張 珺 琢

(AS國(guó)際建筑與空間研究所(ASRI)，北京 100000)

0 緒 論

縫紉的許多工作細(xì)節(jié)還為建筑中的數(shù)字化建模提供了許多新的思考.例如“縫紉-拉伸”系統(tǒng)為數(shù)字化建模中的表皮處理提供了一個(gè)新的建模邏輯以及手段.細(xì)化到具體的縫紉技術(shù)上，縫紉技術(shù)在時(shí)尚設(shè)計(jì)界經(jīng)常扮演著主要的連接手段的角色.它可以將不同的材料，不同的形狀，不同的圖案結(jié)合在一起.但是當(dāng)縫紉技術(shù)進(jìn)入到建筑學(xué)領(lǐng)域中時(shí)，他可以做連接之外的更多的事情.首先他可以在不同的材料上創(chuàng)造急劇變化性的圖案；然后它可以非常靈活的改變各種不同材料的密度，例如泡沫，紙，甚至混凝土；它還可以改變不同材料的形狀，具有靈活，堅(jiān)固，可重復(fù)加工的特點(diǎn).

1 建筑師與裁縫的關(guān)系

1.1 建筑與服裝結(jié)合的歷史

建筑與服裝的聯(lián)系由來已久，中世紀(jì)時(shí)黑格爾曾把服裝稱為“流動(dòng)的建筑”，也有稱為“貼身的建筑”[2].十三世紀(jì)以巴黎圣母院為標(biāo)志的哥特式建筑很快從法國(guó)波及到整個(gè)歐洲，受其影響，歐洲服飾造型也常常來用尖頂?shù)男问胶涂v向直線，甚至連鞋、帽、頭巾、都是呈尖頭形狀的.隨后的年代，歐洲服裝的演變雖先后受到文藝復(fù)興，巴洛克，羅可可等名同文藝思潮的影響，但帶有類似建筑外型特征的服裝款式卻不斷的出現(xiàn)，直至今天.

1.2 著名建筑師眼中的建筑與服裝

19世紀(jì)末，一些著名時(shí)裝設(shè)計(jì)師主宰著時(shí)裝的潮流，有趣的是時(shí)裝界中學(xué)過建筑的人比比皆是.其中卓著者有皮爾·巴爾曼、安德萊·克萊究、帕克·拉邦納、群島一郎與吉爾安弗蘭·費(fèi)雷等.他們都擅于將“塊與面”的結(jié)構(gòu)巧妙地運(yùn)用在服裝設(shè)計(jì)上，并不斷從各種建筑物中獲取靈感.時(shí)裝界泰斗迪奧對(duì)建筑也有很深的研究，他在1953年秋季時(shí)裝發(fā)布會(huì)上推出“埃菲爾塔式夜禮服”和“圓屋頂式連衣裙”，源于巴黎著名的埃菲爾鐵塔和歐洲古典建筑.迪奧的學(xué)生著名設(shè)計(jì)師皮爾·卡丹，1978年首次來華訪問期間，對(duì)中國(guó)古典建筑產(chǎn)生了濃厚的興趣，他借鑒各種中國(guó)傳統(tǒng)飛檐的形式創(chuàng)作了肩部高聳的女裝，并取名為“西安飛檐”.意大利時(shí)裝設(shè)計(jì)師吉爾安佛蘭·費(fèi)雷精通建筑藝術(shù)，他認(rèn)為：時(shí)裝與建筑有異曲同工之處，時(shí)裝設(shè)計(jì)中的柔軟線條比建筑設(shè)計(jì)中的剛硬線條更為復(fù)雜精致.他堅(jiān)持“少就是多”的著名建筑信條，在追求風(fēng)格簡(jiǎn)練的同時(shí)，十分注重各種服裝的豐富變化.[3]

圖1

上世紀(jì)二十年代后，由于受俄羅斯構(gòu)成主義藝術(shù)及超現(xiàn)實(shí)主義思潮的影響，一些時(shí)裝設(shè)計(jì)師也開始大膽運(yùn)用幾何圖形和抽象圖形，使他們的時(shí)裝作品更具個(gè)性特點(diǎn)和現(xiàn)代色彩.[4]西班牙的帕克·拉邦納，素以風(fēng)格怪誕著稱于世，由于學(xué)過建筑，他能完美地表現(xiàn)出“塊與面”的結(jié)構(gòu)，自如的運(yùn)用幾何圖形構(gòu)成，向不同方向延伸的“長(zhǎng)城領(lǐng)”和利用拼砌夸張手法創(chuàng)作的“城堡式大衣”等作品，更是這方面的成功之作.又如皮爾·卡丹所設(shè)計(jì)的“衛(wèi)星式禮服”裙?fàn)?，其形象頗似一枚行將凌空而起的火箭，令世人嘆為止.

2 在建筑領(lǐng)域使用縫紉技術(shù)的案例分析

2.1 使用縫紉技術(shù)連接組件

ICD和ITKE共同完成了一個(gè)木材展館，用于分割的木殼的機(jī)器人紡織制造技術(shù).展館是第一個(gè)采用木材工業(yè)縫紉的建筑規(guī)模.在這個(gè)項(xiàng)目中，自然分割殼體結(jié)構(gòu)是在一個(gè)跨學(xué)科的合作進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，這是一個(gè)創(chuàng)新，拓展了仿生學(xué)與建筑的結(jié)合度.

2.1.1 使用的材料和結(jié)構(gòu)邏輯

2. 引導(dǎo)質(zhì)疑 讀到這里，你有什么問題？（是什么原因讓我理解了愛如茉莉的意思？“我”究竟經(jīng)歷了什么事情？）

由海膽的骨架和沙錢的形態(tài)定義轉(zhuǎn)化為實(shí)際的建造，以及作為一體化設(shè)計(jì)流程的程序原則.基于生物原理以及材料特性，材料系統(tǒng)的開發(fā)是一個(gè)雙層結(jié)構(gòu).采用木材的各向異性，這些極薄材料的紋理方向和厚度都符合所需的不同剛度，分別成為不同半徑的組成部分.因此，傳統(tǒng)的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)只能預(yù)置固定的形態(tài)轉(zhuǎn)載.在形態(tài)轉(zhuǎn)換中，組件體形由機(jī)器縫紉控制.以這種方式可產(chǎn)生151個(gè)不同的幾何組件，從而組裝成一個(gè)剛性的雙曲殼結(jié)構(gòu)[5].

2.1.2 機(jī)器縫紉的木殼結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)探討海膽的骨架，不只是單獨(dú)加入單獨(dú)彎曲的膠合板條，而且還可以防止?jié)撛诘拿搶?在制作過程中，首先通過機(jī)器縫紉將該節(jié)段移動(dòng)，以便將這些板條連接.然后，膠合板相互粘接形成基本組件，用簡(jiǎn)單的木卡槽讓組件連接在一起，便于組裝拆卸.該機(jī)器人和縫紉機(jī)是通過自定義軟件集成和控制.這確保了沒有橫向運(yùn)動(dòng).這個(gè)項(xiàng)目開發(fā)的紡織連接可以克服任何金屬緊固件的需求.

2.2 參照立體剪裁技術(shù)，通過縫紉創(chuàng)造三維空間

由DDRC Tongji University與ICD University of Stuttgart共同完成的“縫紉而成的木殼體結(jié)構(gòu)”項(xiàng)目與2017年在廣東省建成.這個(gè)木殼體結(jié)構(gòu)利用自動(dòng)化及機(jī)械感應(yīng)技術(shù)，結(jié)合服裝設(shè)計(jì)和工業(yè)縫紉的手法.項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究了服裝設(shè)計(jì)中的樣式及縫紉技術(shù)，這些傳統(tǒng)手藝仍用于現(xiàn)今的時(shí)尚產(chǎn)業(yè)，而本項(xiàng)目就是利用新材料對(duì)其重新詮釋.服裝面料由輕薄的膠合木板代替，這種木板能保持柔韌度和硬度之間的平衡，提高了整個(gè)新型材料體系的承受力.縫紉技術(shù)則延續(xù)了服裝設(shè)計(jì)中的概念，將一個(gè)平面的布料裁制成三維的弧線形態(tài)，以達(dá)到符合人體體型的成衣.如果將這種方法放到建筑的尺度上，具有彈性的木板變形并通過接縫連接，這樣可加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承重能力以及空間圍合度.

該項(xiàng)目還使用了一種可調(diào)控的自動(dòng)化制造工藝，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大到實(shí)體尺寸的建造，并精確處理不同形狀木板和材料性質(zhì)的復(fù)雜關(guān)系.與自動(dòng)化生產(chǎn)的重復(fù)性不同的是，這種機(jī)器并不是依據(jù)事先預(yù)設(shè)好的程序執(zhí)行動(dòng)作，而是引入了感應(yīng)技術(shù)，可以在實(shí)時(shí)的流程中同步進(jìn)行材料計(jì)算和自動(dòng)化制造[6].

3 縫紉技術(shù)可以演變成一種新的數(shù)字化建模手段

到目前為止，縫紉技術(shù)在建筑領(lǐng)域已經(jīng)有了一些初步的應(yīng)用，例如上文提到的木質(zhì)表面.建筑師們?cè)谕瓿捎袕?fù)合材料制成的組件的同時(shí)，是靠如何用縫紉的方式將組件進(jìn)行結(jié)合.其中機(jī)械臂縫紉技術(shù)，感應(yīng)定位技術(shù)的應(yīng)用尤為成熟.但是在對(duì)平面的處理以及組件設(shè)計(jì)的過程中并沒有涉及縫紉的手段.

在建模過程中遵循以下建模邏輯.這種建模邏輯的主體為：在建模的初期設(shè)置不同的控制點(diǎn)，這些控制點(diǎn)來自于縫紉時(shí)針的進(jìn)入點(diǎn)和穿出點(diǎn).控制點(diǎn)設(shè)置完成后在每一對(duì)相鄰的點(diǎn)上加入方向相反切相向的兩個(gè)向量，使兩個(gè)點(diǎn)以及兩個(gè)點(diǎn)所附著的平面延向量方向移動(dòng)，以此來模擬手工縫紉時(shí)利用對(duì)縫紉線的拉動(dòng)來改變被縫紉材料的形狀的過程.我們將這種過程稱為：“縫紉-拉動(dòng)”系統(tǒng).在這個(gè)系統(tǒng)的影響下，整個(gè)平面或者組件會(huì)在多個(gè)甚至一個(gè)力的影響下進(jìn)行整體的形狀的改變或者方向的改變.

4 縫紉幫助建筑師重新思考建筑設(shè)計(jì)中連接的概念

4.1 建筑設(shè)計(jì)中常見的連接方式

建筑裝飾的連接方式中包括膠接法，機(jī)械固定法，焊接法.承重結(jié)構(gòu)的連接方式中主要的連接媒介為鋼筋.鋼筋連接方式，可分為綁扎搭接、焊接、機(jī)械連接等.另有一些傳統(tǒng)材料的連接方式.如竹結(jié)構(gòu)連接，木結(jié)構(gòu)連接.木結(jié)構(gòu)連接中常見的連接方式有：榫卯連接，齒連接，螺栓連接，釘連接，鍵連接[7].

4.2 重新思考建筑設(shè)計(jì)中的連接方式

在上述的建筑設(shè)計(jì)中常見的連接方式中，大部分都是在相同的材料或者結(jié)構(gòu)之間使用物理或化學(xué)的方式進(jìn)行剛性連接.在連接之后，不易拆卸，彈性減弱，保留了原有材料的特性，但僅僅是保留了原有材料的特性.連接在其中的作用只是簡(jiǎn)單的結(jié)合，并不會(huì)產(chǎn)生新的特性，同時(shí)不可還原，不能重復(fù)利用，不易拆卸[8].

縫紉作為本文提出的新型的連接方式，與上述連接方式相比具有以下的優(yōu)勢(shì)：可作為二次加固的連接方式使用，可以結(jié)合不同類型的材料甚至軟材料和硬材料，可以在連接之后使整體更具韌性和彈性，可以使結(jié)構(gòu)整體更加靈活.

4.2.1 作為二次加固的連接方式

有些傳統(tǒng)的連接方式只能承受一個(gè)方向的力，例如木結(jié)構(gòu)中的齒連接.一般的解決方式是在齒狀表面噴涂膠水進(jìn)行粘合.但是膠水會(huì)隨的時(shí)間的推移發(fā)生老化從而失去效應(yīng).解決這種情況的辦法便是使用縫紉的手段，在原有的連接方式之上增加縫紉連接.縫紉可以幫助原有的節(jié)點(diǎn)承受另一個(gè)方向的拉力，使節(jié)點(diǎn)變得更加堅(jiān)固.

4.2.2 結(jié)合不同類型的材料

現(xiàn)有的連接方式中大部分只能連接同種材料.但是在現(xiàn)有的建筑學(xué)發(fā)展中，經(jīng)常需要將不同種類的材料進(jìn)行連接.例如金屬與木頭的連接，橡膠與金屬的連接，軟質(zhì)材料與硬質(zhì)材料的連接.通過現(xiàn)有的物理和化學(xué)的連接方式都很難將他們?cè)诘统杀镜那疤嵯潞芎玫倪B接起來.這種情況下，如果使用縫紉的方式，便可以在不改變材料特性的情況下將任意兩種不同的材料進(jìn)行連接.只要選擇不同的縫紉材料便可以控制縫紉節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度.同時(shí)現(xiàn)有的參數(shù)化設(shè)計(jì)水平與縫紉機(jī)械已經(jīng)能夠滿足大體量的縫紉需求[9].

4.2.3 連接之后使整體更具韌性和彈性

在一些特殊的區(qū)域要求建筑在保證剛度的同時(shí)具有一定的彈性與人性.這樣的要求便取決于連接節(jié)點(diǎn)的特性.采用縫紉的方式，可以達(dá)到這一要求.通過不同材料，不同縫紉點(diǎn)和不同縫紉方式的控制，可以較為精確地控制節(jié)點(diǎn)的彈性和形變方向，從而達(dá)到特殊地區(qū)對(duì)于建筑連接的特殊要求.

4.2.4 提升整體結(jié)構(gòu)的靈活性和可重復(fù)利用性

在上述的現(xiàn)有的常用連接方法中，大部分都是不可重復(fù)使用的節(jié)點(diǎn).在連接完成后不可拆卸.如果想要重復(fù)利用結(jié)構(gòu)，需要花費(fèi)大量的成本來重建節(jié)點(diǎn).縫紉技術(shù)能夠很有效的應(yīng)對(duì)這一問題.通過縫紉進(jìn)行連接的節(jié)點(diǎn)在拆卸的時(shí)候只需要拆除或者破壞縫紉材料便可以完整的將結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆卸.在結(jié)構(gòu)重建的階段只需要重新購(gòu)買縫紉材料甚至重復(fù)利用之前的縫紉材料.

5 縫紉技術(shù)不僅僅是結(jié)構(gòu)性的連接(以軟性材料:泡沫為例)

5.1 縫紉可以改變材料的密度

當(dāng)縫紉技術(shù)應(yīng)用在泡沫上時(shí)，會(huì)局部的改變泡沫的密度.造成這種現(xiàn)象的原因是：泡沫具有多孔，易變性，可回彈的特性.這樣的現(xiàn)象在生活中有許多實(shí)例，例如沙發(fā)靠墊，交通工具座椅，服裝等.當(dāng)縫紉改變了材料的密度時(shí)，材料本身的形狀，硬度，孔隙率，透光性，透水性，隔音性，延展性，彈性都會(huì)改變.因?yàn)檫@些材料特性的改變，縫紉技術(shù)可以非常靈活的將原本的材料進(jìn)行非常豐富的物理改變.但是由于泡沫的表面的強(qiáng)度不足以承受縫紉器材的摩擦，通常我們?cè)趯?duì)泡沫進(jìn)行縫紉的時(shí)候會(huì)在泡沫表面覆蓋一層復(fù)合材料.

在這個(gè)過程中我們發(fā)現(xiàn)，在改變局部的泡沫密度的時(shí)候，材料本身會(huì)朝著密度之間加大的方向彎曲，我們嘗試著通過密度變量的控制來控制不同角度的材料彎曲程度.

5.2 縫紉可以很靈活的改變材料的形狀從而達(dá)到結(jié)構(gòu)性的作用

眾所周知，當(dāng)一個(gè)平面彎曲或折疊成為一個(gè)曲面或者圓筒的時(shí)候，它的垂直方向的受力性能會(huì)成倍的提升.這個(gè)特性同樣可以應(yīng)用在泡沫上.當(dāng)我們把泡沫片進(jìn)行彎曲和折疊，它便產(chǎn)生了一定的變形的結(jié)構(gòu).在經(jīng)過最后一道噴涂的工序之后，被折疊的部分便產(chǎn)生了兼具硬度和彈性的受力結(jié)構(gòu).以上是表面的受力體系，它與內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體系相互合作，使整體結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固，富有彈性.

與此同時(shí)通過縫紉對(duì)泡沫進(jìn)行折疊還可以使泡沫更加貼合它所包裹的內(nèi)部結(jié)構(gòu).當(dāng)對(duì)一個(gè)平面的局部進(jìn)行折疊的時(shí)候，這個(gè)局部會(huì)沿著折疊的方向縮小.當(dāng)這個(gè)原理被大量的使用在泡沫上時(shí)，我們就可以非常靈活的控制單個(gè)組件的形態(tài)和體諒.使其在貼合內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還可以兼顧美觀和豐富程度的要求.

5.3 縫紉可以創(chuàng)造多樣性的圖案從而達(dá)到裝飾性的效果

結(jié)合上述的兩種縫紉技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)師可以在設(shè)計(jì)中使用這些方法創(chuàng)造出多樣化的圖案和結(jié)構(gòu).縫紉，編織，捆綁，裝訂等多種技術(shù)都可以與縫紉相配合.當(dāng)這樣的技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用在泡沫上的時(shí)候效果尤為顯著.在縫紉過后還能將縫紉得到的結(jié)果進(jìn)行折疊或彎曲，將圖案空間化，結(jié)構(gòu)化，使其變得更加立體和多元.

6 結(jié) 語(yǔ)

本篇文章重點(diǎn)討論了縫紉技術(shù)在本組的項(xiàng)目中以及在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用.闡述了縫紉技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用中不只是用來連接的.同時(shí)它可以實(shí)現(xiàn)制作圖案，改變材料密度，改變材料形狀，連接不同類型的材料，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度等作用.同時(shí)縫紉技術(shù)還提出了一種新的數(shù)字化建模邏輯.在這種邏輯下的建模過程更加整體化，精確化.正陽(yáng)的建模邏輯使得設(shè)計(jì)成果更容易被控制，更易修改.這些縫紉技術(shù)的特點(diǎn)全部被應(yīng)用在了本組的項(xiàng)目中.

雖然文章提出了縫紉技術(shù)的在建筑設(shè)計(jì)中的諸多新的應(yīng)用方式，但是這些方法并沒有被廣泛的實(shí)踐過，在縫紉材料，縫紉器材，力學(xué)分析等方面仍然存在著極大的研究空間.縫紉技術(shù)距離真正被廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)與建造總還有很長(zhǎng)的距離.等待著建筑師和服裝設(shè)計(jì)師去探索和發(fā)現(xiàn).