重復衍生間的變與不變

李書雅　程云杉

[摘要]竹材作為一種性質優良的建筑材料備受青睞，而近年來竹構建筑也方興未艾。本文以竹構為研究基礎，從美學方面闡述重復的藝術手法在竹構中的應用，結合親身建造的竹構，分析從簡單元素通過不同的組合方式形成復雜構筑物的設計手法，以及在過程中問題的分析與解決。通過這個過程，我們可以將單一元素通過不同組合方式設計出具有不同韻律的構筑。

[關鍵詞]竹構；重復；變化；節奏韻律

文章編號：2095-4085（2016）05-0060-03

建筑的“重復”作用在于將建筑視覺形象秩序化、整齊化，在圖形中可以呈現出和諧統一的視覺效果。在建筑設計中連續不段的使用同一元素，成為重復的基本形態，大的基本形態重復，可以產生整體構成的力度；細小密集的基形態的重復會產生形態機理的效果。這些關于重復的建筑藝術手法相輔相成，并通過反復的重復設計突出主題，強化了觀眾的視覺記憶，成為建筑設計中不可或缺的設計手法。

1.“重復”手法及在構筑物中的應用

1.1線性排列構成

線性排列是最為常見的一種構成方式，人類最初的構建行為就已經體現了這種方式。線性排列的方式雖然直接而簡單，但往往能創造明確的秩序感，產生嚴謹有序的心理感受，古希臘神廟正是運用柱式的線性排列創造了莊嚴神圣的建筑氛圍。對于中國傳統木構建筑，線性排列更是其構建的基本原則；對于竹材而言，其本身就是線性的形態，在進行線性排列的同時易于產生明確的秩序感，同時由于竹材的獨特性，相似中略有不同，使得秩序中富有變化，嚴謹而不單調。

1.2面狀編織構成

編織是一門古老技藝。建筑理論家森佩爾認為：建筑與編織同步。編織的構成方式由于與同類材料及結構形態的重復而具有很強的統一感與韻律感。實際上，編織是一種使線條轉化為面，從一維到二維的手法，在對線條的編織中，會產生不同的肌理形態，有的是材料本身帶來的，而有的是不同的編織方式形成的。在長期的實踐中，人們總結了多種編織方式，隨著設計手法的創新，竹材編織又加入了一些新元素，如無序編織，沿自由曲面編織等，都以不同的形式展現了面狀編織其獨特的表現力。對于目前竹構的編織手法，可大致分為：平面有序編織，平面無序編織，曲面有序編織及曲面無序編織。

1.3空間交織構成

空間交織構成是一種三維空間的構成形式，這一構成方式通常按照一種秩序進行組合。竹材在進行空間的交織構成時能產生明確有序的形式感，同時交織的秩序多樣性也使得最終的建造形式千變萬化。因此，空間交織構成的這種手法常用于竹材作為結構體系的構筑物中。竹材良好的力學性質與空間交織手法相結合能形成受力合理、豐富多彩的結構形式，凸顯交織之美。

2.案例分析——以校園竹構建造為背景

2015年南京林業大學校園竹構作品“生命之錐”是以正四面體為骨架元素，按照空間交織的構成手法進行組合、變化，最終搭建而成的一個扭曲的多面構架。

2.1單體優勢

我們選擇正四面體為結構元素，是充分考慮了它的優勢所在。正四面體是由四個全等正三角形圍成的空間封閉圖形，是最簡單的正多面體，由于正四面體與自身完全對偶，也是一種柏拉圖多面體。在平面中，三角形的穩定性最強，同樣，在立體中幾何中正四面體有著很強的抵抗外在破壞力的能力。在實際生產中，三角形是框架結構中最常見的形式，它結實穩固，耗材最小。例如建筑工地上腳手架間用斜撐的鋼管以確保整體的穩定性，我們日常所用攝像機的三腳架同樣是在空間上形成了四面體的穩定結構。

2.2平凡到異殊的組合模式

基于對正四面體結構的普遍性與優勢的了解，我們校園建造的竹構作品“生命之錐”（圖1，2）以正四面體為基本元素進行組合。由于正四面體的幾何對稱形和規律性有著多種的組合方式。四個相同的正四面體頂點相接能夠組成一個大正四面體，九個單體頂點相接會組成一個更大的正四面體，這種平方模式可以組成不同大小的正四面體。而正四面體如果兩兩圍繞一點，面面相接，每一個正四面體頂點為60度，六個單體就可以組成一個新多面體。如果單體以任意方向面與面自由銜接，那就有多種可能性。以校園構造“生命之錐”為例，就是正四面體縱向連接，形成一條扭曲的長構筑，并且可以根據需要在整體上增減四面體單元以適應外部環境。

2.3組合過程中的問題及處理

2.3.1穩定性

在實際建造中也遇到了幾點問題，一是多個正四面體組合后，形成了一個不規則的扭曲多面體，導致了該構筑物的著地點過少，整個構架搖晃不定，尤其當我們向構筑一端不斷向上疊加單元體時，因為下方受力不均，導致頭重腳輕，幾乎有傾覆的危險。出于安全考慮，我們最終減少了向上疊加的單元體個數，使得整個構筑物重心下移，維持了基本的穩定。在后一次的建造實踐中，我們采取了相應的應對措施：一是將竹竿按質量分類，較重的竹竿組建的單元體將來放置在構筑物的底層，相反，輕質的竹竿組成的單元體疊加在上層，可以保持重心接近地面；二是增加構筑物與接觸面的面積與摩擦力。第一次建造由于構筑物擺放在水泥地面上，著地點少，導致不穩定，而第二次建造在山問進行，竹構作品擺放在林間草地上，柔軟的草地與竹構有著較大的接觸面，草坪地為竹構提供了摩擦力，使得竹構的穩定性大大增強；三是依托山間起伏多變的地形組合單元體，設計結合地形，穩定性更強。

2.3.2節點

另一個問題便是節點問題，節點是竹竿與竹竿間交接部位的處理，也是重要的受力結構，在一定程度上，節點的類型決定了整個構筑物的造型以及制作方式。對于正四面體結構的連接，每一個單元體中，一個節點要連接三根桿件，其對于受力要求較高。在工業生產上常使用鋼節點，鋼鐵焊接，這種節點有著較高的穩定性，不易變形，而且適應工業化大批量生產。在日常生活中我們也常能看到這類結構，如各種網架結構，它們因具有標準化，模數化，規范化的優點而受到青睞。與工業化節點相對的是手工節點，手工節點有著可操作性強的優點，但對于手工工藝有著較高的要求。在兩次建造活動中，我們也分別嘗試制作了以下幾種節點：

（1）鋼絲綁扎，簡單粗放，節點容易晃動，不穩定。（2）螺桿連接，耗時間長，節點精確性不強，但穩定性好。（3）木板+合頁，工序復雜，對手工藝要求高。最終結合昆明理工大學實驗研究的石膏節點的理論基礎，我們采用了鋼構+石膏灌注（圖3）的模式。即把三根螺桿按一定角度交于一個預制好的球節點，球節點為鋼制，球上按四面體頂角的交角度數預留孔洞，以備螺桿插入擰牢，于是便形成了一個鋼球、三根螺桿的結構模式，最后再將三根螺桿分別垂直插入竹竿空腔，螺桿與竹腔的空余部分用石膏填滿。由于石膏強度大，和易性好，凝結快，質量也較同體積的水泥輕，所以選擇石膏為灌注材料。通過實驗發現這種結構是簡便而牢固的，所以在整個竹構中，不僅單元體內部可以采用這種方式，單元體與單元體之間的連接亦可采用。

“鋼結構+石膏灌注”模式介于工業化與手工生產之間，鋼球節點可以通過工廠提前預制，螺桿也可以提前按照所需長度截取，有著工業生產標準化的特點。而節點與竹材的連接以及填充石膏的過程，可根據竹竿長短、粗細等不確定因素做出相應調整，因此也具有手工操作的可變性。

2.3.3重桿

在拼接組合過程中，另一個不可忽視的問題是重桿現象的處理。由于多個相同正四面體相連接，會有重合的面和桿件，在構筑物中間相連部分最多會有3根重桿，我們可以簡化其結構，重復部分僅用一根桿件，這樣會大大減少竹材的使用，節約成本。當然，我們也可以選擇不簡化，保留重桿，這種處理手法意在突出竹構的線條，避免竹構形成網架結構而帶來的相同粗細線條的視覺單一感，同時通過粗細線條的劃分強調了正四面體的骨架元素地位。保留重桿，可以使整個構架中正四面體以獨立的單元存在，可以在搭建前批量化生產，然后再根據需要進行組裝，還可以通過增減獨立單元體或者改變單元體在構架中的位置從而對實際方案進行便捷的修改。如果簡化重桿，整個構建要一次性完成，相反，采用獨立的正四面體單元，不僅在整體效果上是完整的，在實際施工中也有著單元體便捷的優勢，在視覺上有著線條重復感（圖4）。

2.3.4空間與尺度

竹構的尺度問題也是我們關注的核心之一，將每個單元體設為邊長1.5 m的正四面體，實際上這是比我們的最初設計縮小了50%邊長。在建造過程中，我們眼中一個個正四面體組合而成的普通構架，在兒童眼中成為了有著不同感受的小空問，成年人以俯視的視角看待這個構造，但是6—8歲的兒童可以在其間自由穿梭（圖5）。根據不同需要在各正四面體單元上增加編織的圍護面，兒童便可以在其問互動，體會或開敞或封閉的不同空間，感受由陽光帶來的豐富投影。

3.結語

“重復”作為自然界中司空見慣的現象，在人類社會的建造活動中也成為一種常見手法，通過重復可以使得單一元素在組合后具有節奏與韻律之美。我們以親身實踐的校園建造為案例分，簡述重復所帶來的優勢：可批量化生產、多種組裝方式、具有模數化、有利于工業化模式下的生產現狀、具有良好的多變性與適應性，也闡釋了在重復組合過程中遇到的問題。在此過程中，不變的是簡單的一成不變的同一個元素，而變化最終所呈現的確是千姿百態的形式和韻律之美，其所需要的便是重復衍生的過程、奇思妙想的設計策略，才使得一切從單一轉化為豐富多彩。