黃明健

中國(guó)美術(shù)學(xué)院建筑藝術(shù)學(xué)院

1 回歸一種實(shí)在性的結(jié)構(gòu)（Realist Structure）

德國(guó)建筑師弗雷·奧托（Frei Otto）在20世紀(jì)50年代起開始提倡“自然建筑”的理念，即建筑創(chuàng)作追求一種與自然和睦相處的關(guān)系。奧托在美國(guó)學(xué)習(xí)時(shí)受到密斯的“少即是多”觀念的影響，但他采用了另一種“少”的演繹方式，即“讓建筑更加接近自然，用更少的消耗創(chuàng)造更多的東西，從草圖階段開始就一直堅(jiān)持從批判的角度來進(jìn)行深入的思考。[1]”他視建筑的輕型化為“解放人類”，所以反對(duì)笨重的、具有“紀(jì)念碑性質(zhì)的”建筑。相反，奧托提倡自然建筑，尋找一種遵循自然界規(guī)律的找形方式，從更高的層面來講，是尋找人與自然和平相處的方式。奧托的找形，更像在尋找自然的形式生成勢(shì)態(tài)，正如他所說，他不對(duì)單個(gè)的建筑形式感興趣，而是更在乎自然的規(guī)律。尊重自然，建造與自然融合的建筑，采用最少的材料，關(guān)注材料本身的特性，而且根據(jù)自然規(guī)律來生成最大的空間，自主構(gòu)形……奧托把建筑設(shè)計(jì)提升到了道德的高度。因此，在奧托的設(shè)計(jì)中，建筑不再是一種圖像式的消費(fèi)，而是與結(jié)構(gòu)、空間、材料、人文道德相融合的整合系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采取的是一種與真實(shí)世界合作的態(tài)度。

與奧托的自然結(jié)構(gòu)觀念相反的是柯布西耶的多米諾體系，后者是現(xiàn)代主義建筑的一種抽象結(jié)構(gòu)原型。多米諾體系是一種反映了當(dāng)時(shí)新技術(shù)的結(jié)構(gòu)范式，然而它不僅是一種力學(xué)上的結(jié)構(gòu)，也提供了一個(gè)建筑生成的原型框架。對(duì)此埃森曼解讀為：“構(gòu)件尺寸和位置都表達(dá)出清晰的意圖，柱子、樓板、樓梯的布置創(chuàng)造了建筑的自我指涉的符號(hào)…多米諾體系是一個(gè)關(guān)于建筑最基本狀態(tài)的符號(hào)系統(tǒng)，反映了現(xiàn)代主義建筑的基本狀態(tài)。[2]”因此，多米諾體系像是一種建筑的圖解，也就是在埃森曼眼里，多米諾體系是一種生成性的原型，透過結(jié)構(gòu)元素布置組合的“參數(shù)”，指向建筑的潛在可能性。然而埃森曼“自我指涉”的系統(tǒng)限于一種自我的關(guān)聯(lián)性，也就是康德把人與人之外的事物分離后所導(dǎo)致的形式成為一個(gè)獨(dú)立于人的存在?？档碌南闰?yàn)形式和黑格爾的絕對(duì)理念都把世界套上了一個(gè)笛卡爾式的外部的、無(wú)限的靜態(tài)網(wǎng)格。這種觀念將理念和客觀實(shí)體區(qū)分開來，放在理性的網(wǎng)格里進(jìn)行剖析。埃森曼的建筑雖然在形式上脫離了笛卡爾式的網(wǎng)格，但是其理念卻陷入一個(gè)自我架設(shè)的客觀世界當(dāng)中，與真實(shí)的世界相脫離。

1 曼海姆多功能廳（奧托，1975）

在跨入21世紀(jì)之時(shí)，西方涌現(xiàn)出了幾股探究物之真實(shí)性的實(shí)在論思潮：以甘丹·梅亞蘇（Quentin Meillassoux）為代表人物的思辨實(shí)在論（Speculative Realism）認(rèn)為世界不依賴人的思想而存在，而且主客體不再是一種斷裂的關(guān)系；而由美國(guó)哲學(xué)家曼努埃爾·德蘭達(dá)（Manuel DeLanda）發(fā)起的新唯物主義觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了物質(zhì)化的形式生成過程。實(shí)在論將傳統(tǒng)思想的主要關(guān)注對(duì)象從主體轉(zhuǎn)向了客體，注重客體物質(zhì)性的變化過程與表達(dá)，并研究影響客體生成的歷史、經(jīng)濟(jì)、文化等因素。在這股思潮的推動(dòng)下，建筑的形式從傳統(tǒng)的自上而下的定義轉(zhuǎn)變?yōu)榱俗韵露系纳?，融合了主體的創(chuàng)造力和主體之外的客體的無(wú)限可能性。這個(gè)趨勢(shì)與今天的數(shù)字化設(shè)計(jì)思維相互加強(qiáng)，導(dǎo)致了新一輪的建筑設(shè)計(jì)革命，使得建筑跳脫出人的限制而被重新認(rèn)識(shí)。

“生成”的觀念是由法國(guó)哲學(xué)家吉爾·德勒茲（Gilles Deleuze）提出的，即把事物從一種存在（Being）轉(zhuǎn)向了生成（Becoming）。“生成”的觀念把建筑形式視為一個(gè)演變過程，是一種生長(zhǎng)性的觀念。依德勒茲看來，建筑不僅是關(guān)乎外延性（Extensive）的表現(xiàn)（即關(guān)于事物“直白”的數(shù)量性表述，如長(zhǎng)度、大小、重量等），更重要的是在于其強(qiáng)度性（Intensive）的差異變化（即關(guān)于事物特性的質(zhì)量性表達(dá)，如密度、溫度、濕度等），以及由此觸發(fā)的形式生成。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，我們不但要考慮到建筑的外形，而且要考慮到其動(dòng)態(tài)生成的勢(shì)態(tài)。中國(guó)傳統(tǒng)美學(xué)中并沒有西方的“形式”術(shù)語(yǔ)，但卻持有一種生生不息的“形”，而且它與“勢(shì)”有著緊密的關(guān)系，在中國(guó)的傳統(tǒng)書法、繪畫、風(fēng)水理論里都可以發(fā)現(xiàn)大量關(guān)于它們的描述?！皠?shì)”是形式或布局中自然流動(dòng)的狀態(tài)，法國(guó)漢學(xué)家弗朗索瓦·于連（Francois Jullien）稱其為“現(xiàn)實(shí)的內(nèi)在力量”[3]?！靶蝿?shì)”是來源于《孫子兵法》的術(shù)語(yǔ)，在其中：形，是事物的外在表現(xiàn)，是靜態(tài)的；勢(shì)，是事物的內(nèi)在演變趨勢(shì)，是動(dòng)態(tài)的。形與勢(shì)形成一種動(dòng)態(tài)的相互生成關(guān)系。

從形勢(shì)的觀念來重新審視建筑設(shè)計(jì)，建筑從一種固有的形的存在轉(zhuǎn)向了一種生發(fā)的形與勢(shì)的動(dòng)態(tài)交換過程。今天，建筑的“形式”逐漸轉(zhuǎn)向了建筑的“形勢(shì)”，也就是西方的伯格森（Henri Bergson）—德勒茲—德蘭達(dá)（Manuel De Landa）這一遞相傳承的生成概念對(duì)當(dāng)代建筑形式設(shè)計(jì)的影響，以及當(dāng)代數(shù)字化轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)下建筑成為一種物質(zhì)形態(tài)的自然展現(xiàn)。這指向了一種實(shí)在性，也就是在現(xiàn)代主義的抽象性與物質(zhì)世界的真實(shí)性產(chǎn)生的劇烈矛盾與沖撞下，建筑不再采取一種紀(jì)念碑式的態(tài)度與世界對(duì)立，而是建立起一個(gè)與真實(shí)世界的物質(zhì)建造、道德倫理對(duì)話的機(jī)制。建筑的結(jié)構(gòu)也因此不是與形式分離的等級(jí)性結(jié)構(gòu)，也不再受困于埃森曼封閉的形式“深層結(jié)構(gòu)”，而是將結(jié)構(gòu)與形式作為一體化的涌現(xiàn)。我們似乎可以在奧托的自然建筑理念中找到一些痕跡，因此本文從奧托的自然建筑講起，基于形與勢(shì)的相互生成關(guān)系進(jìn)行分析，分別從材料特質(zhì)、建造過程、建構(gòu)節(jié)點(diǎn)三個(gè)角度探討源于結(jié)構(gòu)自身的內(nèi)部組織與物質(zhì)特性的建筑形式涌現(xiàn)。

2 源于材料特質(zhì)的整合系統(tǒng)（Integrated Material System）

奧托的曼海姆多功能廳（Mannheim Multihalle）是為1975年在曼海姆舉行的園林博覽會(huì)而設(shè)計(jì)的一個(gè)多功能展廳（圖1）。該建筑充分展示了奧托的建筑特點(diǎn)：大跨度、極簡(jiǎn)曲面、輕型結(jié)構(gòu)、節(jié)省材料。曼海姆多功能廳利用輕細(xì)的木條創(chuàng)造了一個(gè)令人驚訝的結(jié)構(gòu)——整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸為160m×115m，最高穹頂點(diǎn)在離地面20m處；它的最大跨度是60m，最長(zhǎng)的是85m；外殼結(jié)構(gòu)由兩個(gè)部分組成；四層采用交錯(cuò)的加拿大鐵杉板條，板條之間相隔50cm，每個(gè)格子板條寬度僅為5.5cm……直到今天，曼海姆多功能廳仍然是世界上最大的木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（Grid Shell）[4]。

2 局部材料單元的差異性影響整體形態(tài)

3 計(jì)算機(jī)輔助水刀割機(jī)對(duì)木板條橫截面進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，可以產(chǎn)生差異化的彎曲效果

4 形式、結(jié)構(gòu)、材料、表皮形成的互惠整體系統(tǒng)

在前計(jì)算機(jī)的年代，這種結(jié)構(gòu)的形狀可以通過模型的模擬、人工找形的方法而得出?！靶螤钍窃谖侄竟ぷ魇遥ˋtelier Warmbronn）通過吊模計(jì)算得出的，由克勞斯·林克維茨（Klaus Linkwitz）攝影測(cè)量評(píng)估并轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型。泰德·哈珀德（Ted Happold）在倫敦Ove Arup的工作室進(jìn)行了復(fù)雜的計(jì)算。[4]”當(dāng)時(shí)的Arup公司也并沒有電腦的結(jié)構(gòu)程序來協(xié)助運(yùn)算，所以整個(gè)結(jié)構(gòu)基本是通過實(shí)體模型的模擬，利用重力來找形，類似于高迪通過倒掛鐵絲鏈尋找最佳的受力結(jié)構(gòu)形態(tài)一樣。看似復(fù)雜的平面造型其實(shí)是根據(jù)整個(gè)場(chǎng)地的流線和場(chǎng)館的功能布局來定義形式，從而得到了現(xiàn)在我們所看到的找形模型的邊界。曼海姆多功能廳復(fù)雜的曲面形體就是水平方向的邊界定義（功能性的）和垂直方向的重力找形（材料性的）結(jié)合的結(jié)果。

曼海姆多功能廳的木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)充分利用了木材的特性：木材是異向性材料，即材料的受力具有方向性：沿著木材纖維的方向具有抗壓性，垂直的方向具有抗彎性。當(dāng)我們對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的木條進(jìn)行彎曲時(shí)，施加的力賦予了木條彎曲的形態(tài)，而彎曲的幅度顯示了力的強(qiáng)度。單根木條形成單維度的彎曲，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)則可以形成更加復(fù)雜的雙曲面。

5) CRC場(chǎng)放棄復(fù)雜的循環(huán)校驗(yàn)碼，因CAN總線上僅分油機(jī)板卡控制單元一個(gè)節(jié)點(diǎn)而使用經(jīng)“變異”了的CRC場(chǎng)即亦或校驗(yàn)。

伯托德·伯克哈特（Berthold Burkhardt）詳細(xì)地描述了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。網(wǎng)格殼是一個(gè)雙曲面，由在兩個(gè)方向上用螺栓以均勻間距連接在一起的木板條的格子組成，并通過其形狀獲得剛度。平坦放置時(shí)，網(wǎng)格是一個(gè)具有自由度的機(jī)制。如果它是由帶有無(wú)摩擦接頭的剛性構(gòu)件形成的，一條板條平行于另一條板條的運(yùn)動(dòng)將引起整個(gè)框架的同步運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致所有正方形變?yōu)橄嗨频钠叫兴倪呅?。這種運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致通過節(jié)點(diǎn)的對(duì)角線長(zhǎng)度發(fā)生變化，正是這種性質(zhì)允許網(wǎng)格形成殼體的雙彎曲形狀。當(dāng)網(wǎng)格是彎曲成殼的形狀時(shí)，僅通過其與邊界的連接來固定。纜索的形狀通過板條的彎曲作用而改變，并且在沒有施加載荷的情況下，應(yīng)變能將被最小化。在這種情況下，網(wǎng)格殼體通過板條的彎曲抵抗點(diǎn)載荷。這些運(yùn)動(dòng)表明殼體的整體形狀容易被改變，為了抵抗這些運(yùn)動(dòng)，必須引入對(duì)角剛度[5]。

如同伯托德對(duì)木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的描述，在鐵絲鏈找形與搭建的過程中，我們可以觀察到，原先方正的網(wǎng)格會(huì)因形變而轉(zhuǎn)化為平行四邊形，而且由于曲面的多樣性，每一個(gè)網(wǎng)格單元都會(huì)變得不一樣。同時(shí)對(duì)角線的距離也會(huì)發(fā)生改變，而且也會(huì)有一些局部的差異（圖2）。由此可見，木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體找形會(huì)形成局部木板條格子的變化。基于這個(gè)認(rèn)知，我們可以嘗試反過來思考，通過控制局部的木板條格子，是否會(huì)影響到整體的結(jié)構(gòu)形態(tài)？在這個(gè)假設(shè)之下我們構(gòu)思了材料單元，把兩塊三角形的木片面對(duì)面連接在木板條格子上，中間穿一根螺絲用于控制木片之間的距離。當(dāng)我們把螺絲鉆進(jìn)去時(shí)，木片相互張開，從而改變格子的對(duì)角線距離，形成格子的平行四邊形變化。同時(shí)通過控制螺絲的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，我們可以控制格子的形變，而且這種形變是通過材料本身的張力促成的。通過這種材料單元的機(jī)制，我們開展局部單元控制整體系統(tǒng)的嘗試。在一系列測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制是可行的。奧托通過重力的找形，雖然在材料性能上是一種自下而上的方式，但卻是整體性的、單一的控制。如果通過材料單元的局部控制，利用當(dāng)代數(shù)字技術(shù)的數(shù)據(jù)管理與找形，可以形成更加豐富、具有差異化的空間，以適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)對(duì)空間的多樣化要求。除了通過材料單元對(duì)木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的格子局部形態(tài)進(jìn)行控制之外，我們嘗試的另一個(gè)操作是對(duì)木條的剖面進(jìn)行研究。達(dá)西·湯普森（D'Arcy Wentworth Thompson）曾提到“形是力的圖解”。木條的彎曲度代表其內(nèi)部的受力，而這與它的物質(zhì)性相關(guān)。木材具有較強(qiáng)的彎曲特性，因不同的木材而異，在此筆者不進(jìn)行展開，而關(guān)注于其彎曲狀態(tài)，更具體的是木條的橫截面大小對(duì)彎曲度的影響。通過改變木條橫截面的大小，可以看到木條彎曲形態(tài)發(fā)生了有趣的形變（圖3）。利用當(dāng)代數(shù)字建造技術(shù)，我們可以制作不同的、變化的木條橫截面，從而控制局部的彎曲度，若是運(yùn)用在曲面上，我們還可以創(chuàng)造復(fù)雜的曲面。這個(gè)建構(gòu)實(shí)驗(yàn)從奧托的木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過對(duì)材料單元與木條的局部控制，我們?cè)O(shè)計(jì)與建造了一個(gè)材料空間原型。我們發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的形態(tài)與材料的特性有密切的關(guān)系，如彎曲的網(wǎng)殼形態(tài)展示了材料單元和木板條格的內(nèi)在力的勢(shì)態(tài)，而它們的彎曲特性決定了整體結(jié)構(gòu)的形狀。因此，材料的勢(shì)與結(jié)構(gòu)的形是一體的，形式的產(chǎn)生與其物質(zhì)化是一體的過程。也就是說，結(jié)構(gòu)不是一種孤立的元素，而是與形式、材料、表皮一同形成了一個(gè)互惠的整體系統(tǒng)（圖4）。

3 建造過程的涌現(xiàn)（Emergence in the Construction Process）

5 曼海姆多功能廳建造過程

6 天地云間場(chǎng)館

7 差異性的構(gòu)件

上文提到的曼海姆多功能廳是通過自然重力尋找結(jié)構(gòu)形態(tài)，而筆者認(rèn)為這個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特點(diǎn)是其建造過程（圖5）。在缺乏電腦運(yùn)算與今天的建造管理技術(shù)的條件下，曼海姆多功能廳通過對(duì)木條彎曲性能的理解，在建造的過程中再次尋找與確定結(jié)構(gòu)的最終形態(tài)，也就是說，建造的過程同時(shí)也是設(shè)計(jì)的過程，是對(duì)形式的再創(chuàng)作和對(duì)找形模擬的再模擬。在建造過程中，原先方正的網(wǎng)格會(huì)轉(zhuǎn)化為平行四邊形的形變，當(dāng)我們確定了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的邊緣之后，結(jié)構(gòu)中的“形”與“勢(shì)”的關(guān)系進(jìn)一步得到確定，在叉車支撐松開時(shí)，木條的節(jié)點(diǎn)也隨著網(wǎng)格的形變而自然調(diào)整，在力平衡狀態(tài)時(shí)再進(jìn)行鎖定。所以，木條網(wǎng)格在建造時(shí)是具有靈活性的，在最佳平衡狀態(tài)下，“形”與“勢(shì)”的關(guān)系被固定了下來，形成網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；另一方面，在建造過程中，木條受力彎曲程度大的局部多加了一層網(wǎng)格，成為雙層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這些變化與應(yīng)對(duì)策略都是在建造過程中即時(shí)進(jìn)行的。但需要指出的是，這與平時(shí)我們批判的所謂“工地建筑師”不同，“工地建筑師”是一般戲稱設(shè)計(jì)還沒有完全考慮好，需要在工地臨時(shí)比劃的設(shè)計(jì)師。他們躊躇不定，信心不足，需要通過肉眼的“看”來做決定，思想沒有辦法走在行動(dòng)前面。與“工地建筑師”相反的是“圖紙建筑師”，他們躊躇滿志，一錘定音，在圖紙上指點(diǎn)江山，卻在建造上交付于他人。此外還存在著第三種建筑師，他們帶著一種“工匠精神”，謙虛謹(jǐn)慎，知行合一，與物質(zhì)世界合作，順勢(shì)而為。第三種建筑師不采用自上而下的策略，而是讓物質(zhì)世界參與到設(shè)計(jì)與建造的過程中，如提姆·英戈?duì)柕拢═im Ingold）提倡“力與材料的融合，而不是簡(jiǎn)單的從圖像到物體的換位[6]”。奧托應(yīng)該是屬于第三種建筑師之列。曼海姆多功能廳在設(shè)計(jì)與建造的過程中充分考慮到物質(zhì)世界中材料的特性與勢(shì)能，形成空間、材料、結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，將理念與物質(zhì)生產(chǎn)作為統(tǒng)一的過程，主體與客體融合為一個(gè)共同的創(chuàng)作主體。

筆者于2016年為中國(guó)美術(shù)學(xué)院建筑藝術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)的畢業(yè)季天地云間（下文簡(jiǎn)稱云間）開幕式場(chǎng)館，嘗試了一種與物相合作的空間結(jié)構(gòu)（圖6）。云間是一個(gè)全竹結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算設(shè)計(jì)（Computational Design）并由工匠在地的手工制造完成。設(shè)計(jì)利用竹子彎曲強(qiáng)度的特性，并將彎曲形式作為美學(xué)元素，最終使用具有主應(yīng)力模式的結(jié)構(gòu)來反映竹結(jié)構(gòu)的彎曲性能，從而塑造了一個(gè)松散而動(dòng)態(tài)的空間。同時(shí)，每個(gè)竹結(jié)構(gòu)元素都由安吉的傳統(tǒng)工匠加熱彎曲，最終實(shí)現(xiàn)了大跨度的竹結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目一方面體現(xiàn)了數(shù)字設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)工藝的結(jié)合，另一方面也探索了作為傳統(tǒng)材料的竹子的內(nèi)涵[7]。

從找形的過程、殼結(jié)構(gòu)的圖案、結(jié)構(gòu)分析以及制造過程中三維到二維的簡(jiǎn)化，計(jì)算設(shè)計(jì)在云間場(chǎng)館中起到了重要作用。我們?cè)谥亓d荷條件下進(jìn)行了受力模擬分析，得到了Karamba中殼狀結(jié)構(gòu)的形式。殼狀結(jié)構(gòu)采用主應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)模式，也就是說，形式上的三維線條與結(jié)構(gòu)的主要受力分布是統(tǒng)一的。三維彎曲的竹子形狀與殼狀結(jié)構(gòu)相結(jié)合，表現(xiàn)出一定的視覺美感和流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)合理性、材料效率和視覺美感的統(tǒng)一。由于實(shí)際的構(gòu)造可能與數(shù)字計(jì)算模擬有些偏差，因此在最終構(gòu)造之前我們構(gòu)建了幾個(gè)結(jié)構(gòu)大樣，以確保結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)和構(gòu)造方法的合理性，同時(shí)將實(shí)體測(cè)試的參數(shù)，如竹拱跨度、高度、弧度等反饋到數(shù)字計(jì)算模型里，作為設(shè)計(jì)的參數(shù)。我們?cè)谶@種數(shù)字與工匠的合并中，發(fā)現(xiàn)了與建筑理論家馬里奧·卡波（Mario Carpo）有趣的共鳴，他指出“今天的計(jì)算工具的利用不像是工程師，而更像是工匠的工作方式。[8]”計(jì)算的數(shù)據(jù)提供了抽象的、數(shù)字性的、外延性的“形”，而工匠的創(chuàng)造性參與輸入了物質(zhì)性的、身體性的、強(qiáng)度性的“勢(shì)”。

同時(shí)，在測(cè)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的竹子熱彎技術(shù)很難進(jìn)行三維彎曲的控制。一方面是精度的原因，另一方面是因?yàn)槿S彎曲需要對(duì)同一個(gè)竹桿件進(jìn)行多次加熱，但是再次加熱會(huì)使得原來熱彎出來的形態(tài)歸零。為了適應(yīng)傳統(tǒng)的熱彎施工方法，我們將原始曲線擬合到允許一定偏差值的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓弧中（圖7）。這樣一來，我們就把復(fù)雜的、超尺度的多維度彎曲竹條分解為多條單維度、可操作尺寸的竹熱彎構(gòu)件。每根竹子的彎曲都是工匠的唯一性創(chuàng)造，從單純的販賣勞動(dòng)力轉(zhuǎn)化為體力與創(chuàng)造力的結(jié)合。竹構(gòu)件經(jīng)過熱彎后被拼裝成一整根絲帶式的結(jié)構(gòu)，在場(chǎng)地中被編織為一個(gè)穩(wěn)定的整體。這個(gè)過程不是簡(jiǎn)單地對(duì)模塊進(jìn)行整體組裝，而是竹子在建造過程中的最終找形。因?yàn)橹褡硬⒉皇菢?biāo)準(zhǔn)化的建筑材料，而且手工熱彎達(dá)不到工業(yè)生產(chǎn)的精度，如同奧托的曼海姆多功能廳，建造過程中更多的是工匠的身體與材料的在場(chǎng)表演。計(jì)算模型預(yù)先模擬了結(jié)構(gòu)的整體框架和重要節(jié)點(diǎn)位置，其他工作都是利用竹子材料本身和工匠的工藝去完成。工匠每彎曲一根竹子，因其內(nèi)在的物質(zhì)特性，它自然而然地形成優(yōu)美的、計(jì)算模型所預(yù)測(cè)的拱。因此，在圖面和電腦上做設(shè)計(jì)只是設(shè)計(jì)的一部分，而建造是最終的在地設(shè)計(jì)與找形過程。這就相當(dāng)于設(shè)置好了起點(diǎn)和終點(diǎn)，讓設(shè)計(jì)自然形成最終形態(tài)，將過程放開，還原竹子材料本身的自由。因此，通過連接工匠的身體性與竹子的物質(zhì)性，得以重新連接主體與客體，不僅讓原本手工性的材料得以和數(shù)字化的設(shè)計(jì)方式結(jié)合，并且使得材料能夠順應(yīng)本身的特性而成形（圖8）。

西方文藝復(fù)興之后，以阿爾伯蒂（Alberti）為代表的建筑師注重設(shè)計(jì)的表現(xiàn)，通過透視圖、正面投影圖、剖面圖等表達(dá)設(shè)計(jì)的想法。這種強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)圖紙表現(xiàn)的方式使得形式的創(chuàng)作與形式的物質(zhì)化生成相脫離，其形式可以作為一種理念停留在圖紙上或者在文字里。而建筑的形勢(shì)觀，筆者以為則需要通過建造過程來表達(dá)，即建筑形式的生成與再創(chuàng)作過程，是“形”的“勢(shì)”的展現(xiàn)，同時(shí)也是建造過程中通過控制“勢(shì)”而使“形”得以產(chǎn)生。

4 節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

曼海姆多功能廳的螺栓節(jié)點(diǎn)在找形過程中處于一種松動(dòng)、開放的狀態(tài)，因此當(dāng)垂直相交的木條網(wǎng)格向雙曲面殼體形狀轉(zhuǎn)變時(shí)，木條之間可以自由旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生曲面的局部變形，并且在結(jié)構(gòu)的形與勢(shì)達(dá)到平衡后，螺栓節(jié)點(diǎn)鎖緊從而把網(wǎng)殼的形態(tài)鎖定下來。正是因?yàn)槁Ｄ范喙δ軓d的螺栓節(jié)點(diǎn)允許了木條在找形過程中的變形而導(dǎo)致彼此相交角度的旋轉(zhuǎn)，從而使得復(fù)雜的多曲面形態(tài)成為可能。因此，我們可以說節(jié)點(diǎn)具有一種生成的力量。基于這個(gè)觀察展開思考，節(jié)點(diǎn)不僅是構(gòu)件之間的連接點(diǎn)，同時(shí)也具有限定性與開放性。開放性是節(jié)點(diǎn)的繁復(fù)多樣性（Intricacy）帶來的設(shè)計(jì)機(jī)遇，限定性是節(jié)點(diǎn)具有的特定組織邏輯關(guān)系。與萬(wàn)向節(jié)猶如“萬(wàn)能”的連接不同，節(jié)點(diǎn)通過其限定性來建構(gòu)某種特定的材料組織關(guān)系。也就是說，通過節(jié)點(diǎn)限定的繁復(fù)性，我們可以編輯結(jié)構(gòu)與空間的秩序。利用這種機(jī)制，節(jié)點(diǎn)可以作為虛擬的計(jì)算設(shè)計(jì)（Computation Design）與現(xiàn)象世界的建構(gòu)之間的媒介，通過節(jié)點(diǎn)的繁復(fù)性將一種組織邏輯關(guān)系植入到建筑的設(shè)計(jì)與生成過程中。

康拉德·瓦克斯曼（Konrad Wachsmann）是一名德國(guó)建筑師，他在20世紀(jì)60年代《建筑的轉(zhuǎn)折點(diǎn)》（The Turning Point of Building）一書中提出了新的節(jié)點(diǎn)與模式理念，把節(jié)點(diǎn)從標(biāo)準(zhǔn)化的建構(gòu)提升到關(guān)于物質(zhì)世界組織關(guān)系的哲學(xué)層面思考。瓦克斯曼的模數(shù)系統(tǒng)幾乎就是一種基于構(gòu)件之間即時(shí)關(guān)系的動(dòng)態(tài)協(xié)議，這種系統(tǒng)消解了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、部件與節(jié)點(diǎn)（連接部件）之間的層級(jí)關(guān)系[9]。也就是說，節(jié)點(diǎn)的特殊性融合在部件自身中，這個(gè)部件/節(jié)點(diǎn)的聯(lián)合體通過自身持有的限定，創(chuàng)造了繁復(fù)多樣的形式。如同瓦克斯曼所言：“（表面上的）簡(jiǎn)潔性只能由看似復(fù)雜的建造過程來實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)過程中，簡(jiǎn)單、重復(fù)性的建造原則反而創(chuàng)造了與表面上的簡(jiǎn)化背道而馳的結(jié)果?！痹谕呖怂孤闹麆?dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)里我們可以觀察到，四根部件相互旋轉(zhuǎn)糾纏在一起成為立體的結(jié)構(gòu)，螺旋體本身既是部件也是節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的編織整體。

筆者的“傘亭”是基于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)油紙傘的一個(gè)跨界設(shè)計(jì)（圖9）。它的結(jié)構(gòu)源于傘結(jié)構(gòu)，也就是三角形的斜撐結(jié)構(gòu)，但是通過允許斜撐構(gòu)件與柱子構(gòu)件相交節(jié)點(diǎn)進(jìn)行垂直方向的移動(dòng)，將傘從一個(gè)封閉的物件轉(zhuǎn)換為了一個(gè)開放的曲面，從而賦予了傘空間新的可能性（圖10）。傘空間系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯來控制柱—斜撐節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，形成一個(gè)靈活可變的流動(dòng)空間；同時(shí)曲面系統(tǒng)具有雨水引導(dǎo)收集功能，可用于灌溉下方的花壇，故名“采雨亭”。

8 基于材料特性的數(shù)字化主應(yīng)力找形

9 京杭大運(yùn)河采雨亭

10 京杭大運(yùn)河采雨亭節(jié)點(diǎn)

11 插接榫卯節(jié)點(diǎn)的生長(zhǎng)性

12 榫卯節(jié)點(diǎn)控制的結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)性

13 榫卯節(jié)點(diǎn)控制的結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)性

14 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

“開放榫卯”是另一個(gè)關(guān)于動(dòng)態(tài)形式與結(jié)構(gòu)生成的課題，它以傳統(tǒng)的榫卯結(jié)構(gòu)研究與創(chuàng)新為載體，探索一種節(jié)點(diǎn)決定形式的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)榫卯是一種自上而下的、依據(jù)傳統(tǒng)方法論來定義的結(jié)構(gòu)形式，因此節(jié)點(diǎn)只是結(jié)構(gòu)功能性的解決方案，或是成為空間的裝飾。而“開放榫卯”則試圖探討節(jié)點(diǎn)是否能夠作為一種具有主動(dòng)性的元素，來創(chuàng)造動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)生成。我們以傳統(tǒng)的“插接榫卯”作為參考原型（圖11），它常用在傳統(tǒng)建筑的花窗節(jié)點(diǎn)上，通過交叉銜接的方式編織成豐富的造型?！安褰娱久本哂徐`活性與可變性等特點(diǎn)，利用這種特性并進(jìn)行改良，使它可以同時(shí)向二維和三維的方向生長(zhǎng)。一方面，傳統(tǒng)的“插接榫卯”是裝飾性的二維圖案，當(dāng)我們?cè)黾恿艘粋€(gè)維度的時(shí)候，就賦予了它一定的結(jié)構(gòu)性能；另一方面，三維的榫卯可以無(wú)限螺旋生長(zhǎng)，并且變異為不同的形態(tài)（圖12，13）?！伴_放榫卯”的多變性體現(xiàn)在兩個(gè)層面：第一個(gè)層面是節(jié)點(diǎn)本身的形態(tài)，也就是兩根桿件交接起來的方式，它是由“插接榫卯”向三維方向變異而成的；第二個(gè)層面是節(jié)點(diǎn)的組合變化，三個(gè)節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)可變的組合關(guān)系。通過這兩個(gè)層面的變化，可以出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)甚至出乎意料的整體形態(tài)效果，產(chǎn)生持續(xù)新奇的變化與驚喜（圖14）。當(dāng)今的數(shù)字化設(shè)計(jì)與建造方式，為大量的定制化節(jié)點(diǎn)提供了可能。以節(jié)點(diǎn)的特性為控制參數(shù)，借助數(shù)字化模型來模擬榫卯系統(tǒng)的生長(zhǎng)邏輯。每一根木桿件就像是一顆粒子，既是構(gòu)件也是節(jié)點(diǎn)，通過對(duì)簡(jiǎn)單的重復(fù)動(dòng)作進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，使構(gòu)件疊加成為一個(gè)繁復(fù)的系統(tǒng)。同時(shí)因?yàn)殚久拿恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)特的，通過機(jī)器人加工和大量定制化制造，我們能夠精確地控制每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的精度并提高效率。因此節(jié)點(diǎn)的多樣性與復(fù)雜性不再是一個(gè)問題，而成為了設(shè)計(jì)的機(jī)遇。利用電腦的算法，我們可以編輯節(jié)點(diǎn)的變異規(guī)律，結(jié)構(gòu)與形式的設(shè)計(jì)成為一種類似于生物生長(zhǎng)性的涌現(xiàn)。也就是說，如果榫卯節(jié)點(diǎn)不再是一個(gè)后期的施工問題，而是可以通過節(jié)點(diǎn)來控制形式，通過節(jié)點(diǎn)的“交互、迭代、生成、變異”，使結(jié)構(gòu)成為一個(gè)永不止息的演變勢(shì)態(tài)，煥發(fā)出一種生發(fā)性的活力。

5 一種建筑的形勢(shì)觀

筆者通過幾個(gè)研究案例來試圖說明結(jié)構(gòu)如何作為一種動(dòng)態(tài)的生成，而不是一種結(jié)構(gòu)形式的游戲，也不是建筑形式這件“外衣”的內(nèi)部支撐。美國(guó)建筑理論家桑福德·克溫特（Sanford Kwinter）指出，形式是一種由事物外部形式與內(nèi)部物質(zhì)組織的動(dòng)態(tài)共振并形成的有序形態(tài)[10]。也就是說對(duì)于真正的、嚴(yán)肅的形式主義者，形式不是靜態(tài)的物件，也不是孤立的造型操作，而是與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)等因素都有緊密的聯(lián)系。對(duì)于嚴(yán)肅的形式主義者，結(jié)構(gòu)是形式生成過程中的組織秩序，結(jié)構(gòu)即是形與勢(shì)的協(xié)調(diào)與對(duì)話。

奧托的自然建筑理念，展示了建筑是如何與自然的物質(zhì)與社會(huì)的倫理產(chǎn)生對(duì)話。如今建筑界浮現(xiàn)出的對(duì)語(yǔ)言式哲學(xué)的相關(guān)主義（Correlationism）思想的質(zhì)疑，對(duì)物質(zhì)新的認(rèn)知和因新技術(shù)的發(fā)展而引發(fā)的主客體關(guān)系的變化，使我們更加迫切地需要重新直面建筑的生成。本文最后在中國(guó)的“形勢(shì)觀”與西方的“綿延生成”思想上，試圖提出建筑學(xué)的形勢(shì)觀轉(zhuǎn)向，以形與勢(shì)的辯證關(guān)系來重新審視建筑設(shè)計(jì)。形勢(shì)觀是從形式到形勢(shì)的一種轉(zhuǎn)變，形式超越柏拉圖式的幾何形體或者是埃森曼基于語(yǔ)言學(xué)的形式系統(tǒng)，是多種“復(fù)雜性與矛盾性”的共存，它不僅包括視覺和圖繪上的形式與促使該形式出現(xiàn)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)邏輯，同時(shí)內(nèi)含其物質(zhì)化的發(fā)展過程與手段，以及這個(gè)過程中產(chǎn)生的社會(huì)道德倫理。形勢(shì)觀要求我們不以一種單一的、靜態(tài)的、割裂的觀點(diǎn)來看建筑，而是采用全面的、動(dòng)態(tài)的、非線性思維模式，把建筑看作形與勢(shì)的動(dòng)態(tài)關(guān)系，建筑同時(shí)具有外觀上形的變化以及內(nèi)在強(qiáng)度性的勢(shì)的發(fā)展變化。從這個(gè)觀點(diǎn)來看，結(jié)構(gòu)就是形式生成過程中的組織秩序，是形與勢(shì)之間的協(xié)調(diào)，是一種與真實(shí)世界的物質(zhì)建造、道德倫理對(duì)話的機(jī)制。

圖片來源

圖1 來源于網(wǎng)絡(luò)；圖6 為Chai Ming Yang 拍攝；圖9 為周軼凡拍攝；其余均為作者自繪或自攝。