高迪建造方法對參數化建筑設計創新的啟示

摘 要：通過分析建筑師安東尼·高迪的經典代表作品圣家族大教堂，對其設計觀念和建造方法展開研究，為當代參數化建筑設計創新提供借鑒意義。本文采用比較分析法和案例分析法，探究圣家族大教堂與當代建筑意識、新技術手段的異同之處。采用文獻研究法對當代建筑現狀進行整合，從而進一步探討高迪設計方法對當代建筑創新的啟示。通過對圣家族大教堂的建造方法展開研究，為當代冰冷的有機建筑走向自然化提供了新的解決思路，同時在如何傳承地域文化以及創造出更富有人文內涵的建筑問題上，給予更深層次的思考。

關鍵詞：高迪建造方法參數化建筑創新

安東尼·高迪是西班牙新藝術運動的代表性人物之一，他憑借獨特的設計作品被世人稱作巴塞羅那歷史上最前衛、最瘋狂的建筑師。在設計特點上，他反對功能主義，追求建筑的精神力量和純粹形式，被認為是一位充滿幻想的浪漫主義建筑家。在高迪眾多經典建筑中，圣家族大教堂跨越了時代的長河，將古典藝術與當代技術相結合以盡可能完成教堂應有的樣貌，然而留在高迪心中的設計藍圖卻令后人難以為繼，亦真亦幻的建筑形式也成為不同時代下建筑師們解讀的范本。隨著科學技術日益成熟，高迪獨有的建筑結構通過電腦參數模型逐漸被呈現出來，由此近代高迪的建造方式與當代參數化設計便開始了有機結合，高迪在工業時代下的設計方法再一次走進人們的視野。剖析圣家族大教堂的建造過程，可以發現高迪對于光學、數學、結構力學、材料學十分了解，在沒有先進技術的情況下，高迪依舊可以實現天馬行空的建筑結構。在設計初期，高迪會通過畫草圖、用石膏做模型、并借助日常的工具，如繩子、鏡子、麻袋等，對建筑形態、結構、彎曲程度進行重復實驗。他通過對自然形態的觀察以及生態規律由表及里的運用，繼而發展出具有代表性的拋物線、雙曲線和螺旋式等所謂形而上“接近上帝”的建筑語言。另外，高迪善用基礎的幾何形態，將它們通過聯合、相交、相減等方式處理生成非傳統的新造型，再以其為單元將新的形體通過等距移動、旋轉、等比縮放的方法應用在建筑的其它部件上。這一理性的建造方法受啟于中世紀西班牙較為成熟的哥特式教堂，但同時也與后現代參數化設計邏輯交相呼應。本文意圖探討高迪建造方法與當代參數化設計之間的聯系，為建筑設計的可持續發展尋找有效的思考路徑。

一、參數化建筑設計的思與辨

自20世紀40年代以來信息技術的快速發展，社會環境也發生了顯著變化，高效、快捷的生活方式逐漸掀起了“極簡主義”熱潮。與此同時，由于全球生態系統長期受到人類活動的強烈影響而產生急速下滑，人們對于自然的保護意識逐漸增強，開始運用高新技術制造有機的環保材料和綠色建筑。

在20世紀現代功能主義擴張的同時，一些建筑師也對未來建筑進行了卓越的嘗試，在計算機數字化模型誕生之前，他們同樣采用實體模型進行實驗的設計方法，來獲得使結構優化的形狀，持續探索鋼筋混凝土、鋼和膜結構的表現潛力。如奈爾維設計的舊金山圣瑪麗教堂、約恩·烏松的悉尼歌劇院等（表1），從而也加速推動了當代新技術的發展。隨著 21世紀數字化、模型化電腦技術的誕生，建筑結構的把控和改良變得更加游刃有余。基于現代建筑的創新和演變，如今新型建筑空間結構可大致分為四類：新型網架結構、新型網殼結構、索桿張力結構、膜結構，其共同特征在于使建筑本體更加輕型化、有機化、合理化和個性化。同時在結構創新的基礎上，材料也產生進一步優化，如采用納米級成分的全息玻璃幕墻，以滿足更好地調和自然光感和外界溫度；太陽能光伏瓦縮短了安裝工序的同時，也可以實現自然能源的重復利用；磚冷卻系統通過黏土和水凝膠結合，形成建筑內部自動冷卻的新材料。

盡管參數化建筑從建造方法的角度實現了更加節能環保的物理環境，以及有機的建筑形態，然而在以人為本的居住環境中，藝術文化的體現仍有空缺。導致問題成因主要有以下兩個方面：1.技術傾向。參數化設計通過控制多種條件變量（指場地條件參數，主要包含場地信息和社會因素），而使得建筑本體自主演繹出了不同的有機形態，這種形態逐漸取代了建造過程中設計師對于建筑形體的主觀把握和決策。盡管氣候、可視區域、人流動線、結構性能、聲光環境、氣流流體力學、生態和熱工性能等場地信息可以進行量化，但不可忽視的是建筑的使用者是人，其形體美感、空間體驗、紀念性、共有記憶、文化屬性等社會因素卻難以量化。①因此參數化建筑在一味追求夸張造型和神秘美感的道路上，不知不覺忽視了全局性問題。2.視覺刺激。參數化建筑可以依附高新技術建造出更加刺激的視覺效果，甚至可能在最終模型確定之前，建筑師也不知道它最終呈現的形態。因此無限的延拓性和不確定性使得參數化建筑別具一格。然而在揭開其神秘的面紗之后，好像褪去了更多新鮮感和品讀意味，這恰恰是因為建筑本體缺少了與人情意境的連接和對地域文化的深刻理解。

二、參數化設計與高迪建造方法的關聯

在研究圣家族大教堂模型的過程中，會發現參數化設計與高迪建造方法之間存在著密不可分的關聯，總結有以下三個方面：

首先，在形式上，圣家族大教堂的結構和細部裝飾存在相同的幾何形態，同時經過單元變化的設計手法構成和而不同的豐富樣式。通過對玫瑰花窗的解析，可以發現窗臺幾何體量也與正圓雙曲面有關，這與現代布爾運算中體量相減的設計方法有異曲同工之妙。玫瑰花窗的正立面是由兩個正圓雙曲面和一個橢圓雙曲面相互重疊后，再通過格窗輪廓線擠壓得來，將得到的形狀進行對稱即可出現完整的裝飾造型（表2），這種建造方式也是當代參數化建筑設計的重要形式語言之一，北京大興國際機場、紐約古根漢姆藝術館以此方法結合高新技術進行了延承。后者與高迪建筑不同的是對于材質的考量，后現代建筑為了滿足多元的量化條件、建筑的堅固可塑性以及商業發展的時效性等需求，材料多采用高密度鋼材、玻璃和膜結構，因此色彩趨于單調，盡管彰顯未來科技感卻使人感到冰冷，缺少了像高迪巧用陶瓷、馬賽克、鑄鐵、大理石等拼貼設計出色彩豐富且賦有溫度的美感。

其次，在建造方式上，參數化設計遵循拓撲優化的原理，滿足每個構成的內容均是可變卻又被參量限定的，它們不趨同所歸屬的空間卻又能相互關聯。這與圣家族大教堂的結構處理不謀而合。例如很多人會驚奇圣家族大教堂中分叉柱復雜而又連續的形態是如何塑造的，高迪采用兩個疊放且形狀不變的正方形作為柱子的初始平面，分別將其八個外凸和內凹的直角與拋物線相切，倒為圓角。接著將這個截面向順時針和逆時針方向進行等角度旋轉，同時豎直向上等距離移動。柱面每上升一米，再次向順時針和逆時針方向轉動同樣的角度，截面便由原來的八角形變為十六角形，沿此上移，直到靠近穹頂，直柱的界面趨于圓形，再進行分叉的處理。將得到的柱體結構分別通過順時針和逆時針方向剝離分開，便得到了兩根軸對稱的柱子，最終將兩根柱子互取交集即得到完整形態（表3）。

最后，在設計觀念上，參數化的核心支撐依舊是“自然主義”。正如高迪在設計中一直秉持的“藝術必須出于大自然，只因大自然為人類創造出最具獨特魅力的造型”。②參數化作為輔助工具為建造更加舒適的人居空間提供了更多啟發，其嚴謹的運算邏輯和量化的秩序分析為人類筑造了更加節能環保、舒適合理的活動環境，近一步實現人居環境與自然生態的和諧共處。正如高迪在建造圣家族大教堂時，對待采光、平面布置、噪音控制、雨水循環等的精妙構思。二者同時以仿生學為設計基礎，通過借鑒自然的生態規律對結構、材料、聲光環境等進行科學設計。如現代材料中超疏水建筑涂層即仿照荷葉表面的結構達到建筑體自清潔，這與圣家族大教堂內部的承重結構以仿樹木而分散受力的思路相得益彰。然而不同之處在于參數化設計缺少了高迪對于自然環境的個性解讀，亦是教堂外立面琳瑯滿目的雕像所透露出濃郁的宗教文化特征，或是陽光穿透多彩的玫瑰花窗散落在深色的地板上的靜謐與空靈。它們是介乎黑白間的模糊狀態，是人類對于自然世界的參與、體驗和感知。

三、高迪的設計方法對后現代建筑創新的影響

綜上所述，結合參數化設計與高迪建造方法之間存在的密切關聯，會發現高迪的設計思路對現代參數化建筑的發展具有長遠的借鑒意義。

首先，高迪對建筑的理解為未來參數化設計意識提供了新的視角。建筑空間設計本質一直以來是以人的行為活動為載體，同時也以人的行為模式來界定空間的功能劃分，所以在某些時刻會忽視對自然規律的考量，僅僅將建筑形態通過模型設計進行簡單化、有機化，或者使用綠色的環保材料便認為達到了自然主義的標準還遠遠不夠，應該從本質上思考將自然生態系統融合到建筑設計中。高迪的自然主義設計觀主旨在于回歸自然，運用象征主義手法把自然界動物、植物的形態抽象釋放在建筑上，同時將生態系統的內部規律運用在建筑內部，從而給人以更加親近舒適的使用體驗。盡管當前社會處于飛速發展的狀態，極簡主義走在世界的前端，但對于大多數人而言，內心仍然保有對多元美學、藝術情感的向往和追求。同時，高迪所處的建筑時期與當在建筑都處于各路思潮并行的時代，高迪的建筑之所以可以獨樹一幟，是因為其自身具備相對穩固的設計觀念和設計方法。因此對于外界眾所云集、美妙絕倫的設計，他可以統統汲取過來，再放到自己的設計系統中進行整合、取舍、優化，最后以創新的方式呈現出來，這也為我國設計領域如何更好平衡多元的文化潮流提供可借鑒的學習路徑。

其次，高迪在材料運用和建造方法上突破了高新技術對于建筑設計的限制。高迪通過使用傳統的材質創造出復雜多變的建筑形態，這進一步說明打造綠色有機建筑并非缺少新型環保材料不可，也可以嘗試傳統材料結合現代工藝或者現代材料結合傳統工藝達到新的表現效果。如同圣家族大教堂的分叉柱部分，利用半圓柱形的 PVC 管、滑動軸、兩根滑軌和一個可更換的刮板。在半圓柱上涂滿石膏材料后，用刮板順著滑動軸刮動，同時在兩根滑軌引導下轉動，刮板隨之轉動在石膏上刮出特定形態。又比如現代辦公空間設計，通過木地板蠟在簡潔耐磨的水泥自流平地面上進行打磨，會隱隱泛出金屬質地的光暈，從而帶來不一樣的視覺效果（表4）。因此新技術與新材料不應成為當代設計創新的限制，而應該是一種實現創新的工具，技術上的合理性因時代背景而不同，但不應存在非此即彼的界限。先進技術與原始技術，高新技術與基礎技術應在交融的文化背景中并行不悖，擁有各自存在的理由和價值。主要在于技術背后的實踐意義，正如先進的技術手段需要結合傳統的建造智慧能夠更加相得益彰，傳統表現方法通過先進技術手段能夠得到更加完美呈現。同時，在設計創新與突破方面，仿生技術在未來綠色設計中仍然具有很大的開創和發展空間。

最后，高迪對于自然生態和地域文化的共情在當代設計領域中具有一定的參考價值。恰恰是融合了哥特式、新藝術運動以及高迪自成體系的自然主義設計觀于一體，才最終成就了無法代替的圣家族大教堂。對于建筑形態而言，無論何時都需要考慮建筑、人、自然三者相互平衡的關系，越是接近本質問題，建筑的價值才越長遠。同時，高迪手中的圣家族大教堂之所以可以與人文生活達到共情，是因為其將宗教文化和自然主義通過一種恰當的表現形式呈現在建筑空間里，它與當地人們共通的宗教“語言”和地域文化形成了緊密聯系，因而體現出親切和真實。參數化建筑往往因為難以自主的將社會因素融入其中，而使建筑作品容易產生距離感和冷漠感，導致人們對于一個新建筑的誕生往往更趨向欣賞一個藝術品，并非向往可以長期舒適地居住它或使用它。因此對于當代建筑設計中，將深刻的地域內涵以一個真切的方式表達出來，將成為建筑師更加核心的技能。

四、結語

總而言之，高迪的建筑作品對后現代參數化設計仍有著長遠且積極的參考價值。結合上述分析，參數化建筑在未來可持續發展上應該思考以下幾個方面：首先，技術應參考自然隱含的準則，而不是模仿具象的特征，技術應傾向表達更加深層的結構，反對表面形式的復制和拷貝，通過日益更新的技術手段，應從本質上為人類服務，致力于創造更加多元的體驗，反應當下的真實世界。其次，新的技術手段可以滿足個性化和自由化的創造，然而對于美學表現卻難以通過電腦數據來定義，需要理性地將傳統設計方法與現代設計方法相結合。最后，在多元化設計思潮相互碰撞的當代社會，建筑設計更加需要像高迪這樣的設計師，將地域文化背景與自成系統的設計手段相結合進行創作，同時擴展不同專業領域的知識，相互融合。這對設計師來說是一個需要長時間積累的過程，更是實現自我創新的突破點。更好地創造出具有人文價值和生態價值的建筑，是推動當代綠色建筑未來持續發展的頑強生命力。

注釋：

①《參數化建筑設計的三個“原罪”：關于參數化建筑的一些事情（五）》 https：//www. gcores. com/articles/148698

②熊梅伶.淺析安東尼高迪的建筑風格及其對中國當代建筑的啟示［J］.金田，2015（8）：53-54.

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