數(shù)字技術(shù)下的預(yù)制外圍護(hù)體系研究初探

  隨著各種建筑思潮的推動(dòng)和數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)數(shù)字技術(shù)革命。從現(xiàn)代建筑到后現(xiàn)代建筑以及解構(gòu)建筑，其中都有數(shù)字化技術(shù)的影響。在建筑設(shè)計(jì)師經(jīng)歷繪圖方式和思維方式轉(zhuǎn)變的同時(shí)，對(duì)于數(shù)字化預(yù)制裝配外圍護(hù)體系的嘗試也在悄然的進(jìn)行。

  1963年，電腦具備了繪圖能力，很快就應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，出現(xiàn)了電腦輔助繪圖。1964年，克里斯托分·亞歷山大就在《形式合成簡(jiǎn)注》（Notes on the Synthesis of Form）中指出：“我們必須正視這樣一個(gè)事實(shí)，即我們正處在一個(gè)變革的邊緣，這種變革能像19世紀(jì)機(jī)械擴(kuò)展人的體力一樣，使人的思維與創(chuàng)造能力得到同樣的擴(kuò)展……”亞歷山大認(rèn)為，現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)不再被理解為純粹的直覺過(guò)程，計(jì)算機(jī)的參與有效地提高了建筑師的創(chuàng)作能力。他提出，在建筑計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的實(shí)際操作方式中，關(guān)鍵的問(wèn)題是將設(shè)計(jì)過(guò)程理性化和邏輯化。

  20實(shí)際90年代，電腦的數(shù)位影像處理及動(dòng)畫模擬能力有了長(zhǎng)足進(jìn)步，進(jìn)入電腦輔助設(shè)計(jì)的繁榮時(shí)代，1995年以后，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)漸趨成熟，人們天馬星空的想象力在虛擬世界的到實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，改變了對(duì)傳統(tǒng)空間的認(rèn)識(shí)。進(jìn)入新世紀(jì)后，數(shù)字技術(shù)不僅成為了一種工具，更成為一種新的設(shè)計(jì)理論，它滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，全方位地影響了建筑設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)預(yù)制外圍護(hù)體系的設(shè)計(jì)模式。

  當(dāng)代建筑中預(yù)制裝配式外圍護(hù)體系的大量應(yīng)用在很大程度上是基于數(shù)字技術(shù)的日益成熟,其對(duì)于預(yù)制裝配式外墻建筑設(shè)計(jì)的影響主要有以下三個(gè)方面：

  1)數(shù)字技術(shù)下帶來(lái)復(fù)制的真實(shí)性和快捷性以圖像復(fù)制為例，機(jī)械時(shí)代的圖像是原創(chuàng)的，惟一的，機(jī)械復(fù)制以圖像為中心，復(fù)制時(shí)將一個(gè)真實(shí)的對(duì)象既復(fù)制對(duì)象作為一個(gè)靜止不動(dòng)的圖像畫面，雖然這個(gè)畫面通過(guò)一定的媒介來(lái)表達(dá)，但是畫面本身可以脫離它的媒介而存在，因此可以用其它媒介進(jìn)行再一次的表現(xiàn)即復(fù)制 由于機(jī)械復(fù)制的損耗，最后的圖像畫面和原始的圖像畫面會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)，而數(shù)字復(fù)制以圖像為中心的觀念逐漸瓦解，所有的圖像都是以信息流的方式呈現(xiàn)出來(lái)。數(shù)字復(fù)制實(shí)現(xiàn)的是無(wú)限的沒有損耗的數(shù)字復(fù)制，能夠制造虛擬的真實(shí)，從而給預(yù)制裝配式外墻構(gòu)件在重復(fù)設(shè)計(jì)帶來(lái)了技術(shù)上的可行性。例如，赫爾佐格和德梅隆設(shè)計(jì)的埃伯斯沃德技術(shù)學(xué)院的新圖書館，墻體是由拓印一系列照片圖案的預(yù)制混凝土板裝配而成，讓人不禁想起中世紀(jì)的宗教建筑，向人們講述著一個(gè)又一個(gè)的故事。他們的印花預(yù)制混凝土也直觀的反映了他們獨(dú)特的建筑理念。正是他們對(duì)混凝土這種傳統(tǒng)材料的創(chuàng)造性使用，才創(chuàng)造出了如此別具風(fēng)格的建筑作品。

  2）數(shù)字技術(shù)下帶來(lái)重復(fù)單元彈性的模數(shù)原子時(shí)代的工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，意味著整齊劃一的生產(chǎn)線，統(tǒng)一一律的配置，高效率的批量生產(chǎn)，缺乏個(gè)性的產(chǎn)品，那時(shí)候的社會(huì)提倡模數(shù)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化單元，因此產(chǎn)生了大量形體和組合極為單調(diào)的建筑。當(dāng)代社會(huì)的數(shù)字時(shí)代將這一切都改變了，由于電腦日益強(qiáng)大的運(yùn)算功能，模數(shù)可以是彈性的，基本形不再那么整齊劃一，而是具有彈性變化的模數(shù)，原子時(shí)代無(wú)個(gè)性的標(biāo)準(zhǔn)化的批量定做，通過(guò)數(shù)字化使具有個(gè)性化的批量定做成為可能。例如：9.11 事件世界貿(mào)易中心紀(jì)念碑的設(shè)計(jì)中，使用基本單元材料非常規(guī)整，就是普通的條形板材，搭接方式也頗為簡(jiǎn)單，就是通過(guò)線條的節(jié)點(diǎn)連接，在基本元素和組織方式極為簡(jiǎn)單的情況下，通過(guò)這些條形板材的大量重復(fù)組合，建成了凌亂的界面，如同數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)單元是 0 和 1，組成了千變?nèi)f化的信息流。這個(gè)例子讓我們看到在數(shù)字技術(shù)下重復(fù)設(shè)計(jì)存在的廣闊的創(chuàng)作空間，無(wú)論重復(fù)單元是規(guī)律的，還是異形的；無(wú)論組合方式是規(guī)律的還是無(wú)規(guī)律的，都可以數(shù)字化技術(shù)產(chǎn)生無(wú)限的組合形體。所有的這些在電腦技術(shù)下都不再那么困難，數(shù)字技術(shù)給建筑預(yù)制構(gòu)件帶來(lái)了強(qiáng)大的表現(xiàn)力與生命力。

  3）數(shù)字技術(shù)下的切割技術(shù)帶來(lái)的預(yù)制構(gòu)件的個(gè)性化和精確化，近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使得建筑思潮發(fā)生了轉(zhuǎn)變，數(shù)字技術(shù)不在僅僅是建筑設(shè)計(jì)的輔助工具，同時(shí)也在改變建筑施工。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用為建筑師提供了更為自由的創(chuàng)作條件，但是如何建造和施工卻成為各國(guó)建筑師的難題。世界各國(guó)重要的建筑學(xué)院與事務(wù)所把計(jì)數(shù)機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）的最新數(shù)碼科技包括激光掃描(laser scanning)、激光切割(laser cutting)、快速成形(rapid prototyping，RP)、計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(computer numerical control，CNC)等新技術(shù)的集成作為研究與實(shí)驗(yàn)的重要方向。例如在Milgo/Bufkin公司的研究當(dāng)中，考慮到復(fù)雜曲面建筑在經(jīng)濟(jì)、效率等方面的建造需求，首先通過(guò)數(shù)字程序?qū)?fù)雜曲面轉(zhuǎn)化為二維的簡(jiǎn)單幾何面體，然后通過(guò)激光切割工具加工建筑材料（不管是天然材料還是合成材料），最后在將加工好的材料進(jìn)行無(wú)縫化的連接，以求最終達(dá)到預(yù)制化的目的。

  數(shù)字化建造體系在生產(chǎn)模式上同傳統(tǒng)建造體系有了根本上的變化。早在1934年，劉易斯·芒福德在《技術(shù)和文明》一書中就已經(jīng)指出，剛剛過(guò)去的機(jī)器時(shí)代是“舊技術(shù)的”、硬質(zhì)的、“人適應(yīng)機(jī)器的”，而即將到來(lái)的機(jī)器時(shí)代是“新技術(shù)的”、軟質(zhì)的、“機(jī)器適應(yīng)人的”；在同一時(shí)期，賴特也敏銳地察覺到這一變化，他在《消失的城市》中說(shuō)建筑的工業(yè)化并不意味式樣的標(biāo)準(zhǔn)化，所有的形式皆是機(jī)器生產(chǎn)的結(jié)果，但不一定相同。當(dāng)代的數(shù)字化建造體系正努力在統(tǒng)一性和唯一性、共性化和個(gè)性化、集配式和特殊式之間實(shí)現(xiàn)平衡。這是一項(xiàng)頗有誘惑力的模式，在滿足批量生產(chǎn)的同時(shí)，每個(gè)產(chǎn)品都可以成為新式的、非標(biāo)準(zhǔn)化的、定制的和個(gè)性的、更優(yōu)質(zhì)、更廉價(jià)的產(chǎn)品。正如克里斯· 亞伯在2003年所說(shuō)：“從讓消費(fèi)者適應(yīng)機(jī)械，轉(zhuǎn)而讓機(jī)械適應(yīng)消費(fèi)者”。

  雖然數(shù)字化建造體系有著很大的優(yōu)勢(shì)，但是不可忽視的是，在具體現(xiàn)實(shí)性的數(shù)字化建筑范疇中，設(shè)計(jì)依然和建筑的實(shí)質(zhì)存在相聯(lián)系，不管如何復(fù)雜的建筑形體和空間，依然需要遵從最基礎(chǔ)的力學(xué)原則，解決最基本的建筑的功能性的要求，解決物理的、生理的要求。當(dāng)然，數(shù)字化預(yù)制建筑外圍護(hù)體系同時(shí)也要承擔(dān)起對(duì)新時(shí)代的思考和設(shè)想。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展使得我們得到了新的創(chuàng)作方向和不同以往的解決方法，也帶來(lái)了新的審美的取向，建筑的室內(nèi)環(huán)境變得越來(lái)越開敞、通透、開放、曖昧，也變得更具有柔性、動(dòng)感、混沌的特征，迥異于傳統(tǒng)。新的具有數(shù)字化時(shí)代特征的預(yù)制建筑外圍護(hù)體系將不斷的挑戰(zhàn)新時(shí)代的認(rèn)知，帶來(lái)新的不同的形象，讓人產(chǎn)生新的體會(huì)。

  參考文獻(xiàn)

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