建筑的非线性设计研究.doc

建筑的非线性设计研究摘要：建筑、城市、环境是一个复杂非线性系统，在这样一个以数字技术为特征的信息时代，必须在建筑学中转变简单的线性思维方式，借助强大的计算机技术，运用非线性思维来解决日益复杂的建筑与城市中的问题。这可以为城市化、信息化、生态化给建筑与城市的发展提供一条解决思路。论文从非线性思维的特点，从空间、形体、结构等角度出发归纳出建筑的非线性特征，并以此为设计基础，提出建筑的非线性设计方法。虽然非线性设计在施工、经济、功能等方面还存在许多不足，但随着理论和技术的进步，非线性建筑作为信息社会的标志，成为未来建筑的发展趋势。关键词：非线性 建筑设计引言：建筑非线性设计理念作为最前沿的科学理论，正改变着人们的世界观与思维模式，将成为当今信息社会的标志。建筑非线性设计方法在城市建筑空间设计中的实践，是塑造特色城市空间的重要直到方法。1、 非线性形态建筑的界定1.1 建筑的形态建筑形态即是建筑的外在实体和空间形式。建筑以其形体和空间的的存在为主要的视觉形象，这也是建筑设计的重要内容之一。长久以来，由于笛卡尔逻辑的必要性，建筑结构被限制于有规律的网格上。然而，伴随着结构技术的发展，结构对于建筑形态已经不再是一种消极的隐蔽的做法，更多的是以主动的姿态来展示其空间构架。从建筑形态的发展中我们可以看到，建筑形态的界定随着技术发展而不断深化。非线性概念也是基于形态的综合定义而引出的，它使得建筑形态的定义更为开放。1.2 非线性形态建筑非线性形态建筑中的非线性来源于数学中的线性与非线性概念。非线性形态建筑，在形态上直观的表达不仅仅是所谓的流动的非直线的曲面形体，还有建立于计算机技术上的，运用非欧几何定义下的复杂性结构形态，以及计算机软件生成形态等等。2、 建筑的非线性设计与创作2.1 理论基础非线性建筑的设计建立在现象学的建筑设计思想及过程之上，重视人的意识活动以及意识活动所指向的外部事物。而形态学的研究对象是事物的形式和结构的构成规律。主要涉及三个领域：数学几何、力、材料。它使建筑师突破古典模式和欧几里德几何限制，作品中大量包含曲线和曲面。20世纪大量出现空间结构建筑形式就是建筑领域开发形态学原理的高峰。形态学的数学工具主要包括：射影集合，椭圆几何，双曲几何，晶体几何等。依靠它们，建筑师们创造出大量曲面空间结构所构成的复杂而新奇的非线性的建筑形式。2.2 建筑的非线性设计2.2.1 非线性建筑的特征（1）它是一个开放有机整体，强调与周围环境的互动与共生。（2）建筑的整体与局部经常是同构的，具有相似性。（3）它具有强烈的流动性，具有人性化的空间三维曲面、流线和形态。（4）具有内在的逻辑与秩序，建筑往往体现出一定的自由与随机性，表面并不具备明显的秩序感，而内在具有逻辑与理性。2.2.2 建筑的非线性设计方法 非线性建筑是一种连续的流动的形体，这种形体作为结果来自于对建筑性能及周边环境因素的分析，建筑的设计过程即是对各种影响建筑因素的研究，并通过提炼和综合，将各种因子从概念发展到形象，作为建筑的最终形体。2.2.3 建筑的非线性设计流程 （1）经过建筑环境、功能和空间分析，制作出一系列手工模型，进行多方面的评估。 （2）在计算机中将三位点状信息整理作为三位建筑表皮信息。 （3）将优化筛选后的手工模型通过三维数字化扫描仪转化为计算机中三围点状信息。 （4）将计算机中三维建筑表皮信息输出，制作实体模型。 （5）然后针对该实体模型进行评估、修改、再扫描、再在计算机中进行分析、修改如此循环。 设计过程在实体模型和数字化模型中交互发展，直至得出设计师满意的结果。3、 非线性设计的建筑 英国瑞士再保险总部大楼 2004年竣工的瑞士再保险公司总部大楼坐落在伦敦圣马力阿克斯大街，高180米，共40层。其设计小组借助特定的计算机程序，通过严谨的数学公式，对其进行理性评估、筛选，建筑最终通过电脑模拟和风洞试验，有空气力学决定，形成了螺旋形的双面型体。这种建筑形体具备良好的物理性能：（1）塔楼表面的空气动力学能够引导风能沿建筑光滑的吹过，大大降低了建筑的风荷载。（2）风经过建筑时，会在表面形成一定的风压，从而增强建筑室内通风。 建筑的外形具有强烈的整体性，建筑立面上6条深色的螺旋线所标示的是6条通风的内庭，明确的体现了建筑内部的逻辑，这六条内庭将各空中绿化带连接起来形成螺旋的共享空间，为整栋建筑创造了一个良好的生态系统，既有利于日光的照射，又有利于空气在建筑内的流通。 从这个非线性建筑中我们可以看出，非线性不代表非理性，整栋建筑及其非线性的外形与复杂多变的内部空间背后隐含着明确的目的与理性的秩序。4、 建筑的非线性设计的意义非线性建筑是信息时代的产物，它从设计到施工表现出数字技术的高度依赖，以及大量数字技术在建筑中的运用，使得非线性建筑成为一个开放的、动态的信息媒介，体现出强烈的时代感。总的来说，建筑设计与非线性理论的结合还不够成熟，这些体型复杂、自由和不规则的建筑仍然不被人理解和掌握，还属于建筑的发展边缘，常常与前卫的滋养联系在一起，无法形成主流。 不管怎样，建筑的非线性设计方法给我们带来了一种新的世界观为建筑的设计和创造提供了有益的探索，创造出了更符合环境与人性的建筑空间与形式。随着理论的进步和技术的发展，必将为非线性建筑的发展扫清障碍。非线性建筑以其个性鲜明的特征越来越多的出现在世人面前，它将作为信息社会的标志，成为未来建筑发展的趋势。参考文献1. 徐卫国，非线性建筑设计，建筑学报2005年12期2. 赵鹏 曾坚，建筑“解像”及其分析，新建筑2006年第3期3. 水晶石数字传媒，建筑趋势，中国电力出版社，2005.54. 席徳勋，非线