得以繼續(xù)延伸下去。

三、結(jié)語

大量的建筑實例表明，重復(fù)性幾何元素在古今建筑中具有不可忽視與不可替代的重要作用，在現(xiàn)代設(shè)計浪潮中每個國家和地區(qū)日漸趨同，但在民族特性上仍保有相當(dāng)?shù)莫?dú)立性。對幾何元素的重復(fù)使用，既有功能性的要求，也有形式上的考量，它們豐富著建筑的內(nèi)外空間，也是對建筑內(nèi)涵的進(jìn)一步補(bǔ)充說明。設(shè)計師有必要對各種重復(fù)式幾何元素進(jìn)行充分了解，它是了解一座建筑基本構(gòu)成的縮影。