分形在建筑造型設計中的應用

【摘要】隨著科學技術(shù)的發(fā)展，在當前的建筑建設過程中，各種施工技術(shù)和建筑理論都得到了長足的發(fā)展，同時還涌現(xiàn)出了大批更為先進的施工技術(shù)和建筑理論，而隨著這些建筑理論和施工技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中的應用，使得現(xiàn)代建筑的質(zhì)量和性能都得到了大幅度提升，從而有效地促進了我國建筑行業(yè)的高速發(fā)展。在當前的建筑建設過程中，分形是建筑造型設計中常用的一種建筑技術(shù)，隨著該技術(shù)的在建筑工程中的發(fā)展應用，使建筑的形象和外觀得到了大幅度提升，同時還為城市增添了一道道亮麗的風景線，從而提升了城市的整體形象。然而分形在建筑造型設計中應用的實際情況而言，其中還存在著一些較為嚴峻的問題，這些問題不僅影響到建筑的質(zhì)量和性能，同時還制約了建筑行業(yè)的發(fā)展。本文通過對分形和建筑造型設計的深入分析，然后對分析在建筑造型設計中的應用進行了詳細闡述，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】分形；建筑造型；設計；應用

引言

在過去的兩千多年中，人們普遍認為集合學中的形狀無外乎直線、平面和圓以及球體、三角形和圓錐等集合形體，然而在建筑的設計過程中，簡單的集合形體與建筑的結(jié)構(gòu)卻有著較大的差異，于是千百年來，人們致力于對幾何形體的分析研究。但是，大自然鬼斧神工所演化出的結(jié)構(gòu)確是非常復雜，也不是用傳統(tǒng)的歐式幾何就能夠解釋的。而隨著科學技術(shù)和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，人們對大自然內(nèi)所存在的機理也有了更深刻的認識。同時隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，因此人們對建筑也提出了更高的要求，而在這一時代背景的要求下，分形在現(xiàn)代建筑造型設計中應用而生。然而就目前分形在建筑造型設計中應用的實際情況而言，由于分形是一門高深的建筑幾何理論，因此為了進一步提高建筑造型設計的水平，加大對分析在建筑造型設計中應用的分析研究力度不僅意義重大，而且迫在眉睫。本文從分形的概述出發(fā)，對分形和建筑造型設計進行了深入的分析，然后對分析在建筑造型設計中的應用進行了詳細闡述。希望能夠起到拋磚引玉的效果，使同行相互探討共同提高，進而為我國今后的建筑造型設計時起到一定的參考作用。

一、分形

寒冬臘月，人們由衷地贊賞玻璃上結(jié)晶的冰花形態(tài)萬千，卻很少有人想過它為何具有那樣的形狀；面對蜿蜒曲折的海岸線，人們只是感嘆自然造物的偉大，卻不曾想過，它究竟有多長。萬事萬物復雜的形狀和結(jié)構(gòu)是難以用傳統(tǒng)的歐氏幾何衡量的。正是由于歐氏幾何在解釋這些現(xiàn)象時的困難導致了分形理論的誕生。

分形理論是1975年由美國數(shù)學家曼德爾布諾特（B.B.Mandelbrol）提出的，“分形”一詞來源于拉丁語中的“Frangere”。關(guān)于分形，曼德爾布諾特在其著作《分形：形式、偶然性、維數(shù)》中是這樣描述的：自然界的許多事物的組成部分可能在一定的條件下或過程中，在某些方面（形態(tài)、結(jié)構(gòu)、信息、功能等）表現(xiàn)出與整體的相似性，即具有自相似性（確定性的或統(tǒng)計意義上的），并能夠用連續(xù)取值的分數(shù)維數(shù)來描述。分形的這些性質(zhì)是自然實在的形態(tài)的共同的內(nèi)在屬性。所以說，分形幾何是一種更加貼近自然本來面目，更能揭示自然內(nèi)在結(jié)構(gòu)的一種“真實”的幾何學。

二、分形理論在建筑設計中的應用

隨著我們對大自然的認識越來越多，我們在建筑上對幾何的理解也產(chǎn)生變化并向前發(fā)展。我們再也不去渴求某個理想化的對稱的幾何圖形，而是試圖去了解大自然中有序與無序之間特定的組合，去感受用有序與無序交織而成的和諧的排列所帶給我們美的啟示。隨著分形在建筑造型設計中的應用，使得現(xiàn)代建筑的水平得到了大幅度提升，從而為建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。在當前的城市建筑建設過程中，隨著對分形的應用，使城市建筑更加符合現(xiàn)代化的要求。

1、雅吉里卡雅神廟

建筑師卡爾.巴維爾在《建筑設計中的分形幾何》一書中指出：在建筑學和設計中分形幾何主要可以從兩個方面得以應用，一方面它可以作為一個有力的建筑批評工具，有助于解釋為什么許多現(xiàn)代主義建筑不能夠被大眾接受的原因——它們過于“單調(diào)乏味\"。另一方面.在建筑設計中可以利用分形幾何生成復雜的韻律，使建筑與周圍環(huán)境取得協(xié)調(diào)。而且，對于批評和設計兩方面來說分形幾何都提供了一種混合確定性和非確定性的量化工具。

2、特拉斯沃爾住宅

在突破千篇一律的建筑設計道路上，模仿自然界的生物以及生物的巢穴，是創(chuàng)造復雜、混沌優(yōu)美的分形體的一條捷徑，究其原因：從分形幾何理論的角度來看，因為建筑學的分形特征表現(xiàn)之一是建筑在形態(tài)上的自相似性，而生物體本身就是一個完美的分形體，模仿它也就不失為一種最有效的手段；其二，從仿生建筑師的角度來看，他們認為“大自然是經(jīng)濟的，每一種物種都有經(jīng)過數(shù)百年的進化，因而它們能以最低限度的方法來滿足需要?！?/p>

3、阿姆斯特丹兒童之家

分形理論創(chuàng)始人曼德爾布諾特曾說過：“藝術(shù)滿足一個條件，即缺乏尺度”。自相似性就是跨尺度的對稱，它意味著遞歸，在一個花樣內(nèi)部還有一個花樣，但其面積不變。

在剖析阿姆斯特丹兒童之家之前我想先讓大家了解一個概念——“分形簇”它是由計算機畫出的似乎是隨機排列的粒子構(gòu)成一個“滲漏網(wǎng)絡”，這是分形幾何學所可創(chuàng)造的一個可視模型。這種模型可以用來模擬現(xiàn)實世界的多種過程。阿姆斯特丹兒童之家在設計過程中采用了一種“多簇式”的設計手法。所謂“多簇式”是指，按功能、結(jié)構(gòu)、設備與施工的要求，用一個標準化的單元組成若干個單元組的方式。

三、結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，在當前的建筑建設過程中，分形是建筑造型設計中常用的一種建筑技術(shù)，隨著該技術(shù)的在建筑工程中的發(fā)展應用，使建筑的形象和外觀得到了大幅度提升。通過本文對分形在建筑造型設計中應用的深入分析，相信讀者對其也有了更深刻的認識?？偠灾ㄖ侨藗儼采⒚母?，同時也使人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯闹饕獔鏊?，因此，在現(xiàn)代建筑建設中，必須要通過對各種先進技術(shù)的充分應用，從而才能夠提高建筑的質(zhì)量和性能，才能夠滿足人們對現(xiàn)代建筑的需要。而為了進一步提高建筑造型設計的水平，還必須要加大分形在建筑造型設計中應用的分析研究力度。而隨著科學技術(shù)的日新月異和建筑行業(yè)的高速發(fā)展，可以預見，在今后的建筑工程中，分形在建筑造型設計中的應用必定會更加成熟完善。