編織思維在建筑領(lǐng)域的介入與運用

王琪瑤

1 介入建筑的編織元素

1.1 建筑中的紡織物

紡織物作為一種柔軟的材料，擁有良好的可塑性，可以為人們遮風擋雨。紡織品在記錄、保溫、裝飾等日常生活功能外，還早早地參與了建筑物的建造與裝飾。在一些帳篷類的原始建筑物中，包裹骨架結(jié)構(gòu)的紡織物往往起到外墻的作用。在某些建筑空間中，掛毯等紡織品在裝飾之余，還可起到如內(nèi)墻一般劃分室內(nèi)空間的作用。在戈特弗里德·森佩爾[1]的建筑四要素理論中，紡織品在建筑空間中被劃分為“圍墻”元素，和其他傳統(tǒng)意義上的磚墻、石墻等一樣履行“墻體”的職責。

紡織物對傳統(tǒng)建筑空間的影響不僅包括對單體建筑物的空間劃分，還可對建筑之間的城市街道空間進行干預(yù)。進入紡織物的機械化制造時代后，紡織物作為固定墻壁的補充，仍然是一種常見的建筑元素。在歐洲的城市空間中，從建筑外墻上延伸出來的紡織物遮陽棚在兩棟樓之間構(gòu)建出獨特的城市空間，在室內(nèi)外空間中起到過渡作用，作為公共空間與私密空間之間的緩沖。如在西班牙的城市街道上，五顏六色的半透明布料被剪裁成方形、三角形甚至被做成傘狀，用繩子連接后遮蓋在街道上空。這些紡織物既減少了街道上的陽光直射，又可為街道增加了獨特的視覺效果。

20 世紀末至21 世紀初，紡織品在建筑空間中被用來表達材料屬性和劃分空間，建筑師們積極尋找一種新的方式將這種軟性材料重新帶回建筑空間領(lǐng)域。1997 年，坂茂設(shè)計的窗簾墻屋便使用了輕質(zhì)紡織物來分割空間，同時作為住宅中的圍合外墻和遮陽構(gòu)件。這個設(shè)計用紡織物創(chuàng)造出一個復(fù)雜的、不斷變化的空間，將住宅內(nèi)部空間與城市外部聯(lián)系起來。當巨大的窗簾關(guān)閉時，柔軟的紡織物成為住宅的外部圍墻，隔斷外部空間與住宅內(nèi)部，從而獲得具有良好私密性的生活空間。當外部的巨大窗簾打開時，住宅空間成為一個開闊的大陽臺，內(nèi)部空間與外部城市空間之間的屏障被徹底打通。在日常使用中，居住者可以通過控制巨大窗簾的開合程度調(diào)整室內(nèi)空間的私密性，以及與外部空間的流通程度。這種靈活的使用方式也充分發(fā)揮了紡織物柔軟，并且易于變形的材料特性。

隨著藝術(shù)家們和工程師們的不斷探索，紡織技術(shù)不論是在新材料還是新形式上都有許多突破，但是KLASSEN[2]認為，一些三維編織成型的紡織物更多的被視為其他靜態(tài)材料的替代品，如很多設(shè)計師使用紡織品只是作為一種裝飾品或者附加的點綴，而不是作為一種穩(wěn)定的或硬質(zhì)的空間元素。這些紡織物替換成其他靜態(tài)材料也可以起到同等的功能，并不一定必須是纖維紡織品。她對這種經(jīng)典的做法表示質(zhì)疑，認為紡織物擁有獨特的屬性和空間體驗，可以被制作成不可替代的空間結(jié)構(gòu)。在紡織物技術(shù)不斷更新的時代，新的材料給予紡織物在空間塑造中更多的可能性。設(shè)計師在建筑物中使用紡織物時，不能被傳統(tǒng)的裝飾邏輯限制思維，應(yīng)該多去開發(fā)紡織品與編織技藝的新能力。

1.2 軟建構(gòu)主義

隨著建筑材料的更新?lián)Q代，紡織物的概念在建筑上得到了擴展[3]。在克拉森看來，紡織物是一系列混合的軟性材料的代表，這些材料不僅包括柔性紡織品，還包括玻璃、金屬、碳等非紡織品。這些柔性材料擁有良好的強度、輕盈性與靈活性，為紡織物在建筑中的其他表現(xiàn)形式打下基礎(chǔ)。

在戈特弗里德·森佩爾的工藝技術(shù)系統(tǒng)中，“編織”這一工藝概念包含材料與程序這兩方面。材料技術(shù)的進步讓編織材料漸漸脫離纖維的束縛，同時編織程序與編織思維也逐漸從平面織機中抽離出來，成為一種全新的建筑設(shè)計策略[4]。

拉爾斯·斯伯伊布里克引入“紡織構(gòu)造”的概念，通過變化波動的表面將紡織物和編織的思維用于建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)構(gòu)造。材料可以被交換，技術(shù)與流程同樣可以被交換，材料與程序在交換中擁有新的順序。因此，通過一系列的編織、打結(jié)等技藝，紡織物可以被轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)柔性材料，還可以被轉(zhuǎn)化成擁有結(jié)構(gòu)強度的建筑系統(tǒng)。他的建筑事務(wù)所在2005 年的博物館設(shè)計中便應(yīng)用了這一設(shè)計戰(zhàn)略，如紡織物一般的交錯重復(fù)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，構(gòu)成建筑支撐結(jié)構(gòu)的主體，原本柔軟的紡織物轉(zhuǎn)化成具有支撐強度的金屬與玻璃結(jié)構(gòu)，經(jīng)緯線結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成為棋盤狀的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[5]。在這種編織思維的影響下，整個建筑物外殼呈現(xiàn)出一種流動舒展但結(jié)構(gòu)性強的形態(tài)。

斯伯伊布里克的“軟建構(gòu)主義”讓紡織物的構(gòu)成邏輯脫離纖維與織機的物質(zhì)限制，以一種更加廣闊的思維方式介入建筑設(shè)計。紡織物不僅僅作為一種單純的圍合結(jié)構(gòu)或者不參與空間構(gòu)成的裝飾品進入建筑空間，而是以一種擁有足夠物理強度的單元形式成為建筑結(jié)構(gòu)的主體。同時，材料與程序的解放也給三維化編織帶來更多的可能性，建筑中運用的編織思維可以嘗試從更具有結(jié)構(gòu)性的三維邏輯角度切入設(shè)計[6]。

1.3 編織元素的隱喻

紡織品從手工藝走向建筑學的過程，不僅逐漸失去物質(zhì)層面上關(guān)于纖維材料與織機工具的限制，還成為一種形式上的隱喻。這種建筑的紡織隱喻來自于紡織物的工藝實踐，它讓人們的活動和感受與傳統(tǒng)工藝的特性產(chǎn)生聯(lián)系。在建筑物外觀上，這種隱喻的應(yīng)用主要體現(xiàn)在類似于傳統(tǒng)紡織工藝的構(gòu)造與鏤空、重復(fù)、線性元素等美學特征方面[7]。

歐洲和地中海文明博物館如圖1所示，它由玻璃與鋼材建造，外圍覆蓋一層由纖維混凝土制作的薄鏤空結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)鏤空且重復(fù)，由細小的線性結(jié)構(gòu)組成寬大的平坦表面，讓人聯(lián)想到編織的交錯操作。整個屋頂和墻壁就像由蕾絲編織而成，在引起人們對紡織工藝的聯(lián)想與想象的同時，也暗示了地中海的傳統(tǒng)文化。

圖1 歐洲和地中海文明博物館（來源：Lisa Ricciotti 攝）

2 建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的編織元素

2.1 進入三維結(jié)構(gòu)的編織元素

在建筑實踐中，無論使用柔性紡織物，還是使用編織思維的建筑實踐，“紡織物”與編織元素大多出現(xiàn)在建筑的圍合結(jié)構(gòu)上。這些結(jié)構(gòu)有的只是起到了單純的空間隔斷的作用，有的則作為建筑的主要力學結(jié)構(gòu)使用。但它們在建筑空間中的意象仍然與帳篷中的紡織物相似，即從建筑的最外圍包裹著空間，起到了分割建筑內(nèi)外空間的作用。

里扎爾·穆斯里敏將“編織”一詞定義為一個將物體交錯后形成結(jié)構(gòu)上相互依存圖案的系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，物體可以依照各種材料屬性進行參數(shù)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)可以依照不同的載荷需要重新配置，圖案可以依照給出的材料屬性和結(jié)構(gòu)特點生成合理的幾何形態(tài)[8]。若沿著里扎爾·穆斯里敏的定義繼續(xù)延伸，則可將“編織”思維從外圍結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，“紡織物”便可以以一種更加抽象的、結(jié)構(gòu)化的形式進入建筑建造。

當編織元素結(jié)合結(jié)構(gòu)柱時，原本實心的、厚重的傳統(tǒng)柱子形態(tài)被徹底打破，從而得到一種如紡織物般輕盈、通透的新型建筑構(gòu)件。三維打印制作的鏤空混凝土柱如圖2 所示。雖然進行編織的材料從纖維材料替換成混凝土，但是其結(jié)構(gòu)依然是一種交錯構(gòu)成的形式，在形態(tài)構(gòu)成上保留鏤空、交錯、重復(fù)的紡織物特征。在這個柱子中，紡織物進一步脫離了平面要素，不再是包裹帳篷的布料，而是支撐建筑的內(nèi)部框架，從平面的“墻體”形態(tài)轉(zhuǎn)變成為圓柱狀的三維“立柱”形態(tài)。

圖2 復(fù)雜的三維打印混凝土柱（來源：Lisa Ricciotti 攝）

仙臺媒體中心也存在這種編織鏤空柱。這種柱子徹底成為一種室內(nèi)結(jié)構(gòu)，雖然巨大通透的玻璃能夠向街道暴露這些紡織柱的形態(tài)，但是它們?nèi)匀槐槐砥そY(jié)構(gòu)包裹在建筑內(nèi)，屬于一種內(nèi)部的建筑元素。這種鏤空、交錯的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)消解了傳統(tǒng)柱子臃腫的實心體量，以一種新的形體去構(gòu)造柱子，既引入了紡織物重復(fù)性、線性、輕盈的特點，更保留了柱子的結(jié)構(gòu)性，仍然是一種編織技藝的體現(xiàn)。紡織結(jié)構(gòu)在建筑中獲得更高結(jié)構(gòu)性的同時，其本身平面與包裹的性質(zhì)則在不斷消解。

在以上2 種柱狀結(jié)構(gòu)中，紡織思維影響了力學結(jié)構(gòu)。紡織物從一張包裹的布料，變成一個卷起來的棍，原本連續(xù)平面的元素在不斷消減，但從織機中誕生的經(jīng)緯線結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格特征仍然被保留下來。這些結(jié)構(gòu)比起紡織物更像是“樹”，建筑物中的編織元素從線性結(jié)構(gòu)交織成平面結(jié)構(gòu)，又從平面卷曲變成線狀結(jié)構(gòu)，在這個過程中完成從平面向三維的轉(zhuǎn)變。

2.2 編織程序的轉(zhuǎn)譯與參數(shù)化設(shè)計

里扎爾·穆斯里敏對編織的參數(shù)化定義，為編織思維在建筑內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。依照他的定義繼續(xù)向建筑內(nèi)部發(fā)展，編織邏輯在建筑結(jié)構(gòu)中的影響范圍可以進一步擴大。

木編織結(jié)構(gòu)是一種重要的大跨木結(jié)構(gòu)，它使用連續(xù)木條和固定節(jié)點來構(gòu)造各種規(guī)則形體與自由曲面[9]。在木編織結(jié)構(gòu)中，線性的木棍按照一定規(guī)律進行排列，并在三維空間中互相連接，這種排列與變化符合編織的形式特征。陳威[10]在研究中稱這種結(jié)構(gòu)為“重構(gòu)的編織”。與作為裝飾、不承擔結(jié)構(gòu)功能的編織表皮不同，重構(gòu)的編織模糊了結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，用編織邏輯將空間結(jié)構(gòu)、建筑表皮等各部分集合成一體。這種三維結(jié)構(gòu)具有交錯的形式和固定的圖形，具體形態(tài)會因為不同的受力位置調(diào)整。

在BIM 技術(shù)的支持下，木拱結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以做到被進一步的參數(shù)化力學分析。依照里扎爾·穆斯里敏的定義，木拱結(jié)構(gòu)也可被視為編織邏輯在建筑中的應(yīng)用。

當紡織思維從建筑表面逐步向建筑內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)發(fā)展時，三維紡織物會逐漸脫離平面性向立體構(gòu)成的整體構(gòu)件轉(zhuǎn)變，以獲得更好的結(jié)構(gòu)性。隨著這種形態(tài)的轉(zhuǎn)變，原本屬于纖維紡織物的一些特征將逐漸在轉(zhuǎn)化中被解構(gòu)。編織的形態(tài)特征與變化規(guī)律將被抽象成一種思維方式，進一步重建建筑中的線性材料。理解紡織思維在建筑結(jié)構(gòu)中的作用，有助于設(shè)計人員在數(shù)字設(shè)計中創(chuàng)造更多可能。

3 結(jié)語

隨著建筑技術(shù)與編織技術(shù)的發(fā)展，編織邏輯對建筑設(shè)計的影響從物質(zhì)上的在建筑空間中加入紡織品，發(fā)展成抽象意義上的在結(jié)構(gòu)方面運用編織的程序化思維；從缺少實際功能的裝飾物到能承擔力學作用的結(jié)構(gòu)部件。在這個過程中，編織思維在建筑中的體現(xiàn)從二維平面逐漸變成三維立體，工藝程序的象征性在這個過程中越來越抽象化。建筑師能夠從更加程序化的視角解讀建筑設(shè)計，更好地理解BIM 技術(shù)與參數(shù)化設(shè)計在建筑設(shè)計中的運用與融合。隨著材料技術(shù)的不斷創(chuàng)新，在編織思維的指導(dǎo)下，建筑師將使用參數(shù)化設(shè)計制作出更加具有創(chuàng)造性的新結(jié)構(gòu)。