微觀科學(xué)在建筑藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

柴澍杰 張衛(wèi)海（華南理工大學(xué)510006）

微觀科學(xué)在建筑藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

柴澍杰 張衛(wèi)海（華南理工大學(xué)510006）

微觀科學(xué)基于對(duì)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的探究，啟發(fā)借助科技在微觀環(huán)境下的各種形態(tài)的藝術(shù)創(chuàng)作，將微觀科學(xué)中的特殊形態(tài)和建筑設(shè)計(jì)的思維相互結(jié)合穿插，提供創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念。觀察思考微觀景象來(lái)啟發(fā)和影響建筑藝術(shù)設(shè)計(jì)。

微觀科學(xué)；建筑設(shè)計(jì)；藝術(shù)創(chuàng)作；創(chuàng)新

一、建筑藝術(shù)中微觀設(shè)計(jì)創(chuàng)意產(chǎn)生的來(lái)源

微觀科學(xué)研究將以前肉眼不易感知到的微觀世界的形態(tài)、色彩、功能、結(jié)構(gòu)展現(xiàn)在人們面前，給人耳目一新的感覺(jué)，促使人們從微觀世界各種形態(tài)中尋找素材、獲取創(chuàng)意，運(yùn)用于室內(nèi)裝飾家居用品、繪畫(huà)創(chuàng)作、攝影從事藝術(shù)創(chuàng)作?？梢哉f(shuō)微觀科學(xué)的發(fā)展為藝術(shù)創(chuàng)作提供了新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑，當(dāng)前微觀科學(xué)研究成果應(yīng)用于藝術(shù)領(lǐng)域已是一種趨勢(shì)。目前中國(guó)的建筑行業(yè)都在蓬勃發(fā)展，而微觀藝術(shù)世界中這些微觀的分子結(jié)構(gòu)則正是（建筑室內(nèi)外）最具創(chuàng)新性與可塑性的良好設(shè)計(jì)素材。通過(guò)微觀科學(xué)機(jī)構(gòu)中個(gè)體的形態(tài)，結(jié)構(gòu)變形，有機(jī)的排列組合，生成一個(gè)較為具象的二維圖形，再將二維圖像升華到立體的三維空間的一個(gè)發(fā)展過(guò)程。 在實(shí)際造型的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將重點(diǎn)研究下列幾個(gè)方面的元素：微觀世界藝術(shù)中的微觀物質(zhì)（離子?分子?單晶體?類細(xì)胞機(jī)理?微生物機(jī)理?幾何學(xué)原理），相關(guān)文獻(xiàn)的記載，空間設(shè)計(jì)中的實(shí)際案例。通過(guò)研究上述這些方面，找到一些規(guī)律。綜合平面設(shè)計(jì)，空間設(shè)計(jì)等方面理論進(jìn)行新的設(shè)計(jì)探討研究。

二、微觀形態(tài)設(shè)計(jì)在建筑藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

（一）微觀形態(tài)的結(jié)構(gòu)特征，可以最簡(jiǎn)單的劃分為以下這三類的微觀組織結(jié)構(gòu)：

1.動(dòng)植物的微觀結(jié)構(gòu)和組織。2.微生物種類繁多，至少有十萬(wàn)種以上，按其結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及生活習(xí)性等差異可分成三大類：（1）真核細(xì)胞型微生，真菌屬于此類型微生物。（2）原核細(xì)胞型微生物。（3）非細(xì)胞型微生物。3.自然形態(tài)中的微觀結(jié)構(gòu)和組織

（二）微觀形態(tài)特征的主觀認(rèn)識(shí)

1.微觀形態(tài)的美感認(rèn)識(shí)：人類在歷史長(zhǎng)河中所培養(yǎng)出的視覺(jué)體驗(yàn)。而今已然作為大眾評(píng)判事物的標(biāo)準(zhǔn)。2.微觀形態(tài)的意象認(rèn)知：微觀形態(tài)有著自己的多樣性和隨機(jī)性，而當(dāng)我們把自己的主觀認(rèn)識(shí)安放在這些形態(tài)上其所標(biāo)到的內(nèi)涵又有了新的意義。這種人的意識(shí)其實(shí)是對(duì)某種物的轉(zhuǎn)移，微觀形態(tài)本身不具有意象，當(dāng)人們通過(guò)各種解讀從而讓他有了意象。如下圖所示，不同的形態(tài)會(huì)給人以不同的心理感受，當(dāng)然這歸結(jié)于人的意向認(rèn)知。可以說(shuō)，微觀形態(tài)所帶給建筑的啟示也是依附于人的自我感官及審美能力范疇，最關(guān)鍵的是其自我的微觀形態(tài)認(rèn)知意識(shí)。

A類

B類

矩形排列的微觀形態(tài)：直接，剛硬

近似圓形排列的微觀形態(tài)：慵懶，柔和

三、微觀科學(xué)建筑案例分析

我們對(duì)微觀科學(xué)中的系統(tǒng)的認(rèn)知最基本的主要是理解微觀形態(tài)給予人的視覺(jué)形式。有些是人的肉眼所能直觀看到的，而另一種則是需要科學(xué)儀器設(shè)備來(lái)呈現(xiàn)出來(lái)?？砂堰@兩種形式稱作大微觀和小微觀。

大微觀（及人眼所見(jiàn)的微觀形態(tài)）：1.鳥(niǎo)巢體育館。2.蜘蛛網(wǎng)形態(tài)演變出的蒙特利爾博覽會(huì)德國(guó)館肥皂泡，這也是生活中最常見(jiàn)的可見(jiàn)形態(tài)，水立方也是很好的利用了這種形式。小微觀（需要設(shè)備儀器所見(jiàn)的微觀形態(tài)）：1.馬鞍藻。2.細(xì)胞骨架。3.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。4.植物細(xì)胞。

這些生物體形態(tài)在設(shè)備的研究下所獲取的結(jié)構(gòu)可作為建筑設(shè)計(jì)素材。在建筑藝術(shù)中借鑒微觀科學(xué)發(fā)現(xiàn)的事物形態(tài)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，只要比現(xiàn)存的建筑具有優(yōu)越性，值得設(shè)計(jì)師借鑒的微觀科學(xué)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)形態(tài)都屬于微觀形態(tài)設(shè)計(jì)的范疇。

案例1細(xì)胞分裂與水立方建筑案例：北京奧運(yùn)會(huì)設(shè)計(jì)的水立方——國(guó)家游泳中心。水立方是一個(gè)關(guān)于水的建筑,水是一個(gè)建筑的魂。設(shè)計(jì)的中心就是引入中國(guó)傳統(tǒng)理念“上善若水”的思想內(nèi)涵。為了體現(xiàn)這一理念,建筑師配合鳥(niǎo)巢的形式為場(chǎng)館設(shè)計(jì)了一個(gè)方行盒子,其中布滿了類似細(xì)胞分裂的多元化幾何形結(jié)構(gòu)。在微觀結(jié)構(gòu)中，肥皂泡沫的結(jié)構(gòu)造型與水立方所呈現(xiàn)出來(lái)的不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)高度的統(tǒng)一。而在微觀圖形意向中，泡沫的模仿度極高，它在生成堆積排列的過(guò)程給予水立方相同的衍生模式，在建筑群體中能到很高的辨識(shí)度。很容易讓觀者第一時(shí)間聯(lián)想到泡沫的縮影。

案例2自然中的鳥(niǎo)巢與北京鳥(niǎo)巢體育公園建筑案例：自然形態(tài)中的微觀鳥(niǎo)巢的結(jié)構(gòu)性形態(tài)，通過(guò)架構(gòu)的變形衍生出了新的形式。單體的樹(shù)枝架構(gòu)通過(guò)了有序的堆積排列形成了非常穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。從而演變出了新的建筑案例。

案例3蜘蛛網(wǎng)與蒙特利爾博覽會(huì)德國(guó)館：從微觀形象中所提取的元素模仿的是蜘蛛網(wǎng)的造型模式，由弗雷?奧托設(shè)計(jì)的德國(guó)館第一次創(chuàng)造性地大規(guī)模成功應(yīng)用了支撐膜結(jié)構(gòu)技術(shù)。發(fā)散的造型取自平常我們很難注意的蜘蛛網(wǎng)，當(dāng)這種微觀的結(jié)構(gòu)放大以后自然而然就更加穩(wěn)定的與建筑空間所聯(lián)系起來(lái)，所謂支撐膜結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是帳篷的放大，使得帳篷做的足夠大且耐用。

案例3馬鞍藻與倫敦奧與會(huì)水上運(yùn)動(dòng)中心建筑案例：馬鞍藻的猶如馬鞍的形狀，在微觀鏡像中的馬鞍藻兩頭翅起，美感十足，如今的許多體育場(chǎng)館也有相類似形象,因?yàn)樵煨偷拿烙^，結(jié)構(gòu)之堅(jiān)固這種常規(guī)的手法已經(jīng)廣泛應(yīng)用。建筑師扎哈?哈迪德設(shè)計(jì)的倫敦奧運(yùn)會(huì)水上運(yùn)動(dòng)中心在屋頂呈現(xiàn)出拉升扭曲狀的另一個(gè)目的是為了應(yīng)對(duì)氣候變化，各種惡劣天氣等對(duì)屋頂和運(yùn)動(dòng)中心所造成的二次傷害。場(chǎng)館兩翼的翹起與馬安藻的外形結(jié)構(gòu)神似。而這一發(fā)現(xiàn)也是對(duì)微觀鏡像中馬安藻的結(jié)構(gòu)形態(tài)的研究所得出的結(jié)論。

案例4細(xì)胞骨架 與PRADA 旗艦店： 要提到就是關(guān)于細(xì)胞骨架與服裝店內(nèi)部裝飾立面墻的結(jié)構(gòu)分析。洛杉磯新旗艦店的店中可以看到一面穿孔式的偽立面墻。它所運(yùn)用的的結(jié)構(gòu)模式與細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)類似。細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)是真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種需要在電鏡顯微鏡下所看到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多孔均勻分布的排列結(jié)構(gòu)。將這種特別的形式通過(guò)展開(kāi)以后所得到的藝術(shù)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其本身。微觀世界中的某些鏡像不僅僅對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)有著仿生和設(shè)計(jì)意義。若是把這種形式帶入到室內(nèi)空間中也可以成為另一種表現(xiàn)形式。

案例5細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與臺(tái)中大劇院建筑案例：臺(tái)中大劇院用機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)變化的利用引到了一個(gè)新的設(shè)計(jì)方法路線。它對(duì)于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的模擬是以分層次的結(jié)構(gòu)形式。細(xì)胞質(zhì)的沒(méi)一個(gè)層都是建筑師對(duì)于功能區(qū)域劃分細(xì)化，所以細(xì)胞內(nèi)部的機(jī)體組織對(duì)在建筑功能場(chǎng)所、形態(tài)、空間組織上對(duì)建筑的設(shè)計(jì)有著特殊的實(shí)踐含義。

以上的建筑案例是比較突出的利用了微觀形態(tài)來(lái)對(duì)建筑的改造所獲得的實(shí)例，不管是外立面亦是建筑的整體外形都有了不一樣的體驗(yàn)和感受。

四、微觀科學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究意義

1.微觀科學(xué)在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用為當(dāng)今國(guó)內(nèi)空間的設(shè)計(jì)提供了一種選擇，一種設(shè)計(jì)依據(jù)，不論是設(shè)計(jì)思想，還是空間的形態(tài)、功能的組織、參數(shù)化的設(shè)計(jì)等，空間的設(shè)計(jì)不再是模仿，抄襲，沒(méi)有新意的重復(fù)。

2.正對(duì)目前我國(guó)大多數(shù)盲目追求奇異形式與參數(shù)化的空間設(shè)計(jì)的行為提出不同理念，極度缺乏的想象思維。而微觀科學(xué)在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用能為空間設(shè)計(jì)提供合理的形式與規(guī)則的模板。

3.在復(fù)雜性、智能化、可持續(xù)等影響下，未來(lái)的空間設(shè)計(jì)將走向非線性、智能、可持續(xù)，微觀科學(xué)的藝術(shù)應(yīng)用成為了其中的一種可能。

4.本文對(duì)論題的研究并非最終結(jié)論。微觀科學(xué)中的微觀物質(zhì)繁多形態(tài)、復(fù)雜機(jī)體種類繁多，隨著研究的深入，以及不同的設(shè)計(jì)師（建筑師）的其它解讀和設(shè)計(jì)，更多類型的微觀科學(xué)物質(zhì)還會(huì)為藝術(shù)領(lǐng)域提供更好的設(shè)計(jì)作品。

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