曲線在建筑上的運(yùn)用

葉錫銓

摘 要：點(diǎn)動成線，線動成面，面動成體。線在建筑上的使用是非常常見和頻繁的，很少有設(shè)計師會刻意把線條隱藏，線條可以說幾乎是隱藏不了的，它總會以各種各樣的形式存在，或直線或曲線或折線。所以，線已經(jīng)是設(shè)計中不可或缺的一環(huán)了，研究線條在建筑上的運(yùn)用是非常有必要而且有意義的。文章通過舉例說明曲線在各種建筑中的運(yùn)用來探討線條帶來的美觀和實用性的平衡問題。

關(guān)鍵詞：建筑;曲線;外立面

建筑表皮是建筑最外邊的立面，作為居住用的建筑一般會使用瓷磚來作為建筑表皮，這些瓷磚可以保護(hù)建筑內(nèi)部的承重結(jié)構(gòu)，減少建筑內(nèi)部受到自然風(fēng)沙等的侵蝕傷害。工業(yè)革命之后，英國舉辦第一屆世博會，其展覽館水晶宮大部分為鋼鐵結(jié)構(gòu)，并開創(chuàng)性地使用玻璃材料作為建筑外立面。隨后越來越多的建筑外立面開始使用玻璃、鋼鐵等材料，一方面是因為成本低，另一方面是因為安裝方便，功能優(yōu)異。目前，玻璃和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的符號和標(biāo)記。建筑表面是一棟建筑的“臉蛋”，美觀的外表可以吸引人們的注意力，在一些商業(yè)建筑中，設(shè)計師會設(shè)計出與周邊建筑有一定對比的建筑表皮來吸引人們進(jìn)入該空間。而一些有特色建筑表皮的建筑甚至是某些設(shè)計師的代名詞。建筑表皮中，線條的使用是非常常見的，可以說絕大多數(shù)的建筑表皮都會有線條的影子。這些線條多是材料和材料之間拼合的接縫，也有經(jīng)過特殊設(shè)計后產(chǎn)生的不同的線條。這些線條可以分為直線、曲線以及折線。在建筑的外立面中最常見的就是直線和曲線了。下面通過幾個建筑的例子來體現(xiàn)曲線在不同層高建筑上的運(yùn)用。

一、曲線在超高層建筑上的運(yùn)用

上海中心大廈是一個很好的超高層建筑案例，坐落在上海陸家嘴最繁華的核心商務(wù)區(qū)，是該地區(qū)最高的一座超高層建筑物，也是黃浦江風(fēng)景線上最亮麗的一景。上海是中國東部沿海城市，臺風(fēng)天氣總體上來講很是頻繁。在超高層建筑上，風(fēng)速給建筑帶來的壓力會因為高度的提升而劇烈增加。

這棟建筑總高632米，結(jié)構(gòu)高度580米，大體上是一棟內(nèi)圓外三角的建筑物。有兩個玻璃正面，一內(nèi)一外，通俗來說就像保溫杯的雙層結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以為大樓內(nèi)部的空中大廳提供空間，同時，這樣的雙層結(jié)構(gòu)可以降低大廈對于冷氣和暖氣的需求，對比單層玻璃結(jié)構(gòu)的大廈能耗節(jié)約50%左右，更加綠色環(huán)保，還使得這棟大廈的經(jīng)濟(jì)性更加好。

從外觀上看，上海中心大廈由三條螺旋上升的曲線圍繞著，每層樓的平面可以大致看作一個有著圓角的等邊三角形，在大廈的北面圓角有一個切口，它垂直于大廈而螺旋上升。建筑物每個樓層平面都有差別。也就是說，每層樓的形狀是一樣的，但是每樓層在它下層的基礎(chǔ)上再旋轉(zhuǎn)大約1%左右，隨著樓層的升高，樓層也在不斷縮小。每隔一段距離，還會有一圈雙層線條環(huán)繞樓層，這樣螺旋上升的曲線設(shè)計能夠延緩風(fēng)速，用旋轉(zhuǎn)而不對稱的外立面使得可以有效延緩風(fēng)流，讓它所受的風(fēng)負(fù)載下降24%，減少了風(fēng)力對大樓結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，減少建造成本。上海中心大廈與其他超高層建筑比較來說，內(nèi)部圓的設(shè)計減少了14%的眩光度，這也是大廈內(nèi)對于環(huán)保的奉獻(xiàn)。仔細(xì)看上去，那三條螺旋上升的曲線是往內(nèi)凹陷的，而不是三角形般突出來的，往內(nèi)凹陷的設(shè)計可以減少風(fēng)壓的影響，柔和的角度使得其和周邊硬朗的上海環(huán)球金融中心和上海世貿(mào)大廈相互包容。風(fēng)在環(huán)繞建筑時會形成渦旋脫落效應(yīng)，會導(dǎo)致大廈劇烈搖晃。在測試人員對上海中心大廈進(jìn)行等比例縮小后的模型進(jìn)行風(fēng)洞測試后，這樣的外立面設(shè)計能讓風(fēng)的側(cè)力減少24%，對于處于臺風(fēng)區(qū)的上海高層建筑來說這非常重要。

二、曲線在高層建筑上的運(yùn)用

談到曲線在現(xiàn)代建筑上的運(yùn)用，那扎哈·哈迪德可謂是在建筑界不可不提的人物，他在北京設(shè)計了銀河SOHO。該建筑位于北京東二環(huán)朝陽門橋西南角，是一座了引人注目的地標(biāo)性建筑景觀。

從建筑造型的角度看，這幾個有著中庭的單體建筑甚至沒有一個規(guī)整的直角，就像小孩子隨手做出來的泥巴玩具。建筑間相互獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，這種虛實結(jié)合、若即若離的空間讓人在建筑之間走動的時候感受到多維度的空間體驗。

銀河SOHO的設(shè)計靈感來自規(guī)模宏大的北京，由5個連續(xù)蜿蜒流動的形體通過橋梁連接在一起，相互協(xié)調(diào)，成為一個沒有死角的曲線流動性組合。設(shè)計思想上，銀河SOHO以中國院落為主題思想，創(chuàng)作出一個內(nèi)在的世界。同時，這又是一個完全21世紀(jì)的建筑：不再是運(yùn)用剛硬的矩形街區(qū)及街區(qū)之間的直線空間，而是通過可塑性強(qiáng)、圓滑的造型相互交融、聚合、分離，并通過拉伸的曲線天橋進(jìn)行再連接，創(chuàng)造了一個連續(xù)而相互交流的形體，而且內(nèi)部動線也是連續(xù)的。

銀河SOHO的設(shè)計源自自然的啟迪，建筑的外觀展示了連續(xù)流動的深空間。數(shù)百米長的景觀構(gòu)成深遠(yuǎn)的、全角度的視野。訪客可以仰望，也可以向前遠(yuǎn)眺，透過百米長的空間找到下一目標(biāo)和方向。這里的關(guān)鍵策略是空間的流動性和導(dǎo)向性。當(dāng)走進(jìn)建筑的時候，訪客會觀察到光影的游戲，開放空間和封閉空間的轉(zhuǎn)換。

在建筑設(shè)計策略上，此項目通過單體的整合營造出一個壯觀的整體。每棟建筑個體均有它的中庭和交通核心，且在不同層面上融合一起，從而創(chuàng)造出豐富流動的空間景致和室外平臺。平臺的相互交錯，造成不同層面對彼此視角的介入。建筑在從下至上的不同層面各個方向展開，所以它是一個360度的建筑世界，沒有角落也沒有不平滑的過渡。

建筑表皮上，該建筑運(yùn)用了玻璃幕墻和GRG新型材料的結(jié)合，這種材料可以輕而易舉地實現(xiàn)設(shè)計師天馬行空的想象，也正因為這種材料才讓設(shè)計師的設(shè)想可以如水到渠成一般實現(xiàn)出蜿蜒交融曲線的美妙姿態(tài)。這些材料在建筑的外立面上組成了分隔有致的線條，運(yùn)用重復(fù)的手法，跟隨建筑本身體量的腰線形成曲線。在建筑與建筑連接的天橋處，這些曲線會跟隨天橋的路徑曲折蜿蜒，在天橋上的人可以看到曲線美觀的一面。同時，這些突出的曲線可以在夏季提供比傳統(tǒng)直線造型更大面積的遮蔭范圍，并且這樣的設(shè)計可以讓日光更加柔和地折射，不至于讓人產(chǎn)生眩目感。在不同樓層設(shè)流體連廊，曲線形的連廊為游客提供遮陽的室外空間和內(nèi)部空間，具有戲劇性的光影效果。

三、曲線在中層建筑上的運(yùn)用

在遠(yuǎn)離中國的西班牙的巴塞羅那，坐落著一棟將曲線運(yùn)用到極致的建筑，它便是由安東尼奧·高迪設(shè)計的米拉之家。當(dāng)時的米拉先生因非常欣賞高迪為巴特羅先生設(shè)計的巴特羅之家，為了和富孀結(jié)婚，而請高迪設(shè)計的。米拉之家是高迪設(shè)計的最后一個私人住宅。

米拉之家的外觀非常奇特，從外立面上看，就如同水紋附著在上面一般，在每層樓的樓板連接處有微微凸起如波浪的隆起，在窗戶與外立面的連接處，外立面會自然而然地用曲線過渡到窗框處。建筑的屋頂高低錯落，一個個忽高忽低的紋理讓人感覺整棟建筑外立面如波濤洶涌的海面，極富動感。

米拉之家的頂樓設(shè)計十分獨(dú)特，屋頂是奇形怪狀突出物做成的煙囪和通風(fēng)管道。這些都是高迪在觀察自然后，把大自然的曲線元素平面化后再運(yùn)用在建筑上的體現(xiàn)，是新藝術(shù)運(yùn)動的重要標(biāo)志性建筑。米拉之家里里外外都顯得非常怪異，甚至有些荒誕不經(jīng)，米拉之家仍被許多人認(rèn)為是所有現(xiàn)代建筑中最具代表性的，也是最有獨(dú)創(chuàng)性的建筑，是20世紀(jì)世界上最重要的建筑之一。

四、曲線在低層建筑上的運(yùn)用

在北京，有一個典型的運(yùn)用曲線的低層建筑，它就是2008年北京奧運(yùn)會的主體育場——國家體育場鳥巢。該體育場由雅克·赫爾佐格、德梅隆、艾未未以及李興鋼等設(shè)計。鳥巢的形狀讓人聯(lián)想到巢穴或搖籃，滋養(yǎng)著生命，給人們的未來帶來美好希望。設(shè)計師通過暴露巢穴的主要結(jié)構(gòu)部分，省去沒有不必要的外觀裝飾，達(dá)到了自然的效果。

國家體育場在整體建筑的形象上為鳥巢，整體設(shè)計上既蘊(yùn)含了中國傳統(tǒng)文化，也融入了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。在外觀形式上采取鏤空、陶瓷紋路和燦爛的紅色，而結(jié)構(gòu)技術(shù)使用復(fù)雜先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)支撐，建筑內(nèi)部沒有傳統(tǒng)的立柱，宛如一個巨大的鳥巢，帶給人們巨大震撼。

從外面看上去，國家體育場就像一個用很多無規(guī)則的曲線繞著主體物的“巢”，同鳥類孵化后代的鳥巢有異曲同工之處，但是體育場把樹枝換成了鋼材，用平面化的手法處理后圍繞，便形成了體育場的主體結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)以承重為主要功能。

鳥巢主要結(jié)構(gòu)材料是一種名為Q460鋼材，該鋼材厚度達(dá)到110毫米厚，在此之前，這樣型號的鋼材最大厚度只有100毫米，所以說在材料上，鳥巢是一個突破。鳥巢的外立面與建筑構(gòu)成一個整體。各結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間相互聯(lián)系、相互支撐，匯聚成一個格子狀的編織體，結(jié)構(gòu)的縫隙中襯有一層透光膜，能夠防水。這種膜通過漫反射讓光線進(jìn)入體育場內(nèi)，從而使體育場內(nèi)的光線變得柔和。漫反射光解決了體育場內(nèi)的草皮維護(hù)問題，同時也起到了保護(hù)座椅不受天氣影響的作用。由于所有的設(shè)施，如餐廳、商店、廁所等，都是獨(dú)立控制的單元，因此完全沒有必要將建筑外墻完全封閉。這樣的不封閉曲線結(jié)構(gòu)使得體育場可以自然通風(fēng)，是體育場環(huán)保設(shè)計最重要的一個方面。設(shè)計師們還運(yùn)用流體力學(xué)設(shè)計，模擬觀眾滿場的觀賽情況，這樣的設(shè)計讓在體育場內(nèi)的觀眾都能有同等的自然光和良好的通風(fēng)體驗。

五、結(jié)語

通過上述案例分析，可以看到曲線在不同高度建筑上有其獨(dú)特的作用。建筑外立面的線條不僅有傳統(tǒng)裝飾性質(zhì)的，還有功能性質(zhì)的。無論是建筑原有的線條還是人為加上去的線條，對于建筑來說都是不可或缺的一部分。

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作者單位：

廣東培正學(xué)院