王仕超，白夢華

（四川美術(shù)學院，重慶 401331）

1 研究背景

如今的計算機數(shù)字技術(shù)發(fā)展十分迅速，參數(shù)化設(shè)計憑借這樣的一個數(shù)字化平臺，使用者可以結(jié)合其他相關(guān)的理論知識進行新的設(shè)計方式。作為對于參數(shù)化設(shè)計的初步研究，本文以筆者自身的設(shè)計課題為主體，探索參數(shù)化設(shè)計下空間表達形式的可能性與多樣性，利用數(shù)字軟件技術(shù)，從最基本的空間原型開始著手，逐步衍生到現(xiàn)代建筑空間的利用，創(chuàng)建更為多元可能的空間形態(tài)，為現(xiàn)代空間設(shè)計做出更大的貢獻。

2 參數(shù)化設(shè)計下的數(shù)控空間形態(tài)

2.1 主要內(nèi)容

數(shù)控空間形態(tài)研究，第一步，從最簡單的型體為切入點，衍生出基本的數(shù)控空間結(jié)構(gòu)，進行組合、分解、集合從而研究數(shù)控空間的基本性質(zhì)。

第二步細化到源于有機形態(tài)的數(shù)控空間，例如源于數(shù)字秩序邏輯空間結(jié)構(gòu)、仿生態(tài)邏輯條件下的數(shù)控結(jié)構(gòu)等（任選其一），從有機形態(tài)數(shù)控空間中發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新性的空間內(nèi)容。

第三步將參數(shù)化與藝術(shù)相結(jié)合，探索藝術(shù)的新奇表現(xiàn)形式。如基于抽象人工形態(tài)數(shù)控空間、蒙德里安抽象主義繪畫數(shù)控空間營造等（任選其一）。

第四步進行當代著名建筑數(shù)控空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換研究（任選其一），例如柯布·西耶建筑形態(tài)數(shù)控空間演繹、弗蘭克·蓋里建筑形態(tài)數(shù)控空間演繹和文丘里建筑形態(tài)數(shù)控空間演繹等。

2.2 數(shù)控基本原型

本文的研究從數(shù)字控制的三原型入手，即球體、方體、三角體。從簡單的體塊空間中找到數(shù)字規(guī)律，并加以衍生應(yīng)用，進而反思現(xiàn)代建筑的空間語言和建造方式。簡單的幾何原型也是一個空間的存在，筆者通過對幾何形體的空間劃分，創(chuàng)造出了多個空間幾何體，每個集合體內(nèi)都劃分出了若干個子空間，由子空間形成集合空間，如果把垂直方向的切片設(shè)為墻體，或空間隔斷體，那么每個橫向的切片可視為空間平面，后續(xù)再從基礎(chǔ)數(shù)控原型進行推演。

在數(shù)字控制的基礎(chǔ)上，對幾何空間進行分解，通過Grasshopper（草蜢）來對數(shù)據(jù)進行控制，幾何形體的容積不變，內(nèi)部子空間可根據(jù)數(shù)據(jù)進行自由控制，調(diào)整數(shù)軸Y 軸、Z 軸方向空間數(shù)量，數(shù)值越大，劃分子空間的數(shù)量就越多，空間容積越?。粩?shù)值越小，子空間的數(shù)量就越少，空間容積就越大。通過這樣的數(shù)字手段，設(shè)計師就能夠更好的把控空間形體、大小、尺度等數(shù)據(jù)變化，選取最優(yōu)的方案數(shù)據(jù)。

這只是數(shù)控空間的初步應(yīng)用，用來加以證明空間的數(shù)據(jù)化與可視性，第二步就是通過數(shù)控基本原型背后的邏輯關(guān)系進行各種空間類型的模擬。

2.3 仿生態(tài)邏輯條件下的數(shù)控空間結(jié)構(gòu)

提取自然形態(tài)仙人球為空間形體，研究發(fā)現(xiàn)仙人球有其特有的中軸對稱，單元旋轉(zhuǎn)陣列排序的空間結(jié)構(gòu)，其相對數(shù)字化的結(jié)構(gòu)方式是作為數(shù)控空間研究的理想載體。首先利用RHINO 的曲面建模模擬仙人球的生長結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，概括提取研究對象的空間特征，以植物叢生生長的概念形成一組仙人球空間結(jié)構(gòu)。其每組單體采用16 根中軸對稱垂直結(jié)構(gòu)作為主要支撐結(jié)構(gòu)，表皮特征延續(xù)仿生結(jié)構(gòu)的曲面肌理，整個空間結(jié)構(gòu)皆為曲面，沒有直線造型。

圖1 仙人球組合形體結(jié)構(gòu)

通過數(shù)控基本原型的研究方式將對象進行切片處理（如圖2所示），細分為中心結(jié)構(gòu)切片與表皮切片，用簡潔的數(shù)字切片概括仙人球的基本形體，內(nèi)部中空，形成空間。從Grasshopper 中計算橫向表皮切片的參變量，依據(jù)實際建造的尺度信息，設(shè)定切片間隔為150~250cm，這樣既能夠保證空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定又能夠組織造型中的疏密關(guān)系。

圖2 仙人球數(shù)控空間結(jié)構(gòu)

最后將數(shù)字模型按照1:1 比例進行實體建造（如圖3 所示），將數(shù)字切片整理進行排料（如圖4 所示），橫向與豎向切片采用傳統(tǒng)插接結(jié)構(gòu)（如圖5 所示），切片之間相互聯(lián)系成為整體，并沒有用到第二類連接節(jié)點，僅靠自身的結(jié)構(gòu)關(guān)系進行搭建。在豎向支撐立柱上增設(shè)底部連接結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)龍骨，用多孔蓋板將結(jié)構(gòu)相互連接牽引，使整體更加牢固。

圖3 空間建造過程

圖4 排料圖局部

圖5 插接結(jié)構(gòu)

自然形態(tài)的空間建造，相比于傳統(tǒng)的空間模式更具體驗性和生態(tài)感，尤其是像仙人球等自然對象內(nèi)部所蘊含的數(shù)字邏輯，在仿生態(tài)邏輯條件下，數(shù)字化空間仍然有跡可循，這對于現(xiàn)代建筑空間是一種新的嘗試，同時也是一場開拓式的空間延展，打破傳統(tǒng)對于空間的固有認知。

2.4 基于抽象人工形態(tài)的數(shù)控空間

這部分是對空間結(jié)構(gòu)與藝術(shù)作品相結(jié)合的研究方向，從經(jīng)典的藝術(shù)作品中吸取靈感，嘗試運用三維數(shù)字語言模擬藝術(shù)空間形態(tài)，最終選擇了著名雕塑家亨利·摩爾作品《女人體》進行空間提煉。摩爾的雕塑作品構(gòu)造曲線造型優(yōu)美，充滿女性人體的想象，例如本次的研究載體“斜臥的女人體”，摩爾的作品包含著很多寓意。其作品一如他的氣質(zhì)——溫和而簡潔。將其作為數(shù)控空間第三步的延續(xù)是對之前仿生形態(tài)空間的進一步理解。

首先，同樣用Rhino 曲面模擬雕塑形態(tài)（如圖6 所示），在確定好形態(tài)載體后，按照數(shù)控基本原型的切割方式，進行橫向與縱向的數(shù)據(jù)切片，分割空間，分別排料好切片分組（如圖7 所示），將所有連接部分開好插接口，采用雙向插接的方式使形體更加穩(wěn)固。

圖6 Rhino 雕塑數(shù)字模型

圖7 摩爾雕塑橫向、縱向切片結(jié)構(gòu)

第三部分的實體模型建造采用了“有機玻璃”——亞克力板為原材料，亞克力通透的質(zhì)感能夠更直觀的反應(yīng)空間在其內(nèi)部的形態(tài)變化。方式運用了數(shù)控機床的輔助，將分類好的切片排序整理，羅列在CAD 圖紙之上進行排料，在傳輸致數(shù)控精雕機的控制面板，用切片圖紙進行雕刻，以達到更加精確的亞克力切片板材，提前計算好插接口位置，最后將切割好的雙向結(jié)構(gòu)進行實體拼接（如圖8 所示）。

圖8 摩爾雕塑數(shù)控空間

實際建造出的數(shù)控摩爾雕塑通體透亮，這不僅只是對于數(shù)控空間形態(tài)的研究，同時也是一件空間藝術(shù)品的創(chuàng)作，藝術(shù)與空間往往不可分割，材料與建造的表現(xiàn)形式也是本文的主要研究方向之一。

3 結(jié)語

隨著參數(shù)化的逐漸普及，運用到設(shè)計領(lǐng)域的機會也越來越多，用數(shù)字控制形態(tài)比傳統(tǒng)設(shè)計多了一份理性，多了一份內(nèi)部蘊含序列。但是參數(shù)化設(shè)計仍然只是設(shè)計的一部分，往往只是一些輔助手段，最重要還是提升設(shè)計師自身的設(shè)計素養(yǎng)與職業(yè)的自我要求。數(shù)控空間仍然有著多種多樣的形態(tài)等著我們?nèi)グl(fā)掘運用，參數(shù)化設(shè)計對于數(shù)控空間的把握確實有著自己的優(yōu)勢，所以我們需要好好的利用這一優(yōu)勢進行設(shè)計與創(chuàng)造。但是在追求參數(shù)化研究帶來的創(chuàng)新形態(tài)之外，同時也要注意理性的設(shè)計原則，避免過度癡迷于創(chuàng)新而引發(fā)設(shè)計內(nèi)容的存在性。用正確方式運用參數(shù)化方法研究更多的空間形態(tài)，探索參數(shù)化條件下的數(shù)字空間更多的可能性。