从数字建造走向新材料时代.doc

从数字建造走向新材料时代从数字建造走向新材料时代DigitalFabricationTowardaNewEraofMaterials袁烽葛俩峰韩力YuanFengGeLiafengHanLi嘟l要l髓着新数字化建造技术的发展,形式主卫者不再需要为了纯净形式的抽象性而舍弃客体的结构与物理属性.新的效率技术以胜依托数字技术而生的数字材料在极大程度上实现r”物质性与形式性的统一.教字材料与数字化建造技术通过相辅相成的发展实现r一种新的形式表选范式.量词j新物质性形式主义数字化建造数字材科材料创新AbstractWiththedevelopmentofnwdigitalfabdeationtechnologyformalistsdontneedtomakanyc锄pbetweenpumrmahstraetlonandthemandphysicalpropertiesoftheobiectsNewly,developedtechnologiesandlhederivativedigitisedmatefia1shavemade8Iremendoodifferencelntheunityofmateriality姐dformalityDigitalmaterialsandfabricationcomplementeachotherestablishinga1cmodeofformconveyingKoywordI】NewMateriality,Formalism,DigitatFabcDigitalMalerialMaterialInnovation一,新形式范式材料与物质性1剥离形式史观中的物质性与材料形式的起源是什么被们如何发现新的形式7对于我们每天接触到的一切人造形式城市建筑各种产品甚至一块手帕这些形式的基点是什么好的形式是否拥有统一的标准,形式是否有唯一的起源来支撑其意义我们创造形式但同时又被形式所奴役从建筑史的起点那些慑原始的建筑行为开始建筑师就不自觉地与形式发生着千丝万缕的联系.稳定三角型黄金比例柱式拉丁十字穹顶底层架空玻璃摩天翻开建筑史很大一部分是由形式的变迁而得以叙述为什么是形式而不是建筑学无法避开的方面比如说材科可以实现对建筑史的概括)同时为何每一个时代的建筑师似乎其使命都是在寻找那个时代所独有的形式范式就如那句着名的式服从功能每一个时代的建筑师都被形式辩驳的魔咒所束缚这些辩驳似乎言之有理而且自圆其说但同时又成为下一个时代弄潮儿的批判对象而对形式的超然关注这既源干建筑师为了其形式范式纯净化的计谋同时也是建筑理论家的慵懒习性所致其中就包括建筑的物质性或者说材料的话题.2折点形式的语言与形式的范式物质性与形式剥离的过程似乎是隐性的但却深深渗透在支撑我们过去几十年的设计文化中.形式不可能不涉殛物理属性这一本质性的思考不可能脱离材料而进行但形式是如此强大(弱小,)以至于形式自主导致在过去几十年中主流形式与材料的脱离.对形式进行自主探讨的话题可以追溯到20世纪7O年代布罗诺赛维(BrunoZevi1对现代主义的回顾研究中.现代建筑语言(LanguageofModemArchitecture1978)从”语言这样一个非常具有2o世纪中叶时代感的词汇来看就可以看出即使赛维的研究起点不是形式他肯定也将形式作为一个非常重要的对象来加以研究当时语言学的核心问题就是语言形式的研究书中赛维重申了众多现代主义的经典思路似乎是在对形式加以限制但他叉强谓建筑对于文化沉淀的贡献.他试圉建立一个延伸现代主义解释的持续发展架掏.重视主张建筑应该与周围环境相适应适度地进行设计创新与表现这些开放而普逶的标准并设有限制形式甚至在蒹个屠面上为后现代主义的出现和壮大提供了支撑同时我们需要重新评估柯林罗(ColinRowe)那些经典着作如完美别墅的数学*(Mathematic0Ideal1947透明性Transparency1963拼贴城市(Collagecity197日虽然不是本文所探讨的主要对象但不可否认的是罗通过始终如一的形式理论研究借移默化地影响了一代甚至几代建筑师他提出的特定形式分析方法模式投影在实际建筑操作中必然会带来形式主义倾向的建筑探索c虽然他本人从未这样表述过)并形式与材料的刺离被极端化白派建筑师与其说是在重复柯布西耶的早期理想不如说是为了减少对其形式阅读产生的影响并使其形式神圣化中出现了个空白时期或者说完全陷于形式而不可自拔从马里奥博塔fMadoBotta)预制整体砖棱板到诺曼福斯特(NormanFosterI镀铬不锈钢晶莹别透的眩晕感限于范式的材料运用只关心材料的外在表选材料沦为一层表达设计向性的表皮.材科缺失适用的形式法则或者说材料缺失真正属于材料自身的形式范式.3形式与新物质性从生成走向新形式对形式范式的全部探讨变成过去式形式不再具有唯一的最终标准而历史上的各种标准只不过成为生成过程中的一个步骤.各种范式不再是相互对立的个体而变成生成过程的一个因子.形式的范式不再是形式的起源而变威骺式生成的过程这一过程在实现形式自主性的同时实现的是形式的解放.建筑不再是单一的形式解读而可以实现更多的意义附着以及物质性的表达这样一种后形式范式的实现必然带来建筑价值的再定义物质性不再脱离形式而存在物质成为了一种新的空问今天人们对新材料和新技术兴趣的增加及研究行为的增多极大地影响了建筑设计.因此总体来说事实上材料创新的动力在很大程度上受主流实践的研究和设计所影响这种新的物质性似乎对当代设计产生了广泛而复杂的影响.它很快被当作一种风格和形式的表象而被吸收和同化同时它与科学技术设计深远而复杂的关联性似乎才剐4开始种新的物质性伴随着形式主义的结束而开始我们的教育是通过优化实践的方式通过任何物质来实现所有形式状是形式生成过程申的一个部分可是当这一过程得以翻转的时候我们发现将物质作为思考的起点并不像我们通常的过程那样.形状似乎始终支配着材料柏拉图区分过两种形式一种是关于客体的外在另一种是关于客体的内在后者更多是观念知识或思想的形式.依照柏拉圈所说这两种概念反跌了外在形式服从于客体形式创造的逻辑性事实上形式或形状的定义在更大程度上关乎视觉和表象.作为先苏格拉底哲学家中的一员泰勒斯提出形式随时问而变动的概念指出了形式只是物体暂时的表象该表象伴随着物体的语境物质性与非物质性而变动有趣的是希腊人认为形式作为一个单词会在其形容不同的客体的时候具有不同的意义而”物质只具有唯一意义.换句话说物质作为一个单词毋须通过其他客体再现.作为这种逻辑的延伸一个不考虑物质而单有形式的世界是一个外在的世界只有物理属性才是反映本质的依据.很明显形式这个词的本意需要通过别的词才能得以解释.而数字生成作为今日的实践主体正在成为一种物质与形式兼具的新形式范式.二数字建造带动下的材料创新1传统建造模式基于材科自然属性的建造建筑自身的物理属性使其与材料间紧密的联系戚为必然建筑师除了创造优美的形式外总在寻找与之相适应的材料来使形式得以物化.传统的建造方式中局限于工具以厦技术手段材料的使用通常是以其自然的状态呈现出来如石材木材等的使用.人们在自然界中寻找可以与目标结构相应的材料正是我们所谓的取法自然建筑师或者说建造者通过观察到的外形触摸到的质感闻到的气味敲打到的声音等判断材料的经济技术价值.如果将传统建造方式归结为简单的垒砌和措建那么像钢铁玻璃混凝土等大量用于工程建造的混台材料的不断发掘正是由于人们不再局限于使用切割定形聚合等方法加工处于自然状态的材料而是更多地将多种材料混台开发新材料所得然而即便是这样的一种混合得到的人造材料仍是基于材料自身的物理属性.石头永远是坚硬不透明的.木头永远是不耐潮不耐火的.这是由传统的手工建造方式所决定的.2数字建造技术及由此引发的材料革新新模式工业技术厦科学技术的发展使建筑师在材料的发掘与创造上有了更大的主观能动性特别是近年来数字建造技术的发展如计算机辅助设计工业设计制造设计(CADICAE/CAM)系统及数控加工构骨架和非承轴外层元素区分开来推进了不同材料的混合使用硬壳体桌的结构受力蘸皮使用奥罗诺伊(Voronoi的类型其密度与模拟的负荷鲁件相对应.抗剪应力线分布和表面压力体现在建筑表层的叶脉状纹理中表现在它们的布局和相关厚度率原始模型是3D打印l利用目标物的聚喷铸模技术)通过该手段将结构件转至多种多样的3D打印件.这种创新技术让我们能在一个简单的形体中印出零件和组装件这些部件可由多种不同的材料制成.此外还台成材料3常用数字建造方法我们前文中已经分析了数字建造技术介八设计建造带来的材料革新.新型材料通常是伴随新的建造加工手段出现的数字建造的手段是多样的或许每一种方法都为材料革新提供了一玫契机.国外着名学者丽莎岩本fLisa1wamoto)在数字建造(OigitaFabrication一书中将数宇建造方法归纳为以下几种f图5)1断面(seconinol通过一系列纵断面的组台形成整体框架断面的尺寸形状空间节点均通过三维模拟得到断面构件通常是作为结构构件出现由于形态的非线性特点要求我们寻找易于加工成弧形的坚硬承重材料或者便于镂空加工的板材.2)嵌片(tessellating)将完整的几何形体拆分成易于加工的细分面在工厂批量加工生产完威后在现场装配完成.东京空域airspacetokyol的双层外壳采用了铝和塑料台成材料通常这些材料用于大型公告牌的制作.3)折叠(foldinO将二维平面构件如木板或铝板弯折加工成三维的几何形体或将三维形体在特定框架中折叠组台得到需要的形体.PTW建筑事务所的天堂:3展亭fentryparadisepavilion)通过展开的特质尼龙膜结构折叠组装而威空间的曲面喇叭状连接物4)等高成形(contoudng)通过等距高度上的断面薄片叠加而成.当然通过数控加工机床(CNCmachinetools)的平行加工模式或者3D打印机加工完成的建筑构件也在这一类中最典型的便是3D打印机所使用的材料以及用于数控加工机床加工的材料它们不限于传统材料弹性伸缩高性能复台熔模铸造等都可供选择UrbanA&O工作室的骨墙(bonewalll正是通过五轴CNC对中密度压型板材的加工组装而成.5)发泡(如rml几g)通过大量的细分构件的组合装配完成构件的成形方式可以为CNC刻模浇筑而成.这里所说的筑模材料显然不是混凝土之类的传统材料佛罗伦西亚皮塔(RorencPIta)的展品爱丽丝(AliCe)便是通过将PETG混合黄色乙烯摹材料往数控柳柬加工好的模具中倒模而成所有这些都告诉我们材料的创新并不是单一的发现过程需要结台实际建造需要去发掘创诸更廉价高效的材料或者寻求贵重稀缺材料的替代&三材料创新带动下的数宇建造1传统材料革新模式发现与突破除了新开发的材料如化学台成材料等更多用于建造的是传统材料以厦在其基础上发展而来的新性能爰新用法这一过程看似简单实际需鬻对某一种材料有深刻透彻的了解才可能作出革新.是不是可以改变混凝土的透明度和颜色是不是可以改变塑科的形状以适应多变的环境等类似的话题充盈建筑师的耳畔这要求建筑师对材料的易童性复合性不透明性透明性等性能熟知并在此基础上思考是否可以好的建筑师可以通过特定的建造方法给一种普通材料以新的生命.近年来笔者在数十实际建筑项目中对砖这种传统材料的创新使用让我们对传统材料革新有了新的认识四川成都非物质文化遗产园兰溪亭墙体采用传统烧制的青砖用新的砌砖工艺对面向园林的墙进行透空处理展现在光影下砖的纹理具有水的流动感f圉8采用钢木结构根据现代结构材料特性展示传统木结构建筑的美学特性同一闻区中的土楼的曲线墙体亦采用传统烧制的青砖运用挑砖切砖爱模数化的方法用参数化手段使曲面墙体在光照下从底部到顶部发生各种渐变产生由方到圆由直到曲由光滑到凹凸等新的视觉效果建筑的外窗采用钢板外框更使自然光线通过厚砖墙投射进来.近来为各大网络及媒体报道靛上海五维创意园绸墙I图7)的设计出发点更是使用最传统最便宜的空心混凝土砌块体力图表达具有丝绸质感的丝缎效果面对这样一堆在中国农村或工业厂区中常见的空心混凝土砌块单调形式并不赏心悦I11的颜色可以预想到的施工与操作的难度建筑师希望能用新技术创造出与传统有I的形式让传统的空心混凝土砌块焕发新混凝土材料f图11)是将光纤和混凝土混合而成既可以作为承载构件又有透光的功能唤起我们对材料的重新思考如内里奥克斯曼的.笛卡尔蜡(图12就是被设计用来取代活组织的多种功能的一种材料这种材料能够对于结构和环境因素作出反应20个固定大小的树脂外表皮组装成一个连续统的系统具有刚性或灵活性等多样特征树脂外表皮是结构性复合材料是液态树脂的混合物它是一个连续的肌理系统这种肌理表皮更生态并且能够与所在环境互动它会根据基地的温度和光照调整自己的透明度会在需要支撑的位置加厚5)智能材料fintelligent)可以感知环境(包括内环境和外环境)刺激对之进行分析处理判断并采取一定的措施进行适度响应的具有智能特征的材料OMA设计的Prada专卖店的室内墙体(围伯由聚亚安酯材料熔铸而成摸具由CNC加工雕刻而成通过镂空形成虚与空的对比让光线可以从空隙中透射出来使材质呈现出半透明状在没有光源的时候展现出丰富的层次感6)转变材料ftransformationa1)一种可以自由变换形式的材料当然需这类材料可以通过视觉上的错觉创造一种虚拟的感觉它介干虚拟与现实之问借助三维虚拟技术内里奥克斯曼将二维的小尺度构件形象化重构成三维大尺度拓扑形;