穆園　王靜

（寶雞市城鄉(xiāng)建筑設(shè)計院　陜西　寶雞　721000）

探究分形在建筑造型設(shè)計中的應(yīng)用

穆園王靜

（寶雞市城鄉(xiāng)建筑設(shè)計院陜西寶雞721000）

在建筑市場不斷發(fā)展的過程中建筑造型設(shè)計也變得趨于多元化，這使得設(shè)計師在實際設(shè)計過程當(dāng)中需要考慮多方元素并將這些元素融于其中才能符合設(shè)計要求。對于建筑造型設(shè)計而言分形具有十分重要的作用，它是體現(xiàn)建筑美感、觀感以及層次性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文對分形進(jìn)行了綜合性闡述并對分形在建筑造型設(shè)計中的運(yùn)用進(jìn)行了探討，提出了相關(guān)觀點(diǎn)，供以參考。

分形；建筑；造型設(shè)計

引言

在市場經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中事實上也推動了建筑行業(yè)的發(fā)展，這使得建筑設(shè)計正朝著多樣化、多功能化方向發(fā)展，同時也涌現(xiàn)了一批獨(dú)特迥異的建筑風(fēng)格，在這種背景下給建筑設(shè)計師既帶來了靈感以及發(fā)揮空間，又帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在建筑造型設(shè)計中分形愈來愈受到重視，通過將分形理論應(yīng)用到實際建筑設(shè)計當(dāng)中可讓建筑與自然環(huán)境相契合并使得建筑趨于自然形態(tài)，另一方面能夠促進(jìn)建筑功能屬性與自然環(huán)境吻合，從而獲取具有說服力的建筑形態(tài)。總之分形在建筑造型設(shè)計過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用分形理論使得建筑設(shè)計質(zhì)量達(dá)到更高的層次，在分形技術(shù)的推動下建筑行業(yè)必然將得到新的發(fā)展動力。

1　分形理論概述

分形理論事實上是數(shù)學(xué)分支，自20世紀(jì)70年代中葉提出以來就受到了關(guān)注，其中部分學(xué)者對分形進(jìn)行了如下描述[1]：自然界多數(shù)事物組成在某些條件下或某個過程中可能會在某些部分出現(xiàn)一定程度的相似性并表達(dá)出一定的整體性，即可視作為自相似性。而這種屬性可利用連續(xù)取值的分?jǐn)?shù)維數(shù)來進(jìn)行有效表達(dá)。由此可見分形所體現(xiàn)的屬性事實上是自然形態(tài)的共有的內(nèi)在屬性，換句話說分形與自然本身面目具有較高的匹配性，可將自然中的真實元素體現(xiàn)出來。對于建筑設(shè)計而言使自然環(huán)境與建筑契合是建筑設(shè)計師所期望的方向之一，而分形則正好為這種方向提供了理論及實踐基礎(chǔ)。當(dāng)然利用分形對建筑造型進(jìn)行設(shè)計還需要方法學(xué)的依托，其中則體現(xiàn)了設(shè)計思維與設(shè)計概念，然后通過分形對建筑本來擁有的擬態(tài)、并置以及劃分等方面進(jìn)行有效操作從而使相關(guān)模塊呈現(xiàn)出分形相似的特征。另外分形與計算機(jī)計算特點(diǎn)可進(jìn)行充分結(jié)合，通過采取計算機(jī)模型對建筑進(jìn)行整體性綜合設(shè)計使得建筑造型設(shè)計效率得以提升。綜合來看利用分形設(shè)計可使得建筑在某些屬性上更為貼近自然，從而得到一種“真實還原”的效果。

2　分形可行性概述

在建筑設(shè)計具體實施過程中優(yōu)先需要考慮到安全問題，而對于分形而言則主要體現(xiàn)了不規(guī)則性變化。在分形技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計初期其實相關(guān)學(xué)者是抱有懷疑態(tài)度的，盡管分形技術(shù)可為建筑造型提供多元化基礎(chǔ)，但是其穩(wěn)定性、安全性及可靠性并無法滿足需求。在隨后的發(fā)展、完善中分形體系也逐漸趨于成熟，設(shè)計者會將該技術(shù)應(yīng)用到單純造型部分即不影響建筑功能的部分，此時分形技術(shù)也越來越受到關(guān)注并得到了一定程度的推廣[2]。隨后分形技術(shù)的價值與作用得到了極大的開發(fā)，而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給分形技術(shù)也提供了一定的支持讓分形技術(shù)的可行性得以強(qiáng)化。從現(xiàn)狀來看分形技術(shù)主要憑借設(shè)計方法學(xué)為理論基礎(chǔ)，在具體實施過程中先要確定設(shè)計主體，然后再用分形特性對建筑設(shè)計模型進(jìn)行點(diǎn)綴、完善使其能夠表達(dá)出特征性。分形技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下使得建筑設(shè)計工作迎來了新的發(fā)展方向，這也是未來建筑造型設(shè)計重要的趨勢之一。

3　分形于建筑造型設(shè)計模塊中的運(yùn)用

在建筑造型設(shè)計過程中造型模塊設(shè)計是核心部分之一，而利用分形進(jìn)行設(shè)計其實體現(xiàn)了該特征。對于復(fù)雜建筑造型設(shè)計先要對模型進(jìn)行量化控制然后再與設(shè)計要求進(jìn)行匹配使建筑設(shè)計與自然環(huán)境能盡可能契合，這也使得建筑不會出現(xiàn)過于呆板的情況并且讓建筑具有自然的韻味。分形對于建筑造型形式設(shè)計以及創(chuàng)新設(shè)計都提供了有效的支持，經(jīng)過分形處理的建筑設(shè)計其風(fēng)格與周圍環(huán)境可更好地匹配，整體和諧性得到了增強(qiáng)[3]。在建筑造型設(shè)計模塊實現(xiàn)過程中首先會經(jīng)過并置，對于外觀相似卻存在尺度差異的空間形體采用并置的方式進(jìn)行操作，從而獲取初期自相似群體。在單體被整合為群體之后，其中便涉及到多種關(guān)系，其中不僅僅有連接關(guān)系，同時還會相互穿插，也就是說在自相似情況下偶然性群體將會獲取層次性更強(qiáng)的空間特效。而對于空間尺度存在差異的對象則需要進(jìn)行嵌套處理，嵌套在實體操作過程中或是面向于空間本身或邊界都是為了能夠讓空間達(dá)成自相似性。然后以擬態(tài)方式將對建筑形態(tài)進(jìn)行模仿使其貼合于天然生長態(tài)。再經(jīng)過劃分處理對平面進(jìn)行圖案分割并對規(guī)則領(lǐng)域進(jìn)行深入劃分即滿足了自相似性的傳遞過程。

4　分形設(shè)計于建筑造型中的應(yīng)用分析

4.1分形設(shè)計流程

在建筑造型設(shè)計過程中設(shè)計者必然先要對建筑整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效規(guī)劃，對于建筑外形輪廓則需要充分利用到分形幾何，再結(jié)合實際需求應(yīng)用不同的建筑材質(zhì)來彰顯建筑的個性化以及感觀。在對整體輪廓進(jìn)行設(shè)計時必然需要通過計算機(jī)模擬輔助，在結(jié)合分形理論得到整體造型[4]。在實際建筑設(shè)計造型中多數(shù)設(shè)計師還是會選擇常規(guī)性的對稱方式，在對稱性滿足的基礎(chǔ)上將有助于建筑的安全性及穩(wěn)定性得到有效控制。最后對外形線條進(jìn)行設(shè)計，使得建筑具有獨(dú)樹一幟的造型使得建筑個性表現(xiàn)具有張力。

4.2建筑穹頂構(gòu)建

在建筑穹頂設(shè)計過程中分形技術(shù)具有良好的適用性，以幾何分形與立體空間曲線方程為理論基礎(chǔ)然后再以選點(diǎn)規(guī)則為根據(jù)對設(shè)計進(jìn)行深化處理。通過以上處理方式可得到各具特色的單體建筑穹頂，同時這些單體可被存儲于庫中，并且這些單體能夠組合從而得到新的設(shè)計模型。還可對不同階層進(jìn)行轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變過程中需要有效借助于立方體初始元墻體衍生，再借用套用組裝規(guī)則便可得到具有差異性的墻體造型。需要注意的是應(yīng)該要保證分割界限的清晰性，并且讓造型設(shè)計可被良性控制，這將使得建筑墻面結(jié)合變得更為自然，同時也保證了建筑的功能性。

4.3模塊組裝

在設(shè)計過程中除了需要完成單一性模塊外還需要將這些模塊整合起來，在整合過程一般都是通過人工組裝進(jìn)行，首先根據(jù)建筑風(fēng)格或建筑要求對庫中的素材進(jìn)行篩選，從而獲取得到多元化的方案或計劃[5]。這種組合庫選方式可以讓設(shè)計人員對素材進(jìn)行直接篩選從而提高設(shè)計效率并能夠結(jié)合設(shè)計需求進(jìn)行動態(tài)性調(diào)整，只要對方案具有直觀認(rèn)識就可利用上述方式基于已經(jīng)確定的設(shè)計理念進(jìn)行有效設(shè)計使設(shè)計工作進(jìn)一步簡化并將方案的優(yōu)勢所體現(xiàn)出來。再通過計算機(jī)技術(shù)對模型進(jìn)行模擬，獲取相關(guān)參數(shù)作為參考，通過調(diào)整參數(shù)得到層次更為豐富的造型設(shè)計內(nèi)容。

5　結(jié)語

在城市化建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)展的過程中，城市建筑設(shè)計的要求也愈來愈高，城市建筑承載的功能性也越來越強(qiáng)。對于建筑造型設(shè)計而言不單單涉及的是建筑的外形，同時對于建筑功能也有所要求。分形技術(shù)給建筑造型設(shè)計帶來了有利的技術(shù)基礎(chǔ)并且結(jié)合計算模擬將設(shè)計水平推至于一個新的高度。通過利用分形技術(shù)使得整個建筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步加速并讓建筑質(zhì)量與性能得到了不同幅度的提升，未來分形設(shè)計將是行業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一，其體系也將變得更為完善。

[1]包陽陽.對現(xiàn)代建筑與建筑造型設(shè)計的探討[J].科技與企業(yè)，2012（08）.

[2]張增強(qiáng)，郭晶.淺談建筑造型設(shè)計中應(yīng)用考慮的因素[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（16）.

[3]顧紅男，詹巨聰.分形學(xué)在建筑設(shè)計的應(yīng)用[J].四川建筑，2011（01）.

[4]林秋達(dá).從“師法自然”到“算法自然”——分形法則在建筑設(shè)計中的運(yùn)用[J].福建建筑，2010（11）.

[5]趙新，王令中.分形在藝術(shù)形式中的研究[J].藝術(shù)與設(shè)計（理論），2011（02）.

TU201.4

A

1673-0038（2015）07-0027-02

2015-1-16

穆園（1986-），女，助理工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計工作。