建筑折叠空间设计手法.ppt

折叠空间一种建筑设计手法研究,苏腾飞2006.6,背景,折叠作一种新的建筑设计手法，突破了笛卡尔空间体系，墙、板”、“地”等构件被连接起来形成统一的整体，模糊了建筑形式与空间的“内外”、“高低分层”界线，在建筑上创造了连续的、转折的、具有动感的或平滑的空间。国外对建筑“折叠”的关注和研究主要从20世纪90年代初开始，最近几年，国际上有名的建筑师，教育机构和设计团体对折叠的研究和探讨不断深入，正更多地从“探讨”走向“实践”，有很多建筑案例，但实际建成的并不算多，而且理论和文献相对较少，尤其对“折叠”设计方法的探讨较少。折叠的思想正辐射中国建筑师，国内建筑设计中采用“折叠”手法的近来也略有出现，但是建筑实例较少，对“折叠”的系统研究还极稀缺。,折叠空间,概念叙述,无机折叠有机折叠,总结,主要框架,语义,哲学,建筑,概念限定,现代英汉综合大辞典中折叠（Fold/pli）解释为“折叠”、“对折”、“褶皱”、“合拢”、“（盘起来而成的）团”、“（地形的）起伏”等。“折叠”可作名词和动词，作名词时，表示物质所处的状态，是物质“被折叠（Folded）”后或物质正在进行“折叠(Folding)”所处的空间和形式状态，强调的是一种“结果”。“折叠”作动词时，表示的是物质的一种变形方法、一种操作过程、物质上点的位置改变的过程或运动轨迹，强调的是一种“过程”。,“折叠”就是从数学的突变理论中出现的一种混沌系统。法国哲学家吉尔德勒兹（GillesDeleuze）。在这个世界中，时间和空间随着物质的折叠Fold）、展开（Unfold）和再折叠（Refold）而生成。每一个褶子都不是独立存在的，它总是存在或者包含其他的褶子，因此，折叠关心的不是创造新的风格，而是寻找联系，寻找褶子之间的联系，寻找褶子与世界的联系。两个特征：1.多样与复杂；2.重复与差异。,概念概述,建筑设计思想和运用,1.初期,2.成熟期,3.新的发展期,这个阶段结合突变理论主要以引用及理解德勒兹的哲学概念为主，处于思想探讨状态，在理论探究中，彼特埃森曼，KennethPowell，JeffreyKipnis，JohnRajchman。建筑设计实践主要以埃森曼为代表，他做了德国的雷布斯多克公园总体规划、（美国）恩莫利艺术中心、（德国）麦克斯莱恩哈特大楼、2000年大教堂。特点是相对简单的面的非90度交接转折，是一种无机的折叠手法。,这个时期主要由于数学的发展和计算机的运用，折叠由简单的概念化转向形式化并由计算机来控制和描述，主要代表有格雷格林、盖里，他们以计算机作为手段对平滑、曲面空间进行研究。引用德勒兹的“平滑”和“折叠”概念来描述一种通过“平滑混合”或者“折叠混合”来产生新的平滑关系（新的折叠关系），把“折叠”作为建筑的逻辑并呈现个体与文脉之间的“平滑”关系。,这个时期主要结合了数学的拓扑空间、先进的计算机技术、三维动画和好莱坞电影视觉效果，研究更复杂的、（真正意义）动态的建筑空间和形式，演变为数字化、虚拟空间的数字化折叠形式，折叠空间变得更加自由、更加多元、更加多变和更加动态，有由视觉上的动态向真实空间动态的发展的趋势。而且这种趋势在当今和未来将越来越强烈。其主要的代表主要有UNSTUDIO、NOX、LESSER等。,折叠,本文概念限定,折叠空间,无机折叠,有机折叠,是建筑的构成面生成折叠形式后所围合的建筑空间，即折叠生成建筑空间。折叠空间分为两种表现形式，一种是围合空间的所有建筑构成面（墙、地和屋顶面）都处于折叠的状态，折叠的形式围合成折叠空间，形式生成空间，折叠的形式就是折叠的空间。另外一种是建筑的表皮（建筑构成面）处于折叠的状态，而内部的楼板、地板、分隔墙等均为传统的空间体系，它的折叠空间意义只存在于折叠表皮和内部传统建筑构成面（地面或墙面）之间的空间，因此，这类折叠更加突出的是折叠的形式感。,这种折叠除了符合上文所述的三个特征外，构成建筑的面须是平面（非曲面），面和面之间的交接关系为“硬交接”的关系，产生明显的交角，并且，交角产生后出现相应的转折线。,面变形成曲面，交接关系变成平滑过渡（没有产生交接线），由于这种折叠以曲面结合环境有机平滑过渡，所以将其称之为有机折叠。在消除了“线”和面变成曲面后，建筑多个面的交接关系实质上变成了一个面的柔顺变形，有机折叠成了建筑构成面的“变形方法”。,“折叠”实际上是建筑的构成“面”之间的交接关系，“折叠”必须具备以下几种特征：,1.面之间的交接关系不能完全存在于笛卡尔空间体系，至少有一个以上的面不能完全对应及吻合三维坐标体系的z轴方向（竖向高度）和xy坐标，且“折叠”后物体不能完全吻合三维坐标体系；,2.面的连续性，须有多个以上的面交接才是本文的讨论范围；,3.面的变化趋势多向性，在面与面的交接关系中，面的变化趋势（面的方向的改变）不能完全对应和吻合三维坐标体系（即脱离xy、yz、xz坐标）。,无机折叠,折叠要素,折叠手法,折叠分析,案例分析,折度,折向,折线,折形,折叠生成,分形折叠,折叠策略,无机折叠,折度是面的交角。折感与凹凸和连续性有关。,折向是面与面之间交接关系的相对位置或方向变化状态。,1.折向在一个二维坐标系中正、反变化，同时折叠面在另外一个二维坐标系中不变；2.折向在二维坐标系中正、反变化，折叠面又在另外一个二维坐标系中方向发生变化；3.折向在三维坐标系中正、反变化，折叠面在另外一个坐标系中不变；4.折向在三维坐标系中正、反变化，折叠面在另外一个三维坐标系中发生变化。,折线是折叠构成面之间的交接线。,折形是无机折叠中构成折叠面的面的形状,同向折叠的手法是一种连续的多次的折叠方式，同向就是在折叠的过程中使用一种单一的折叠方向。同向折叠经过多次的折叠后，形成围合的形式和空间，形式上体现出一种秩序感和连续感，空间上体现出连续与包含的关系。变向就是在折叠的过程中使用有变化（多种）的折叠方向，形式上，变向折叠既可能是有秩序的，也可能是无秩序的，形式在一定基础上可以灵活多变。空间上，变向折叠在某种程度上可以将一个空间分割成若干有联系的空间。,三角形折叠,多边形组合折叠,小结,形状尺度数量组合,远近整体连续变化,视觉效果,折度折向,秩序重叠遮挡转折,空间形态,膨胀收缩包含关联,同向变向,基本形,BLUEPRINTPAVILION(蓝图馆),扎哈哈迪德,GREGLYNN,NEWYORK,教堂,分形折叠是针对大尺度的面进行分解折叠的一种手法，以分形学为基础，以三角形、四边形、五边形和多边形等作为“生成元”，在组合完后，再分别进行折叠的方法。,实例对比,四边形分形折叠,实例对比,生成元,折向,折度,形状尺度数量组合,生成元之间相互关联的折向,多以小角度折叠为主,小结,住宅设计探讨,折叠策略,1.分段分解折叠主要是针对尺度较大的面一种折叠策略。其主要影响因素有：a.分段的数目；b.分段的形状；c.分段后各段完全独立的程度，仅仅被“划分”还是彻底被“切割分离”；d.分解后的各自折叠手法。,2.局部折叠是在保持原有物体的整体性中特意在局部作折叠变化的一种手法.影响局部折叠的因素主要是：a.折叠位置的选取；b.切割位置及其大小；c.折叠区域的比例；d.局部折叠所采用的折叠方法。,3.组合折叠指的是多个物体之间的相互折叠或折叠形状的相互参照关系，折叠的效果取决于物体的对位参照关系。,4.包裹表皮折叠的手法包含两个层面意思，一是指建筑表皮以包裹折叠的方式存在，一是包裹空间的建筑表皮自身进行折叠。,5.形体折叠是将物体作为一个整体来进行折叠的方式。形体折叠包含两方面，一方面是形体本身的折叠，另一个方面就是物体通过一些“相似”的折叠的方式达到折叠的效果。,折,切,扭,广告灯具设计,重复与差别,连续与分解,稳定与均衡,强形与弱形,图像与拼贴,形式分析,三种视觉层次,1.从整体看：变形连续,2.从局部看：转折凹凸,3.从微观看：线的构成,无机折叠分析,空间分析,异形空间,转换与转折,隐藏与包含,并联与串联,流动空间,深圳地铁3号线地上车站设计,材料分析,巴耶阿塞龙住宅中的礼拜堂折叠作为操作方法和空间生成器,操作方法在作品中，他们把建筑的外皮当作一张包裹空间的“纸”，通过在“纸”上进行“分解”、“切割”、“折叠”、“分裂”、“展开”、“再折叠”等一系列的操作方法来获取建筑的外皮，通过建筑的外皮来限定空间，从而空间在外皮中产生，也就是建筑在操作中产生。,案例分析,有机折叠,有机折叠,动作,折叠手法、策略,折叠分析,案例分析,NURB技术,弯曲,分段、分解、切割,拉伸、压缩,旋转、扭转,交错、穿插,打结、连环,上下连续,内外反转,交织缠绕,旋转连环,随机褶皱,螺旋,变截面,有机折叠与无机折叠组合,“动作”是比较抽象和模糊的研究方法，有机折叠中的动作是一种物体形式的变化方法，这种变化不是“转折性”的突然变化，而是以一种“平滑”的渐变性过渡，“折叠”本身不存在，而是通过各种动作的组合来达到“折叠”的状态，因此，有机折叠的复杂性就在于其动作的“组合种类”和“组合顺序”的多样变化性，每一个动作中又包含很多分解性的动作，只要改变组合中的一个动作或动作中的一个分解动作，折叠的状态就会随之改变。,弯曲是一种力的变化过程，也是物体的一种变形方式，在弯曲的同时，物体从一种折叠过渡到另一种折叠，从一种包含关系过渡到另一种包含关系。弯曲也是一种变化运动的过程，在这个过程中物体每个点的位置都发生了位移和转换，物体处于一种运动的状态。有机折叠正是由多个不同的“弯曲”组成。,分段、分解和切割是折叠的辅助和前期动作，它们并没有直接参与折叠的动作，但却是在很多折叠过程中不可缺少的步骤（在无机折叠中也是一样）。,“拉”和“压”是以一种力的作用来改变面上某部位的受力平衡而使其发生变形、弯曲的动作，形式变形的同时生成了折叠的空间，拉与压在形式和空间上是相对的，“拉”在面的一个方向来说（观察者正对的方向）视觉上产生“压迫感”、“分散感”，而相对其相反方向来说空间则是被放大、膨胀，“压”则相反，因此，在不同的位置其动作含义可以相互转换。每个有机折叠中拉和压必然同时存在，折叠越复杂，程度越强烈其拉和压的存在方式和数量也就越多。,旋转和扭转都是物体自身“力的平衡”受到外力的作用而改变自身“生成”、“延伸”方向的一种动作，这种动作使物体既改变它自身的形体结构，也改变它所包含的内部空间结构及物体内部与外部之间的相互对应关系。,交错是两个物体在方位上的相互参照、相互区别和相互对比关系，很大程度上指物体之间的交叉和错位：上下交叉，左右交叉，不同尺度物体的交叉和错位。穿插则是一个物体在另一个物体上或者一个物体在一组物体中的方位交错关系。交错穿插带来形式和空间的强烈对比关系，也是物体的一种组织方式。,连环是一种首尾连接的动作，目的在于使物体处在一种没有“开头”也没有“结尾”的状态。它也是循环的体现，在连环动作形成的时候，物质的“时间性”消失。打结是一种自身穿插交错的复杂动作，物质在打结的过程中生成了多样的、既可相互联系又可相互独立的有机折叠形态。,NURB是一种描述和创造自由曲面的技术，是一种参数化的抽象曲线，是用控制点、控制点矢量、参数角度和控制点影响力（权重）定义的线条。每个控制点的变化都会引起相邻点的“连续性”和“动态”变化，因此，NURB技术是生成连续性表面、处理复杂曲面变化关系的较简单直观的方法，复杂的褶皱（折叠）空间可以由NURB技术生成。,小结,有机折叠中的动作作为抽象的生成方式，是比较有效、简易的方法，但很难精确表达和描述折叠状态。计算机NURB技术弥补了动作生成有机折叠的抽象、不精确，通过计算机精确的操作生成有机折叠，使有机折叠得到有效控制并且精准表达，在有机折叠中，一方面可以通过抽象的动作生成手工模型，然后再由计算机按照手工生成的折叠效果进行精确修正；另一方面可以已开始就以计算机生成折叠空间和形式，这样比较容易修改而且快捷，但是形式和空间都建立在“虚拟”的基础上。,上下连续模糊了上与下的概念，弱化了高度的障碍。,折叠策略,荷兰，精神之屋，1991，扎哈哈迪德,FOA,AZADIMULTICINESAZADICINEPLEX,Iran,1996,内外反转一方面指内外对象之间的角色的互换，另一方面也是内外角色的过渡方式，是为削弱和模糊界面所采取的一种折叠手法，也是为实现内外渗透转、换内外关系并且与其他物体有机结合的方法。反转也是空间组织方式的变换，这种组织方式在建筑上多结合功能、人流等需要。,交织缠绕指的是两个或多个物体（这些物体多为长条状物）的相互交错和围绕的关系。在物体的交错、围绕、缠绕过程中，形成了多元的空间变形和变化，折叠空间随之形成。,旋转连环是指物体自身自我折叠，自我扭转，然后首尾连接的一种状态，其最有代表性的就是莫比乌斯环。在旋转连环的过程中，物体的方向感消失，仿佛处在一种不断运动的过程之中，在这个过程中，物质没有上下，没有内外，也没有方向感，只有相对的位置。,随机褶皱从服装中来有两种体现方式：一种是表皮褶皱，；另一种是褶皱作为空间。,螺旋穿插主要是指在一个限定尺度的空间中，物体以一种方向进行形体方位和角度的不断改变，在不同的维度之中实现自我连续、自我包裹，产生种弯曲变形，生成了有机折叠的空间和形式。,截面既影响物体的内空间形态也决定物体的外部形式结果，它包含两种情况，一种是表皮的截面变化，表皮截面的变化影响表皮的形式变化（某种程度上也影响空间），截面成为形式变化的结果；一种是表皮内部截面的变化，这种变化直接体现内部空间的变化。物体正是通过变换表皮或内部的截面形式来生成有机的折叠空间和形式，截面变化极为复杂（下图）,主要有以下几种相关因素：1.截面位置的变化；2.截面形状的变化；3.截面尺度的变化；4.截面发展方向的变化；5.截面数量的分解变化。,有机折叠和无机折叠的结合主要指在物质的折叠过程中，不但有明显的折线，而且构成折叠的面为曲面，既有明显的转折，每个面又可灵活变形。,有机折叠分析,渐变性,连续与变形,漂浮与不稳定,流动性,视觉动态,形式分析,空间分析,平滑与连续变动,翻转与置换,连通与循环,塑性与流动,数码空间,横滨港国际客运码头（YokohamaInternationalPortTerminal）是FOA在1995年参加日本为2002年举行世界杯连接日本和韩国的国际性客运码头竞赛中中标实施的作品。作品规模很大，在建筑的设计中，FOA并没有用一个形象庞大的来设计，也没有把它当作想象中的“标志物”在高度取胜。相反，完全从基地，从城市的，从公众对“海”的视觉要求来考虑，最终形成了铺满整个基地，把建筑作为一个地面形态来处理，并削弱“层”概念的建筑作品。,折叠手法设计上FOA为了不割裂城市空间整体感的街道和交通干道，基于都市的策略（urbanism）把建筑作为城市多样形态的有机整体。为给人们营造一个对“海”的开放视野和人造地景公园，在折叠的过程中，地皮褶皱生成凹凸变化和高低错落，生成了各种不同的空间，再根据视觉和功能的要求，对不同的位置进行了“切割”，通过“拉”、“压”被切割部位生成不同的高差的空间形态，有的成为出入口，有的成为采光天窗，有的成为下沉广场等，随后，FOA又通过有机折叠和无机折叠的结合，在表面上处理成具有折叠线的形态，一方面区分了空间的识别性，另一方面也营造了视觉上的转折变化。,案例分析,空间生成作品通过不同的褶皱关系和拓扑关系（topology）的建筑形态削弱了内和外，削弱了建筑与环境，也消除了城市与建筑之间的界限，它们的分割被彻底打破，创造了一个连续多样的空间形态。首先它的空间是开放的，这种开放既是内外连通的开放，也是对城市的开放，更是建筑“分层”上的开放。其次，它是连续的，整个建筑成为一个循环的“连通器”，这是高度上的，也是内外的，更是建筑与环境的循环连通。再次，它是动态的，这种动态不是建筑本身的“可动”，而是指人在建筑不断运动的同时，