參數(shù)化與城市設(shè)計(jì)構(gòu)成要素

參數(shù)化設(shè)計(jì)伴隨計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展得到了廣泛應(yīng)用，起源于德勒茲德一系列哲學(xué)思想，并帶有其獨(dú)特的美學(xué)特征。在傳統(tǒng)的城市設(shè)計(jì)理論與構(gòu)成知識(shí)基礎(chǔ)上，將參數(shù)化作為切入點(diǎn)，分析城市設(shè)計(jì)的構(gòu)成五大要素：道路結(jié)構(gòu)、空間組織、空間形態(tài)、建筑形態(tài)與界面。為解決當(dāng)代城市設(shè)計(jì)中的具體問(wèn)題提供參數(shù)化角度的設(shè)計(jì)思路與參考方案。

參數(shù)化； 城市設(shè)計(jì)； 構(gòu)成要素

TU984.11+1A

建筑論壇與建筑設(shè)計(jì)建筑論壇與建筑設(shè)計(jì)

［定稿日期］2024-01-04

［基金項(xiàng)目］四川音樂(lè)學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：CYXS2020032）

［作者簡(jiǎn)介］李晶晶（1986—），女，碩士，講師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建筑師，研究方向?yàn)槌鞘性O(shè)計(jì)、虛擬空間。

1" 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述

參數(shù)化設(shè)計(jì)是將設(shè)計(jì)過(guò)程編寫(xiě)為函數(shù)，通過(guò)修改初始條件并經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算得到設(shè)計(jì)結(jié)果的設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化。參數(shù)化基于函數(shù)控制的Nurbs建模軟件（Rhino、Catia、AutoCAD等），使用可視化編程語(yǔ)言（GH），創(chuàng)造出全新的非線性物質(zhì)實(shí)體。參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法已在建筑、工業(yè)制造、汽車(chē)、航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

參數(shù)化設(shè)計(jì)如果被稱為一種“主義”而不至淪為一種炫技的手段，必須有他獨(dú)特的理論基礎(chǔ)與美學(xué)特征。

2" 參數(shù)化設(shè)計(jì)思潮與美學(xué)特征

2.1" 參數(shù)化哲學(xué)起源

參數(shù)化理論來(lái)源于當(dāng)代法國(guó)哲學(xué)家，吉爾德勒茲哲學(xué)理論中大量出現(xiàn)的“褶子”“塊莖”“平滑思想”“游牧空間”等概念?！榜拮印笔撬艿降桨吐蹇怂囆g(shù)啟發(fā)，在萊布尼茨“單子論”的基礎(chǔ)上提出的。在他看來(lái)，褶子才是組成物質(zhì)與心靈的最小單元，整個(gè)時(shí)空隨物質(zhì)的折疊、展開(kāi)再折疊而生，同時(shí)提出，彎曲（Inflection）是褶子形成的理想因素［1］?！皦K莖”則是一種類(lèi)似土豆根莖的內(nèi)容組織方式，區(qū)別于常規(guī)的樹(shù)狀組織方式，有連接性、異質(zhì)混合、無(wú)中心等特性。平滑思想對(duì)應(yīng)游牧空間，指自由、平滑、開(kāi)放、隨機(jī)、不受約束的形式與光滑的形態(tài)。清華大學(xué)徐衛(wèi)國(guó)教授提出，如果褶子決定了非線性可見(jiàn)物質(zhì)實(shí)體的話，那這一物質(zhì)實(shí)體帶來(lái)的空間則可能稱之為“游牧空間”或“光滑空間”［2］。

2.2" 參數(shù)化美學(xué)特征

參數(shù)化思潮的美學(xué)特征與他的“前輩”現(xiàn)代主義迥然不同?，F(xiàn)代主義遵從歐幾里得的幾何美學(xué)，認(rèn)為簡(jiǎn)潔、線性單一的幾何體最具美學(xué)價(jià)值，崇尚秩序與模度。甚至有數(shù)學(xué)家用公式總結(jié)出美學(xué)公式：美學(xué)價(jià)值M=O/C（O為秩序感，C為復(fù)雜性），可以看到邏輯與秩序是他們崇尚的，復(fù)雜是他們反對(duì)的［3］。參數(shù)化美學(xué)特征則與之相反：秩序與復(fù)雜性都是必要的，除此之外還包含追求自然、注重生成等特點(diǎn)。

（1）追求自然型態(tài)、仿生。在空間與物質(zhì)形體上，摒棄單一線性的幾何形體，轉(zhuǎn)而追求自然與仿生的形態(tài)。

（2）復(fù)雜多義的隱含秩序。秩序是美學(xué)范疇的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題，與現(xiàn)代主義追求簡(jiǎn)明秩序不同，參數(shù)化追求的是一種復(fù)雜多義、含混或隱含的秩序。

（3）注重生成，一意多象。參數(shù)化基于德勒茲的“生成”論，用同一套邏輯與算法構(gòu)建設(shè)計(jì)生成過(guò)程，正所謂“意”，通過(guò)改變公式參數(shù)得到不同的設(shè)計(jì)形態(tài)，即“象”。

參數(shù)化開(kāi)始主要作用于形態(tài)方面的設(shè)計(jì)，在工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑形體、空間造型、等領(lǐng)域大展拳腳。直到近年來(lái)，一些先鋒設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)師試著將其帶入城市設(shè)計(jì)中，并逐步做出大量實(shí)踐案例。

3" 參數(shù)化城市設(shè)計(jì)構(gòu)成元素

城市設(shè)計(jì)區(qū)別于建筑設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃，其范圍大于建筑設(shè)計(jì)小于城市規(guī)劃，著眼點(diǎn)在城市的某個(gè)區(qū)域，由該區(qū)域內(nèi)的建筑、道路、空間、景觀構(gòu)成。為避免混淆，文中提到的街區(qū)或城市區(qū)域均指城市設(shè)計(jì)的目標(biāo)范疇。

在本文中，作者在傳統(tǒng)的城市設(shè)計(jì)理論與構(gòu)成知識(shí)基礎(chǔ)上，將參數(shù)化作為切入點(diǎn)，分析城市設(shè)計(jì)的構(gòu)成五大要素：道路結(jié)構(gòu)、空間組織、空間形態(tài)、建筑形態(tài)與界面。

3.1" 道路結(jié)構(gòu)

道路結(jié)構(gòu)指街區(qū)內(nèi)道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與組織方式。它在街區(qū)中扮演非常重要的角色：控制該街區(qū)肌理、決定該街區(qū)建筑平面形狀、影響人的心理方位（可識(shí)別性）等。參數(shù)化道路結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)的街區(qū)道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先在設(shè)計(jì)理念上更加重視“生成”（Becoming）的概念，例如弗雷奧托著名的羊毛實(shí)驗(yàn)：將干燥羊毛浸入水中，使羊毛因張力吸附在一起，實(shí)驗(yàn)減少了羊毛總長(zhǎng)度又使兩點(diǎn)之間距離控制在比較低的一個(gè)范圍（圖1）。

（圖片來(lái)源：維基百科：www.wikipedia.org）

將羊毛實(shí)驗(yàn)帶入城市設(shè)計(jì)實(shí)際案例的是扎哈在伊斯坦布爾城市設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程從常規(guī)的場(chǎng)地分析開(kāi)始，根據(jù)老城區(qū)現(xiàn)狀確定連接點(diǎn)，兩邊點(diǎn)相連得到一張交織的路網(wǎng)（干燥的羊毛）；再用計(jì)算機(jī)軟件算法計(jì)算出最優(yōu)路徑（羊毛浸水），在此基礎(chǔ)上繼而人工優(yōu)化道路：根據(jù)實(shí)際需求選擇橫向干道；確定縱向主干道；最后在主干道之間填充支路，得到一張結(jié)合最少路徑數(shù)量、最短路徑總長(zhǎng)、較好可達(dá)性的一張非線性交織的城市道路結(jié)構(gòu)。需要指出的是，羊毛算法正是依托計(jì)算機(jī)與參數(shù)化技術(shù)的發(fā)展才能從理論方法落實(shí)到設(shè)計(jì)應(yīng)用，但并沒(méi)有改變道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的底層原理和設(shè)計(jì)流程。

3.2" 空間組織

空間組織指城市設(shè)計(jì)中街區(qū)內(nèi)的廣場(chǎng)、街道、建筑等空間與實(shí)體的相對(duì)關(guān)系與組織形式。城市設(shè)計(jì)的整體設(shè)計(jì)思路決定空間關(guān)系與道路結(jié)構(gòu)，共同組成該城市區(qū)域的底層設(shè)計(jì)邏輯。

參數(shù)化空間組織起源于德勒茲創(chuàng)立的“塊莖”思維或組織形式，指去中心、去結(jié)構(gòu)、非統(tǒng)一整體的后現(xiàn)代意義秩序系統(tǒng)。表達(dá)出可連接性、多重性、異質(zhì)性、不可預(yù)知的特征［4］。“塊莖”好比土豆的根莖，沒(méi)有主根，塊與塊之間是一種近似隨機(jī)而無(wú)序的連接。與之相反的則是“樹(shù)狀”思維方式或組織形式，指有中心、組織化、線性、循序漸進(jìn)的連接系統(tǒng)。以上兩種組織形式中，在對(duì)象內(nèi)容的組織上，“塊莖”更加注重的復(fù)雜性與混沌性，“樹(shù)狀”則更加注重條理和層級(jí)關(guān)系［5］。

具體案例可見(jiàn)后現(xiàn)代設(shè)計(jì)師伯納德·屈米設(shè)計(jì)的法國(guó)拉維來(lái)特公園。設(shè)計(jì)立意與現(xiàn)代流派從功能出發(fā)組織空間不同，設(shè)計(jì)師更著眼于場(chǎng)地中可能隨機(jī)發(fā)生于不同時(shí)空的不同事件。公園主要由紅色構(gòu)筑物（點(diǎn)系統(tǒng)）、道路與河流（線系統(tǒng)）、綠地與廣場(chǎng)（面系統(tǒng)）組成。均勻散布在場(chǎng)地上的紅色構(gòu)筑物（點(diǎn)系統(tǒng)）的功能并不一致，隨機(jī)地與面系統(tǒng)或線系統(tǒng)相結(jié)合發(fā)生關(guān)系（圖2）。這種城市區(qū)域內(nèi)道路、場(chǎng)地、構(gòu)筑物之間無(wú)主線、無(wú)中心、異質(zhì)性聯(lián)系的方式體現(xiàn)參數(shù)化“塊莖”狀空間組織形式的特征。從中看出，空間組織的秩序一改簡(jiǎn)單線性而變?yōu)閺?fù)合多樣、含混隱含的秩序。

3.3" 建筑形態(tài)

街區(qū)內(nèi)的建筑形態(tài)重要性可分兩個(gè)層面，對(duì)外決定了該街區(qū)的城市三維面貌；對(duì)內(nèi)則是影響訪客最直觀的視覺(jué)因素。建筑包含尺度、形態(tài)、色彩、材質(zhì)等多方面，參數(shù)化對(duì)建筑的影響主要偏重于建筑形態(tài)與立面兩個(gè)方面。

自古以來(lái)，各地區(qū)建筑形態(tài)受區(qū)域間不同的政治經(jīng)濟(jì)文化的影響而各具特色；工業(yè)革命后，現(xiàn)代主義方盒子開(kāi)始發(fā)展；直到20世紀(jì)90年代末，方盒子建筑形態(tài)已基本占領(lǐng)世界主流大城市。在此背景下，后現(xiàn)代主義開(kāi)始萌發(fā)，從多角度、多方式反叛和反思現(xiàn)代主義，其中參數(shù)化建筑是第二個(gè)千禧年的潮流先鋒。

建筑論壇與建筑設(shè)計(jì)李晶晶： 參數(shù)化與城市設(shè)計(jì)構(gòu)成要素

在新時(shí)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與參數(shù)化軟件的加持下，建筑上呈現(xiàn)貝殼、鳥(niǎo)巢、水波、氣泡、山水、褶皺等有機(jī)與非有機(jī)形態(tài)。這種模仿自然、仿生的形態(tài)其特點(diǎn)相比現(xiàn)代主義的方盒子自然是模糊且混沌的，那美來(lái)源于何處？值得注意的是參數(shù)化并非拋棄“秩序”，而是在“豐富多樣性”中隱藏“秩序”。提倡不能被“一眼看穿”的建筑，而是富于動(dòng)態(tài)和變化，猶如豐富的思想，借助邏輯流暢的表達(dá)，以便傳達(dá)更多信息與智慧。具體來(lái)看以下案例。

扎哈作為參數(shù)化設(shè)計(jì)先鋒代表人物，時(shí)常在微觀世界中尋找建筑形態(tài)的靈感來(lái)源，例如氣泡、褶皺、折紙等。她在北京的作品銀河SOHO，作為典型的城市綜合體設(shè)計(jì)項(xiàng)目，四個(gè)不同于一般高層的氣泡形“塔樓”，其氣泡狀的建筑形體和與周?chē)ㄖ纬蓮?qiáng)烈的視覺(jué)反差。2022年卡塔爾世界杯主場(chǎng)館沃克拉體育場(chǎng)白色的屋頂與立面肌理酷似漸變的折紙藝術(shù)；阿利耶夫藝術(shù)中心建筑形體似局部交疊的白色絲綢褶皺，將建筑屋頂、立面、地面流暢地覆蓋交融，充滿夸張的想象力與浪漫主義色彩。上述建筑形態(tài)全部使用于不同類(lèi)型的函數(shù)算法的NUEBS軟件生成并控制修改，創(chuàng)作出形態(tài)豐富、自然仿生、流動(dòng)變化的建筑形態(tài)。

與扎哈不同的是，中國(guó)設(shè)計(jì)師馬巖松繼承吳良鏞提出的山水之城概念后在一系列城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，將自然山水這種宏觀世界自然景觀作為模仿對(duì)象。中國(guó)傳統(tǒng)文人對(duì)山水的鐘愛(ài)是流淌在血液和基因中的，但在城市建筑中去寫(xiě)意山水還是存在極大的技術(shù)困難。直到參數(shù)化思潮影響與日俱增，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)日新月異的情況下，“山水”才從文人的心中走向鋼筋混凝土的城市。

2020年建成的南京證大喜馬拉雅中心，建筑群體形態(tài)都模仿自然形態(tài)，其中高層塔樓模仿“主峰”，其余多層建筑和景觀、綠植則為次峰、溪流、石塊等元素，共同組成完整的山水畫(huà)卷（圖3）。還有北京朝陽(yáng)公園、貴陽(yáng)“山水城市”等類(lèi)似項(xiàng)目，從中看到，參數(shù)化作為思潮與技術(shù)同中國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)審美觀念相結(jié)合，生成全新的城市建筑形態(tài)。

（圖片來(lái)源：MAD事務(wù)所http：//www.i-mad.com）

3.4" 空間形態(tài)

參數(shù)化建筑形態(tài)給城市街區(qū)帶來(lái)全新的視覺(jué)形象，同時(shí)對(duì)城市設(shè)計(jì)內(nèi)部空間形態(tài)也起到了決定性因素。空間是街區(qū)內(nèi)的重要節(jié)點(diǎn)，《城市意向》中指出：節(jié)點(diǎn)是觀察者可以進(jìn)入的戰(zhàn)略性焦點(diǎn)，典型的如道路連接點(diǎn)或某些特征的集中點(diǎn)［6］。傳統(tǒng)城市街區(qū)空間形態(tài)多為幾何形，而參數(shù)化介入后，空間復(fù)雜多變，而且空間的特性從靜止變成流動(dòng)。經(jīng)常呈現(xiàn)底面不規(guī)則曲面、圍合面相融、圍合面與其他面相融，等多種類(lèi)型豐富的空間形態(tài)。

最常見(jiàn)的參數(shù)化外部空間有圍合面相融：其空間底面為非線性的形態(tài)，墻面連續(xù)且相互融合，形態(tài)類(lèi)似自然風(fēng)化的峽谷。例如扎哈設(shè)計(jì)的北京銀河SOHO街區(qū)內(nèi)部空間，墻體呈流線形、聯(lián)系且融合限定出空間的形態(tài)，在不同高度的局部還有一些小的突變的連廊，光線透過(guò)頂部與局部圍合墻面空隙透入。光線與整體氛圍和自然的峽谷極為神似，同時(shí)還因?yàn)榱骶€的墻面形態(tài)和順應(yīng)流線方向的平行條紋墻面肌理帶來(lái)強(qiáng)烈的未來(lái)感和科技感。

更有復(fù)雜的外部空間則是利用非線性形態(tài)與建筑材料，將空間的底面、圍合面、頂面的交界模糊化，創(chuàng)造出自然、多變、流動(dòng)的外部空間。如大理?xiàng)铥惼妓囆g(shù)中心的室外劇場(chǎng)，被曲面屋頂塑造成一個(gè)倒置的漩渦自然地面相連。其中的臺(tái)階連接了自然山丘地面、室內(nèi)劇場(chǎng)、小青石屋頂與二層使用空間，使人漫游其中時(shí)，無(wú)形中就打破了建筑內(nèi)外、屋頂上下的邊界，模糊空間的定義?？蓮闹邪l(fā)現(xiàn)，這種頂墻地融合的方式不僅重新定義空間，同時(shí)為人帶來(lái)全新的漫游體驗(yàn)，與參數(shù)化的平滑空間思想不謀而合。

3.5" 界面

在城市設(shè)計(jì)中，界面也就是建筑立面，既影響城市區(qū)域形象又影響街區(qū)內(nèi)的外部空間質(zhì)量。傳統(tǒng)意義上的界面即周邊建筑的立面，可稱為二維界面；還有很多建筑的立面與頂面融為一體塑造出一個(gè)流動(dòng)的三維界面。參數(shù)化可同時(shí)作用于這兩方面。

先看參數(shù)化對(duì)二維界面的影響：在不改變二維界面的前提下，將參數(shù)化作用域建筑立面圖樣設(shè)計(jì)，常見(jiàn)有泰森多邊形圖樣或模仿自然起伏模仿波浪、潮汐等的界面（圖4）。常用的建筑立面材料如青磚、金屬型材、木材等，但是對(duì)設(shè)計(jì)和施工有較高要求。新型的參數(shù)化立面打破傳統(tǒng)立面規(guī)則的裝飾方式，流動(dòng)的、跳躍的、變化的、生長(zhǎng)的，一切與生物或自然世界相關(guān)的特征出現(xiàn)在人工塑造的二維的界面上，帶給城市界面不同尋常的形象，同時(shí)帶給城市街區(qū)內(nèi)部空間以全新的體驗(yàn)。

（圖片來(lái)源：谷德設(shè)計(jì)網(wǎng)https：//www.gooood.cn）

再看參數(shù)化對(duì)三維界面的影響：在參數(shù)化的作用下，傳統(tǒng)的城市區(qū)域圍合界面被消解，地面和建筑立面、頂面融為一體。如前文中提到的阿利耶夫文化中心的外部廣場(chǎng)中，廣場(chǎng)地面、建筑墻面和頂面在色彩、材質(zhì)和形體上全部統(tǒng)一在連續(xù)的絲綢般的曲面之中，構(gòu)成一個(gè)完全平滑連續(xù)的外部空間。身處于這種極致的空間中，人會(huì)不自覺(jué)地感到時(shí)間與空間的流逝消弭，萬(wàn)物寂靜統(tǒng)一，未來(lái)感、科技感、或其他各種復(fù)雜的情緒寂然流淌。

通過(guò)上述內(nèi)容可知，道路結(jié)構(gòu)、空間組織、建筑形態(tài)、空間形態(tài)、界面這五大類(lèi)并非孤立的，而是相互交叉作用影響。不同要素之間會(huì)互相呼應(yīng)、強(qiáng)化，從而提高街區(qū)質(zhì)量，反之亦可相互矛盾而產(chǎn)生破壞。在聯(lián)系的五大要素中、道路結(jié)構(gòu)與空間組織占據(jù)主導(dǎo)，成為設(shè)計(jì)師在街區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行關(guān)系組織的主要手段。

4" 小結(jié)

如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)硬件和軟件算法的發(fā)展，德勒茲的“褶子”“塊莖”“平滑思想”等概念永遠(yuǎn)只能停留在哲學(xué)理念之中。反言之，如果沒(méi)有德勒茲提出的這一系列哲學(xué)思想，參數(shù)化相關(guān)的非線性形態(tài)的城市設(shè)計(jì)也只是在某種意義上滿足了大眾厭倦了方盒子的獵奇心態(tài)。設(shè)計(jì)形態(tài)學(xué)背后的生命力來(lái)自于深刻且與文化內(nèi)涵相適應(yīng)、與時(shí)代的發(fā)展需求相吻合，有立得住腳的思想才能健康長(zhǎng)足的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］" 德勒茲.?？隆ゑ拮樱跰］.于奇智，楊潔，譯.長(zhǎng)沙：文化教育出版社.2001.

［2］" 徐衛(wèi)國(guó).褶子思想，游牧空間——關(guān)于非線性建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)的訪談［J］.世界建筑，2009（8）：16-17.

［3］" 蔡良娃，曾鵬.參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)中美學(xué)觀念的演變［J］.新建筑，2013（2）：68-71.

［4］" 尤金·W·德霍蘭. 導(dǎo)讀德勒茲與加塔利《千高原》［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2016.

［5］" 周術(shù)，余立，于英.當(dāng)代博物館演繹漫空間的兩種可能性［J］.新建筑，2016（1）：120-123.

［6］" 凱文林奇.城市意象［M］.方益萍，何小軍，譯.北京：華夏出版社，2001.

［7］" 劉穎慧，李路平.參數(shù)化城市設(shè)計(jì)初探［J］.西部人居環(huán)境學(xué)刊，2013（4）：66-78.