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1.1布局形式
巴渝傳統建筑總體布局依山就勢,尊重地形地物,很少大挖大填破壞自然地貌,其哲學思想不講究禮制的約束,而是注重依附自然、順應自然,尋求建筑形態與自然環境之間的平衡。建筑群鱗次櫛比,逐級而上,順應等高線的起伏與走向,與原始自然地貌和諧統一。單體建筑處理靈活多變,以長短不一的腳柱為支撐,減少建筑主體與地面的接觸,提高建筑對坡地的適應性。此外,巴渝傳統建筑還可附貼于崖壁,與崖壁緊密相聯,利用崖壁的承載能力支撐部分建筑荷載,節約材料,增強建筑穩定性。
1.2外觀形態
巴渝地區地形以山地丘陵為主,加上長江和嘉陵江兩江環繞,在長期的歷史進程中形成了富有地域文化特色的建筑形式,如吊腳樓等。山地地形起伏有致,體感強,賦予巴渝傳統建筑別具一格的藝術感染力,表現出一種輕盈、靈活的建筑形態。巴渝傳統建筑屋面舉折,屋頂反翹,呈現出飛升飄逸之勢,減輕了因吊腳樓底層架空帶來的頭重腳輕之感;而出檐深遠的檐下通過設置柱廊,形成了一條為過往行人遮風避雨的過道,同時也是聯系室內外的過渡空間;建筑色彩以當地原材料本色為主,青瓦白墻,屋架構件通常為栗色。在綠茵植被的環抱之下,鮮明的色彩對比凸顯了獨特的建筑形象。
1.3結構體系
巴渝傳統建筑結構方式主要分為木框架穿斗式、土石墻擱檁式和捆綁連接式3種。木框架穿斗式是繼承干欄式梁柱木架承重結構體系的產物,構架組合靈活多變,受力傳遞明確,各結構構件既相互聯系又相互獨立,對山地地形有很強的適應性。土石墻擱檁式直接用柱承接檁椽,梁使用較少,檁椽一端搭在斜坡或峭壁上,另一端搭在用楠木或杉木搭成的架子上,柱腳之間用竹木作橫向或三角形固定。捆綁連接式是采用竹木材料捆綁作為房屋構架的一種臨時性結構體系,主要應用于沿河一帶吊腳樓。捆綁連接方式自由靈活,具有較好的穩定性,對于河岸陡坡懸臺適應性較強,也可用于修建多層房屋。此外,吊腳樓底層架空的結構體系能有效緩解巴渝地區潮熱氣候條件下建筑的通風、防潮、隔熱、遮陽問題,在經濟條件受限的情況下提高建筑舒適度。
2巴渝傳統建筑設計理念在現代建筑中的應用
巴渝傳統建筑所涵蓋的尊重生態環境、高效利用空間和降低成本的建筑理念與我國倡導節約土地資源和建造綠色建筑的理念一脈相承,在今天仍可借鑒和運用。在建筑創作過程中,用時代的眼光審視巴渝傳統建筑,尋求現代與傳統的相通之處,將巴渝傳統建筑設計理念融入現代設計中,不僅有助于保護生態環境、節約土地資源,而且能使建筑作品具有更強的地域特色和民族文化內涵,對繼承和發揚傳統建筑文化也十分有意義。
2.1體現環境特征的適應性設計
在全球經濟一體化、文化發展多元化的今天,城市大眾文化形態隨著時間的推移相應發生改變,而具有鮮明地域特征的自然環境幾乎恒定不變。因此,建筑創作可通過對地區自然環境的適應性設計來表達建筑的地域性特征。相對于環境氣候、建筑材料而言,地形高差是巴渝地區城市建設一個無法逾越的話題,同時也是設計過程中首要考慮的問題。建筑布局與場地地形條件、周邊道路交通情況等有直接關聯,因此,應對地形高差采取的設計手法和構筑方式顯得尤為重要。首先,應注重對場地的高差分析和剖面分析;其次,為提高大型綜合體建筑對復雜地形的適應性,可將大體量建筑化整為零,使建筑室內外空間和功能相互協調統一。如重慶融匯麗笙酒店,坐落于歌樂山腳下融匯國際溫泉城內,場地北靠山,南臨河,地形高差達數十米。為保持場地原有地貌特征,減少大挖大填,通過對地形高差和剖面分析,綜合朝向、景觀因素,最終確定建筑總體布局、功能定位以及與場地的結合方式。建筑的主要造型部分集中在場地南側臨河的緩坡上,采用層層退臺的處理方式沿等高線逐一展開。引用巴渝傳統建筑“占天不占地”的建筑思想,通過底層局部架空形成酒店主要出入口。酒店沒有過多的修飾,而是順應山體走勢,與山體渾然一體,形成山體—建筑—水體相互交融、和諧共生的良好景觀。
2.2構建獨特的城市建筑空間
近10年來,巴渝地區的城市發展在不斷進步中仍面臨一些問題,歸結起來主要是城市快速發展引起的城市風貌趨同和公共活動空間不足的問題。城市公共活動空間作為完善和延續人們日常生活的主要場所,在城市發展中具有不可或缺的作用。因此,通過整合建筑空間與城市公共活動空間可以有效緩解山地城市公共活動空間資源不足的問題。
2.2.1城市公共活動空間的建筑化
城市公共活動空間的建筑化即通過建筑的構筑方式在坡地條件下建造出新的城市公共活動空間。可借鑒巴渝傳統建筑“占天不占地”、“天平地不平”的建筑思想,在坡地構筑水平基面,提高單位用地面積使用率。如重慶三峽廣場就是利用建筑屋頂形成商業步行街,通過建筑的構筑方式克服地形高差帶來的不利影響,在保證商業建筑面積的同時又獲得了更多的城市公共活動空間。除此之外,三峽廣場還利用自然水體,結合地形高差,借鑒三峽大壩外在形態,建成半下沉式噴泉廣場,得到了市民的廣泛認可,同時也取得了顯著的社會效益和經濟價值。
2.2.2建筑內部空間的公共化
隨著我國城市化進程的不斷加快,城鎮人口不斷增多,城市壓力不斷增大,城市公共建筑正大步朝著大型化、功能復合化發展。大型商業綜合體的出現,不僅緩解了城市公共空間不足的壓力,而且將建筑內部公共空間室外化,使城市公共開放空間功能更完善、體系更完整,同時也給商業建筑內部帶來更大商業價值。如重慶楊家坪龍湖西城天街,將建筑內部各樓層步行通道與室外不同標高的廣場相連,同時將內部步行外廊作為供市民活動的公共開放空間,使建筑內部空間室外化、公共化。這樣,不僅緩解了城市快速化發展帶來的城市公共空間不足的問題,而且也為商業建筑帶來了更多消費人流和商業價值。
2.2.3建筑剖面設計的靈活化
巴渝傳統建筑受地形條件約束,建筑規模通常較小。為盡可能地提高狹窄用地的使用價值,在節約土地和方便交通兩大主要因素的影響下,城市布局通常比較緊湊,各功能體往往采用混合模式。商住樓是混合模式的典型代表,即將辦公空間和居住空間相疊合,形成上部居住、下部商業或者辦公的模式,有助于減輕城市交通壓力,提高工作效率。在山地地形復雜地段,建筑用地時常處在兩條高差懸殊的城市道路之間,為節約土地資源,提高土地利用率,常常在不同方向、不同高差處分別設置出入口,通過樓梯或坡道將兩塊不同標高的地塊聯系起來,提高山地城市的可達性,同時方便市民出行。
二、數學對稱原理在傳統建筑文化符號中的應用
文化符號在構建過程所基于的數學原理與理論分類很多,就數學對稱原理而言,可追溯到人類的史前文化。綜觀人類的藝術史,根據現已被考古發現的大量的記錄在巖石上的原始文明、新石器時代的手工陶藝、夏商周的青銅制品、古希臘文明、以及埃及和瑪雅文明中,均有發現文化符號基于數學對稱思維的例證。本文著重介紹和分析了傳統建筑文化符號中所蘊含的數學對稱原理。數學意義上的對稱在傳統建筑文化符號中的應用相當常見,在中西方傳統建筑和圣殿的建造過程中都能找到與數學對稱有某種關聯。在文化和藝術中,對稱常與和諧以及形式美感等含義相關聯,其根本的原因是,數學對稱的靈感源于對宇宙和自然以及人類自身的探索和發現,同時這種數學的生命力完全根植于養育她的文明社會生活之中,對稱與中國的文化和哲學思想以及所崇尚的“天地交而萬物通”、“天人合一”的哲學精神是吻合一致的。在這種哲學思想的影響下,傳統建筑在文化特征、美學追求、建筑風格、形式結構等因素受到影響是必然的。“天人合一”的建筑環境是中國傳統建筑文化所推崇的理想境界,把人和天地萬物緊密地聯系在一起,并視為不可分割的共同體。文化意義上的對稱,通常與中庸、秩序、和諧、典雅、莊嚴以及權威等含義相關聯,中國傳統建筑十分講究對稱的文化。中國古代帝王的宮殿以及宗教寺廟在建筑布局和結抅中,一般都按照均衡對稱的方式,沿著縱軸線與橫軸線進行布局及設計。例如北京的故宮就以中軸線為中心軸,圖2是北京故宮鳥瞰圖,其沿著縱軸線與橫軸線進行布局設計。宮殿的布局,一般都以主宮殿位于中軸線上。以宮室為主體,次要建筑位于兩側,左右對稱布局,所謂“前朝后市”、“左祖右社”等。這種布局體現了封建社會中簡明的組織規律,同時與其宗法和禮教制度密不可分。它是人類智慧的結晶,更是人類文化的重要組成部分,又是一種跨國界和文化的橋梁。因此,常見于人類的建筑、文化和藝術之中。對稱在東西方傳統建筑文化符號中的表現十分常見。圖3是法國的蘭斯大教堂,哥特式建筑風格的結構和裝飾中到處都能發現基于對稱思考的裝飾。圖4是婆羅浮屠佛塔鳥瞰圖,這是世界上最大的佛教遺址——瓜哇島的佛塔群。其基底尺寸為114×14m、高46m,塔結構基于中心及軸的反射對稱原理而構筑。人類由于生活在不同的區域和民族文化,雖然在生活與實踐過程中都發現和應用對稱原理,然而,由于文化背景及所處的民族和區域以及生活環境的不同,顯然對對稱的理解與應用是有區別的,這種差異體現在文化特征、美學追求以及文化符號的表現、傳播、及審美等各層面。例如早期的摩爾人和阿拉伯人,他們在對稱圖案的裝飾風格方面卻有著獨特的審美觀和表現,他們對復雜的數學幾何的研究與應用給后人留下深刻印象,如圖5,這是分別基于中心及旋轉(120及60)對稱以及反射軸對稱而構成的圖案裝飾,圖6為對稱結構示意圖,許多穆斯林和伊斯蘭教的建筑結構、裝飾風格和圖案的文化特征給人們留下了深刻印象。可見,對稱已不僅僅對建筑師有吸引力,數學家、物理學家、畫家、心理學家、考古乃至音樂家都在思考和研究它的意義和影響力。事實證明,數學一直伴隨和見證了人類的文明歷程,始終是人類文化的重要組成部分。
2建筑文化在生態建筑中重生
近年來,生態建筑潮流是中國傳統建筑文化復興的良機。生態建筑是將建筑本身作為一個生態系統利用技術、建筑學、生態學等將建筑內外的生態因素有機地融合起來,形成建筑生態系統內的自循環,從而解決建筑低耗環保的要求,這與中國建筑文化“天人合一”的觀念不謀而合,是一個填補建筑文化缺失的一個契機。古代中國建筑宣揚的是“天人合一”的宇宙觀,是在古代中國先賢對大自然的敬畏和敬仰的文化基礎上形成的。基于這樣的觀念,古代匠師從基地的選擇到建筑的功能的布局、結構、造型等方面都考慮建筑與環境、建筑與建筑、建筑與人的相互協調與融合,建筑雖由人造,宛若天成。或使建筑順應自然生態,成為自然生態中的一部分,即適應環境,或使建筑整體自成生態,創造自循環的小生態,即創造環境。這樣的建筑觀念本身就已經契合了生態建筑的生態學的主體。
2.1中國美術學院象山校區
王澍的作品中充斥著傳統低技術的運用,如碎磚瓦片拼湊而成的建筑外墻不拘一格展現了中國傳統民居古樸而優雅的質感;建筑的水平發展趨勢通過披檐的加入而得到加強,同時豎向層次也豐富了;大面積透明玻璃的應用增加了建筑的透光率,也使建筑通透清心,更加古典雅致。由王澍的作品可以看出他對建筑細部的單純的植入較少,而是通過創新來塑造建筑氛圍和空間趣味使我們能夠感覺到傳統中國建筑環境的。正如安藤忠雄所提到的,建筑并非模仿形式,而是繼承內涵。
2.2吉巴歐文化中心
吉巴歐文化中心是倫佐•皮亞諾的代表作品之一,這個溫暖中心的靈感來源于當地人的“棚屋”文化。當地人認為人只是自然界中一個小小的環節,生死是人生命的歷程,但是靈魂永恒存在,軀體只是靈魂的一個載體,終究還要塵歸塵,土歸土。“棚屋”是由自然界中的材料搭建而成的,當地人將他們對生命和自然的理解賦予建筑,使之與人一樣同樣有類似于生命體生老病死的過程,建筑來源自然,并最終歸于自然。皮亞諾在理解了當地的建筑文化后,在利用當地建筑材料的同時采用新型的鋼結構結合計算機的精密計算形成建筑編織結構的主體,并且在建筑中運用百葉窗調節自然通風使建筑更加生態節能,而經過精密計算的主體不僅具有形式美,更具有實用性。倫佐•皮亞諾設計的吉巴歐文化中心在當時是一種新的嘗試,他使建筑繼承了傳統建筑文化的同時通過創新更加深化了建筑的文化內涵,建筑的形式完美地融合于周圍環境,營造出符合傳統建筑文化的氛圍,同時又不失時代感,是一次傳統建筑文化與生態建筑結合的成功嘗試。
2研究方法
2.1哈薩克族傳統建筑幾何元素資料的調查與整理
從幾何的視角對哈薩克族傳統建筑結構進行探索性研究,通過野外調查、訪談、文獻檢索等方式搜集與其傳統建筑結構幾何元素相關的資料。野外調查主要針對現存的哈薩克族傳統建筑,拍攝了一些寶貴的建筑實物圖片。研究者在多年中,先后赴伊犁、阿勒泰、塔城等地對哈薩克族傳統建筑進行了調查與整理。訪談對象包括:哈薩克族建造人員、哈薩克族建筑文化的傳承人;收集他們保存的珍貴歷史圖片、文字資料;記錄他們對歷史建筑的口頭敘述。文獻檢索自1991年至今已出版的各種版本的民族文獻資料,特別將哈薩克族氈房結構的研究經驗和方法[5-6]結合在一起進行整理,形成比較完整的哈薩克民族建筑幾何元素資料集。
2.2根據中小學數學教材幾何部分內容從哈薩克民族建筑幾何元素資料集中選取適合的內容
通過中小學數學教材幾何部分的結構內容分析與研究,根據哈薩克民族建筑幾何元素資料集,選取相關內容用于少數民族地區中小學幾何教學,以求找到有效的教學策略,構建相應教學模式,并在實踐的教學中檢驗、改進。
3哈薩克族傳統建筑中的空間圖形
3.1傳統建筑與對應的空間圖形
3.1.1氈房建筑立體圖哈薩克族氈房模型都分別與三維空間中的立體圖對應,如圖1所示。其中圖1(a)是哈薩克族傳統大氈房(克誼孜宇——Kiyizuy),由不同的4個立體圖(從下往上分別為圓柱、球帶、圓臺、球冠)組成,參見圖2;圖1(b)是中氈房(霍斯——Hos),由不同的兩個立體圖(圓臺、球冠)組成;圖1(c)是小氈房(烏蘭海——Uranhay),而圖1(d)是臨時氈房——人字型小窩棚(依塔爾哈——Iytarha),他們分別與圓錐、三棱柱對應。圖1(a)是哈薩克族傳統大氈房,它的框架(骨架)從下往上柵欄、撐桿(撐椽)、穹廬(頂圈架)三部分組成,圖1(b)是中氈房,它的框架從下往上撐桿、穹廬兩部分組成,而圖1(c)是小氈房,它的框架由若干個撐桿組成,這些不同哈薩克族氈房的地面投影均為圓(圓盤形或若干個同心圓)。圖1(d)是臨時氈房,它的框架兩張或四張柵欄組成,其地面投影是長方形或正方形。該內容在高中數學2(必修,人教版2008年10月)第一章第1節1.2空間幾何體的三視圖和直觀圖的教學中;初中數學九年級上冊(人教版2014年6月)第二十四章第3節24.3多邊形和圓的教學中;初中數學七年級上冊(人教版2014年6月)第四章幾何圖形初步的教學中和高中數學第三冊(選修Ⅱ,2003年6月)第二章,極限的教學中都可以參考。哈薩克族大、中、小氈房的地面投影都是圓形(圓盤形),而臨時氈房圖1(d)的地面投影是長方形或正方形。大氈房的組裝(搭建)比較復雜,圍墻由四張或六張木柵欄組成(多用六張木柵欄),其空間形狀為圓柱,六張木柵欄即為圓柱的側面。在圖2(a)中陰影部分的左棱為軸,在三維空間中旋轉360°后構成的曲面順序稱為(從下往上)圓柱、球帶、圓臺、球冠。其中球帶是球面在兩個平行截面之間的部分;球冠是球面被一個平面截得的一部分。從旋轉體的角度去看,大氈房也是空間直角坐標系oxyz中oz軸為對稱軸的一種旋轉體,叫做“哈薩克氈房形旋轉體”。該內容在初中數學七年級上冊(人教版2003年12月)第三章第1節3.1.1立體圖形的教學中;初中數學九年級上冊(人教版2007年5月)第二十四章第1節24.1.1圓的教學和第4節24.4.2圓錐的側面積和全面積的教學中;高中數學2(必修,人教版2008年10月)第一章空間幾何體的教學中都可以參考。3.1.2木房建筑立體圖圖3(a)~(c)是哈薩克族傳統木房(屋頂似“人”形的木房),這些木房的下半部分是長方體或正方體,上半部分是三棱柱,這些木房的地面投影為長方形或正方形。圖3(c)是保留了傳統建筑風格的現代建筑,其由長方體、交叉的三棱柱等幾何體組成。該內容在小學數學一年級上冊(人教版2014年6月)目錄4認識圖形(一)和小學數學一年級下冊(人教版2013年11月)目錄1認識圖形(二)的教學中都可參考。3.1.3土房建筑立體圖圖4(a)是伊山賽提清真寺,它由三部分組成,即長方體、圓柱體和上面的球冠,其地面投影為長方形,長方形里面包含圓形。圖4(b)是1773年在伊寧市建成的拜吐拉清真寺,它是四層建筑,最上一層是正六棱柱,它的地面投影為長方形,長方形內包含正方形、正方形內包含正六邊形,本寺亭由12根柱子支撐,其空間形狀為長方體、正四棱柱和正六棱柱的組合;在第二、三層中的四根柱子即為四棱柱的側棱;在第四層中的六根柱子即為正六棱柱的側棱。圖4(c)是伊寧縣其巴爾吐別克清真寺,它由上下兩部分組成,即下半部分是長方體、上半部分是楔形,它的地面投影為長方形,長方形內包含兩個等腰三角形和兩個等腰梯形,其空間形狀為長方體和楔形的組合體。它是保留了哈薩克族傳統建筑風格的現代建筑。該內容在高中數學第二冊(下B,人教版2001年10月第2版)第九章直線、平面、簡單幾何體的教學中可參考。
3.2傳統建筑中的“點”、“線”、“面”
在中小學《數學》教科書中的幾何圖形都由“點”、“線”、“面”組成,同樣傳統建筑中也是如此。比如,哈薩克族傳統建筑“氈房”中的木柵欄(圍墻)是由“點”、“線”(曲線)組成,圓屋頂是由直線和曲線(撐桿)組成,而穹廬(天窗)是由圓、弧(拱弧)組成;哈薩克族傳統木房建筑和土房建筑也由“點”、“線”、“面”形成。如,在建筑中每兩個棱或三個棱的交叉處表示一個“點”(或者三個平面的公共交點)、每兩面的交叉處表示“直線”。墻面或平面的構成:三個點、相交的兩條直線、平行的兩條直線、一點和一條直線都構成一個平面。該內容在初中數學七年級上冊(人教版2003年12月)第三章第1節3.1.2點、線、面、體的教學中可參考。
3.3傳統建筑中的“曲面”
3.3.1傳統氈房中的曲面在圖1(a)中哈薩克族大氈房的大小是根據木柵欄(房墻)的多少來定,大氈房整套木柵欄的多為偶數,奇數少見。一般的大氈房多用4~6張(塊)木柵欄。每張柵欄寬約2.5~3.5m,高約1.5~1.7m;如果人口多,經濟條件好,可使用8~10張柵欄,這種大氈房高大而寬敞,被稱為宮殿(窩爾達——Orda)。在歷史上也有過12~18張柵欄的大氈房,這種大氈房稱為白宮殿、潔白的氈房(阿克窩爾達——Ahorda);“根據資料,歷史上也用過龐大的30張柵欄的大氈房”[8],這種大氈房稱之為金宮殿(阿勒騰窩爾達——Altenorda)。當木柵欄中每一個網格面積無窮小時,該柵欄表示曲面。大氈房的高度隨其大小變化,常用大氈房的高度一般在4~5m,占地面積20~30m2,四周是圓柱形的木柵欄(圍墻),頂部由圓屋頂和弓形兩個曲面組成。常用哈薩克族大氈房的內壁一般4~12段交叉的活動木柵欄(可列格——Kerege)做圍墻;氈房的圓屋頂由撐桿(烏俄克——Weh)和頂圈架(強俄拉克——Xangerah)構成,其中房頂是頂圈架(天窗);撐桿上段直,下段60~70cm處彎曲,木柵上拴接數十至百十根撐桿(撐桿多少,視氈房大小而定),一般為60~180根,再將撐桿的另一端插入木制頂圈架的各孔中。哈薩克族大氈房的傳統房架從上至下由頂圈架、木撐桿、木柵欄和門(哈語稱耶斯克——Esik)等四部分組成,頂圈架位于哈薩克族大、中氈房頂中央。搭建方法:把撐桿的一端插入頂圈架的孔中,其數量與柵欄上端交叉處的叉口數量相等,然后用羊毛繩捆綁,與頂圈架構成一個整體。具有6張木柵欄的哈薩克族傳統大氈房蓋料一共有7張,即這種房架的外壁蓋以4張氈壁(圖爾勒克——Twerleh),圓屋頂部蓋以2張包氈(吾孜克——Uzik),房頂部蓋以1張頂氈(屯勒克——Tunglik)。這樣構成一個大氈房的整體曲面。該內容在高中數學第三冊(選修Ⅱ,人教版2003年6月)第二章極限的教學中可參考。3.3.2傳統建筑美學依據哈薩克牧民現居住氈房,經過測量,它的直徑=5m,高度=3.1m,氈房高度與直徑比例約為0.62,其比值是510.6182,保留前三位數字的近似值為0.618。此比例被稱為黃金分割,這個比值稱為黃金分割比(中外比)。因為10.618510.6180.6182,所以黃金分割數是無理數,哈薩克族大氈房構建比例符合黃金分割比,因此看起來顯得非常美觀莊嚴。3.4空間中的對稱空間軸對稱:因為哈薩克族傳統建筑的主體形狀有圓柱、圓錐、三棱柱、長方體、正方體,所以它們無論屬于哪一類建筑都是空間軸對稱的。如果將建筑地面投影中心假設為三維空間坐標系oxyz的原點,那么oz軸為空間對稱軸。該內容在初中數學八年級上冊(人教版2014年6月)第十三章軸對稱圖形的教學中可參考。
4哈薩克族傳統建筑的對稱軸截面圖
4.1平面上的對稱
4.1.1氈房建筑的對稱軸截面圖和其他平面圖從圖2可知,哈薩克族大、中、小氈房在三維空間坐標系oxyz中是軸對稱房屋。圖5(a)是哈薩克族大氈房模型,以oz為對稱軸的截面示意圖,它的左半部分和右半部分相等,其中包括兩個等面積的矩形、三個曲邊梯形、一個等腰梯形、等面積的兩個直角梯形和弓形等圖形,它說明哈薩克族大氈房是空間軸對稱房屋。圖5(b)是大氈房兩扇木門平面示意圖,它也是軸對稱。圖5(c)為哈薩克族大氈房幾何模型對稱軸截面(平面)示意圖,它包括長方形(矩形)、曲邊梯形、等腰梯形、弓形等幾何圖形。當垂直于對稱軸的平面相截氈房模型時,出現無限多個不同圓或相似圓。圖5(d)是哈薩克族大氈房的木柵欄,在圖中伸展木柵欄的格子(網眼)類似于平面上的菱形或平行四邊形。該內容在小學數學四年級上冊(人教版2011年6月新疆)目錄4平行四邊形和梯形的教學中;初中數學八年級上冊(人教版2014年6月)第十三章軸對稱圖形的教學中都可參考。4.1.2土房建筑的對稱軸截面圖圖4是哈薩克族土房建筑,系軸對稱房屋。圖6是哈薩克族土房建筑以oz為對稱軸截面示意圖,其左、右部分相等,說明哈薩克族土房建筑是空間軸對稱房屋。圖6(a)包括長方形、弓形或半圓形、正方形等幾何圖形;圖6(b)包括長方形(矩形)、正方形、三角形等幾何圖形;圖6(c)包括長方形、梯形、三角形等幾何圖形。當垂直于對稱軸的平面相截該建筑模型時,出現無限多個不同長方形、正方形、圓、半圓、正六邊形等平面幾何圖形。該內容在小學數學三年級上冊(人教版2014年6月)目錄7長方形和正方形的教學中;初中數學八年級上冊(人教版2014年6月)第十三章軸對稱的教學中都可參考。4.1.3中心對稱哈薩克族傳統建筑中的門、窗、地面投影、墻面的平面,當垂直于對稱軸的平面相截于該建筑模型時得到的平面圖都是中心對稱圖。該內容在初中數學九年級上冊(人教版2014年6月)第二十三章,23.2中心對稱的教學中可參考。
4.2幾何變換
平面圖形的構造方式也有初等幾何的相似變換。初等幾何的全等變換,包括軸反射變換、平移變換、旋轉變換,平移變換又有共點平移、共線平移、等距離平移。圖5(a)和圖6(a)~(c)中的幾何圖形的構成方式是初等幾何全等變換中的軸反射變換。圖5(b)中的幾何圖形的構成方式是初等幾何變換中的平移變換;而圖5(d)是大氈房木柵欄示意圖,它是由菱形共點平移或共線平移或等距離平移等變換得到的。其他木房和土房傳統建筑對稱軸截面圖的構成方式是類似的,在這些平面圖形中,圖形的軸反射、旋轉、平移等變換構成了哈薩克族傳統建筑形狀的整體美與對稱美。
2外來的“和尚”也許會念經
既然我們不能用傳統的思維來理解風水學,不妨以外來的“和尚”的認識來理解,用更加現代、簡潔的解釋更通俗易懂一些。英國傳教士伊特爾《風水、古代中國神圣的景觀科學》中寫道:“在我看來,風水無論如何是自然科學的另一種名稱。”伊特爾對古代風水元素中的“理”、“數”、“氣”、“形”,歸納為“自然法則”、“自然數值比”、“自然氣息”、“自然外形”。通過四個角度解釋了風水所依據自然的基本面貌。同時,伊特爾也一針見血的指出了風水發展中的遺憾:“在一代代的傳承中,不再通過實踐分析來解剖自然,或者真正科學性的研究一直未得到應有的地位”。簡單的來說就是初級的、淳樸的認識沒能以實驗來推導,而是以一種經驗的邏輯來無限的推廣,是一種沒有發展成熟的古老學科。日本學者郭中端在《風水:中國的環境設計》中指出,在中國的農業文明中,人們的生活、耕作、收獲與天地間的關系非常緊密,這種天、人之間的關系,并不局限于克服自然界的影響,進行再創造,而是逐漸的產生了對天地萬物的信仰和向自然學習的一種生活態度。如果拋開風水理論,就很難理解中國傳統建筑的真正奧妙所在。關于風水,我們除了想古人學習有用的東西之外,在風水誕生之初的一種向自然學習的態度,更值得我們繼承和發揚。英國近代生物化學家和科學技術史專家李約瑟,一個地道的中國通。他在《中國的科學與文明》中談到:“中國人不僅根據天象來占卜,也相土或風水來卜地。風水產生的深遠影響,已比占星術更為近代學者所注意。風水與占卜不同,從羅盤發明,可以認識風水的重要性。在許多方面,風水對于中國人民是有益的,如它提出種植樹木和竹木以防風,強調流水近于房屋的價值。雖然在其他方面十分迷信,但它總是包含著一種美學成分,遍中國農田、居室、鄉村之美,不可勝收,都可藉此以說明。”李約瑟談到了風水對于科技的貢獻“當歐洲人甚至連指向性都還沒有聽說過時,中國人就已在為磁偏角的起因而操心了”,肯定了風水的確在很多方面對于人類史有益的,也清醒的認識到它存在說不清的迷信,并且出人意料的從美學的角度來衡量的風水的作用,從這個角度講,同樣是封建社會,歐洲的中世紀城市,逐步自然發展到了一種有機的城市尺度,場所的感覺適宜人的心理及尺度,但是這是一種自然的發展結果,并未有過實際系統的研究,而在中國在探究居住環境領域卻形成了一套相當實用的理論,同時這種理論與儒家、道家思想的結合形成了一種人與自然和諧相處的人文美學,比如我國的古建筑群的布局,古典園林,都有著雖由人作、宛若天開的效果。牧尾良海對風水的定義:“當人們在構筑都城、住宅、墳墓等建筑物時,對構成所擇地點環境的大地自然的形式、方位,流泉的有無以及它的形態,地表下的精氣(龍脈)的優劣吉兇,整個局面的陰陽調和程度等,進行觀察判斷,尋求各種條件盡可能優良的佳境勝地,包括上述種種理論和方法的思想的體系,即是風水思想。”牧尾良海的這一定義,把握住了整個風水的思想。
2建筑裝飾設計風格對文化的吸收
建筑設計的風格雖然是一種表象的表現形式,但是,其內在卻滲透著包括自然情況、人文背景等在內的一系列相關因素,其中有著深刻的內涵。對于現代社會多元的建筑設計風格來說,風格更不是流于形式的呆板藝術品,而是賦予豐富地理和人文內涵的藝術活化石。貝育銘是著名的建筑大師,他曾經說過,一個好的建筑物,不僅要考慮帶地點和當地的氣候,還要考慮到當地的人文環境、歷史狀況以及大眾的愛好等。所以,好的建筑設計風格的形成,首先是要結合當地的自然、人文情況,還要根據時代特征和地區特色來構思和創造出獨特的設計風格。設計師要有一定的專業素養和深厚的文化功底才能設計出優秀的建筑裝飾作品,針對特定的建筑物要設計出不同的作品,設計師要有一定的文學常識、歷史知識、繪畫功底以及現代的設計手法和計算機操作技術。當今的社會發展速度日益加快,人們對于建筑裝飾的風格要求也日益多樣化,不僅要從材料的選取上,在室內裝飾的設備配置上也要能透露出人們對于建筑設計文化觀念的改變,他們逐漸將視線轉移到有完美的藝術風格的裝飾物件上,從而營造一種底蘊深厚的文化氛圍。
3文化對建筑裝飾設計風格的影響
建筑風格將內在的文化和引進的文化相融合,兼容并蓄,相互融合促進,內在文化中的民族特色和傳統的風俗習慣以及人們內心的使得建筑設計風格獨具特色,或內斂,或沉穩,或者個性,都從根部影響著建筑裝飾風格的設計;社會文化以及時代的文化潮流也為建筑設計風格的形成提供了一些流行元素;而固定不變的地理位置以及氣候條件又是風格設計不得不考慮的影響因素。現代的建筑裝飾設計風格勢必會接受外來的設計元素,這些元素因其具有異域風情而頗受大眾的喜愛,這種中西合璧,混搭的裝飾風格能夠給人一種獨特的視覺體驗和感官享受,個性的建筑風格使人們內心得到了平衡,最終引領更多大眾對于建筑風格的選擇。
2建筑文化遺產保護中點云的應用
建筑文化遺產負載著歷史與文化信息,總是以各種形式各種載體體現在現實空間之中。建筑文化遺產不是永存的,隨著歲月的變遷和外界環境的變化,建筑文化遺產會慢慢消逝。尤其是當前,隨著我國經濟社會的快速發展,社會生活的各個方面都在發生急劇變化,特別是城市化進程的加快,使得原有的建筑遺存消失的速度大大加快,如果不能及時加以發掘和保護,則很可能在極短的時間內消逝。而給建筑文化遺產建立檔案尤其是數字檔案,無疑是保護工作的重要的一個前期環節。隨著科技的進步,給建筑文化遺產建立數字檔案的手段越來越多,越來越先進。點云作為一種新的測量技術,又被稱作“實景復制”,是一種非常適合建筑文化遺產的技術手段。點云技術應用于建筑文化遺產保護有如下優勢:首先,非接觸的數據獲取方式,在不觸及文化遺產的條件下進行保護研究,從而減少保護干預中的不必要破壞,提高復原遺產古貌的準確性;其次,掃描速度快,獲取數據的外業工作時間大大縮短,提高了工作效率,減少了工作強度,減少了重復測量的次數,節省了人工;第三,三維激光掃描技術獲取的數據精度高,減少了傳統人工獲取數據的偶然性誤差;第四,改變了傳統的數據采集方式,無需搭建腳手架,直接在地面獲取完整數據,提高了工作安全性;第五,數據記錄全面翔實,且展示成果多樣。由于點云技術在建筑文化遺產保護方面具有上述獨特的特性,因此自2000年以來,點云技術逐漸被應用到國內的一些建筑文化遺產的保護研究和實踐之中。代表性的有麥積山石窟數字化技術應用研究、頤和園標志建筑———佛香閣精細測繪、中國古建筑精細測繪———晉祠圣母殿精細測繪、中國古建筑精細測繪———山西萬榮稷王廟、山西平遙鎮國寺天王殿與萬佛殿精細測繪、北京先農壇太歲殿古建筑精細測繪、武當山南巖宮兩儀殿精細測繪與三維建模技術研究、三維激光掃描測量建模技術研究及在故宮古建筑測繪中的應用(國家測繪局測繪科技進步一等獎)等。另外,長城、敦煌莫高窟、云岡石窟、龍門石窟、樂山大佛、佛光寺、普樂寺、寧波保國寺、開平碉樓等一批國內的歷史建筑、石窟、寺廟等建筑文化遺產,都有了點云技術的運用[2~5]。
3點云的精度
作為基礎數據,點云的質量直接影響后期處理的成果的精度。點云的精度一般包含了單點測量精度、角度精度、表面模型的精度、標靶的精度、雙軸補償器的精度等。國內學者對于掃描儀的精度指標,已經有了一些探究[6~8]。其中,前三者與數據獲取的硬件設備緊密相關;而模型表面精度很大程度上取決于軟件的算法。距離精度是指沿著激光發射裝置和被測物體的連線的方向上,測量值和真值之間的偏差。點位精度是指垂直于激光發射裝置和被測物體的連線的方向上,測量值的與真值之間的偏差。距離精度和點位精度,統稱為點云的范圍噪音。范圍噪音與數據獲取的硬件設備的精度直接相關,也與外界環境,比如溫度、氣壓和被測物體本身的反射率相關。并且,由于激光測量的誤差始終存在,決定了范圍噪音隨著硬件技術的提升只能盡可能的減小,不能完全杜絕。圖1顯示了同一個被測物體(橫線代表被測的墻面)的高范圍噪音和低范圍噪音的數據,其中的小圓點代表了點云數據中的一個點[9]。需要強調的是,范圍噪音是一個基于單點測量的精度的概念,它是多次重復測量的單點精度和重復性的度量,不是整體點云的絕對的準確度。這里需要引入一個描述點云的處理結果精度的概念:模型表面精度。所謂模型表面精度,是指利用軟件對點云中的大量的散點進行統計分析后,建立表面模型,得到的模型與真值之間的偏差。以圖1中的兩個數據為例,分別對兩個數據進行統計分析建立模型之后,擬合出來的模型平面將非常接近。并且擬合出來的結果與真實墻面之間的偏差要大大小于范圍噪音。也就是說,由于模型表面精度是對大量散點統計計算后得出的結果,因此其比范圍噪音在數值上更小,也即模型表面精度要優于范圍噪音。模型表面精度與點云的質量有關,也與軟件中的算法有關。
4點云的數據處理
點云作為基礎數據,記錄了目標對象的坐標信息、反射率信息和紋理信息。而對點云的處理,主要分為色彩的處理、點狀和線狀特征的提取和體特征的提取。點云作為客觀世界的真實記錄,色彩還原是基礎的步驟。原始的點云數據一般都是單色或者假彩色。單色是給點云賦予了單一的色彩,而假彩色則是根據一定的規則,比如點云中點的反射率的強弱(返回激光與出射激光之間的能量比值)或是點的高度,有規律的賦予每個點彩色信息。對于建筑文化遺產保護而言,一般需要還原為真彩色的點云數據。通常,采用高分辨率的數碼相機記錄下真實的色彩和紋理,通過軟件,進行紋理映射,將點云還原成真彩色。對于點狀和線狀特征的提取,一般在現有的點云處理軟件都可以實現。點狀特征比較容易提取,可直接在點云中捕捉。線狀特征可直接通過捕捉關鍵點生成,也可通過軟件中的一些算法實現。比如利用徠卡的基于CAD的CloudWorx插件,可在CAD中打開點云數據,進行切片處理,得到的點云切片可通過軟件自帶的擬合功能,將直線、圓、弧段等線狀特征通過計算自動擬合生成。對于體特征的提取,如果對象是規則的幾何體,可通過點、線、平面、柱體、臺體、球體等或它們的組合加以實現。而對于建筑文化遺產中的非規則對象,特別是中國古典建筑和雕塑等對象,其表面是復雜曲面,無法通過規則的幾何體進行表面建模,就需要專門的軟件進行體特征的提取。這類軟件主要有Polyworks和Geomagic等。其方法是通過一定的算法,構建對象表面的三角格網,從而形成對象的表面模型。再通過專門的虛擬現實軟件,比如3Dmax或Skyline等展示平臺,可以將建筑文化遺產數字化的展現。圖2顯示了點云技術對一座鐘亭的數據處理流程和成果形式。
5成果形式
點云在建筑文化遺產保護中的成果形式主要有以下幾類[1]:
5.1原始點云
點云數據是實際物體的真實尺寸的復原,是目前最完整、最精細和最快捷的對建筑文化遺產現狀進行檔案保存的手段。點云數據不但包含了對象物體的空間尺寸信息和反射率信息,還可以精細的保留對象物體的紋理色彩信息;結合其他定位儀器可以將整個對象數據放置在一定的空間坐標系內。通過點云處理軟件,我們可以在點云中實現漫游、瀏覽和對物體尺寸、角度、面積、體積等的量測。徹底替代了傳統的用皮尺測量的方法,直接將對象物體移到電腦中,利用點云在電腦中完成傳統的數據測繪工作,是完全地將實景復制到了電腦中。
5.2線畫圖件
作為傳統的文化遺產保護尤其是建筑文化遺產的成果之一,是各種的線畫圖件,包括平面圖,立面圖和剖面圖等。這些圖件可以表示建筑物文化內部的結構或構造形式、分層情況,說明建筑物的長、寬、高的尺寸,地面標高,層頂的形式,門窗洞口的位置和形式,外墻裝飾的設計形式和各部位的聯系、材料及其高度等。利用點云數據,在CAD中使用基于CAD的點云處理插件,可以方便的做出建筑物的平面、立面、剖面圖和正射影像圖。不但制圖速度大大提高,也提高了制圖精度,還大大減少了外業人員的工作量。
5.3網絡
利用各種點云軟件和三維展示平臺,掃描的點云可以在互聯網上,讓遠端用戶通過互聯網有如置身于真實的現場環境之中。的點云不但可以網上瀏覽,還可以實現基于互聯網的量測、標注等。有利于數據共享和現有文物的網上展示。尤其是對于一些不宜長期向公眾開放的文物景點,通過網上的彩色點云數據,可以滿足公眾的網上虛擬瀏覽的需求。
5.4數字化模型
點云技術比較適用于建筑文化遺產中的古典建筑、古墓葬、石窟、佛像、雕塑等的虛擬再現。掃描獲取的數據可以利用專門的點云處理軟件進行建模,構建表面格網模型,再通過紋理映射或是導入到其他三維軟件中進行紋理貼圖,最終得到建筑文化遺產的數字化的模型。
5.5建筑文化遺產的視頻資料
結合點云處理軟件的空間漫游和電影動畫制作功能,在掃描后的點云中設置漫游路徑,可以實現有如真實空間中的漫游效果。通過點云處理軟件自帶的記錄功能,可以將漫游過程錄制成視頻文件,這是虛擬漫游的很好的工具,也有利于作為成果進行保存、宣傳和展示。
1.1情景重現
在楠溪江古村落里,有許多能體現前人對生態資源的利用和人與自然和諧共存的設計理念,這種建筑方法在目前的21世紀生態設計學術界有很高的研究與借鑒價值。比如在古村落里隨處可見的四合院內鋪設的透水磚地。浙南的夏季漫長而燥熱,透水磚地能使地面保持涼爽、清潔、不起塵土。庭院內地面中間微高,兩邊低,雨季時雨水會順勢流入兩旁的陰溝,地面不會積水。磚縫里有可愛的小草擠出,起到防滑的作用,視覺上青石與綠草映襯著,透出清新的氣息。蠻石、青磚、青石板等材料在楠溪江隨處可見。利用豐富的楠溪江地域材料和傳統工藝,不僅降低了成本造價,更多地發揮本地工藝條件的優勢;而且大量使用地域材料,進一步強調了材料本身的質感對比,巧妙利用材料原始肌理所具有的獨特效果和美感形式,使室內空間環境氣氛具有獨到的地域魅力(見圖1)。幾百年前,人們就致力于設計和建造人與自然和諧共存且美學效果極佳的人居環境,這是人類共同的知識財產,作為設計師應盡力將其展示出來。設計師可按古建筑的布置原則將各種歷史構件復原,創造出現代空間的歷史片段和場景,給空間中的體驗者以身臨其境、穿越時空的享受。在江南阿二美食坊餐飲空間設計中,通過對具有地域特色的空間形態、色彩和圖案的運用,就地取材,構成有地域特色的室內空間環境。這種通過地域性室內設計誘導所散發出來的情感體驗,是一種時空場所改變后的再次視覺重現,使體驗者無時無刻地感受到濃烈的地域風情的同時,得到淳樸敦實的心靈感受。這也是基于楠溪江古村落建筑文化的生態室內設計最明顯的設計方法。
1.2元素提煉
楠溪江古村落建筑的裝飾藝術圖案簡潔樸素、自然靈巧,充滿生活氣息。各種形式、各種紋飾的石雕柱礎、木礎和木雕隔扇與斗栱昂頭、各種花紋與人物磚雕照門樓、漏花墻等,都是地域文化藝術的集中寫照(見圖3、圖4)。在室內設計中運用傳統的裝飾圖案元素可豐富設計的內容,深化地域文化內涵。但是,如果只是利用各種中式傳統裝飾圖形圖案來予以表達就會顯得雷同而無意義。比如圖5的作品,乍看美輪美奐,細看卻難免落入堆砌的俗套,華而不實,真正的奢華應該是質佳、大氣的。元素提煉要求設計師運用生態的室內設計手法將具有地域性特征的元素進行分析、概括、吸收和消化,向人們展示出一種具有地域性文化氣息的空間氛圍。許多地域性的元素特征也有可能是繁冗復雜的,不符合現代生態的的設計理念。設計師要理解其深厚的文化涵蘊,懂得取其精華,適當地進行抽象簡化的再創造,使其在傳統的基礎上更具時代特色,表達更有新意的地域文化。
2行為動“象”
中國古代把空間藝術理解為過程藝術,既注重形象的空間完整性,又著重揭示這個完整性的生成過程,寓動于靜,寓時間于空間[3]。空間設計是一個動態的思想過程。一位歷史學家這樣評論貝聿銘設計的美國華盛頓國立美術館東樓(見圖6)的內部景觀:“他展現了誘導訪問者穿越充滿著視覺誘惑和驚奇、如迷宮般悅人景色的專業技能[4]。”貝聿銘探索了在一個空間中的多重視點的理念,在這個空間中的獲得一種既獨立又連續的景觀,其實這就是我們熟知的中國園林的布局和形態的藝術。不同地域的人們生活習性不同,呈現的空間結構和布局也不同,室內空間布局也就具有明顯的地域性特征。楠溪江古村落建筑的空間布局帶有明顯的地域人文特征,有著簡明的組織規律,庭院前后串連,層層遞進,這是中國封建社會“長幼有序,內外有別”的思想意識的產物(見圖7)。浙南地區人民性格含蓄婉約,這種布局適合地域人民的精神需求,也具備較高的心理舒適度。溫州萬和•豪生大酒店的整體空間布局借鑒了這種手法(見圖8),從前庭穿過隔音門和隔塵門后進入豁然開朗的大堂,南面的玻璃幕墻,保證了大堂的日間自然采光,節約能源。經過左右兩個小門,來到中庭,中庭光線幽暗靜逸、氣氛與大堂截然不同。中庭的中央是一座玲瓏剔透的亭榭,體現鮮明的浙南地域建筑形態,但采用現代建筑裝飾材料和技術(見圖9):小亭的柱子和梁采用黑色烤漆玻璃包面,四周用鋼化玻璃進行圍合。小亭的四角有四個青石地燈,整個中庭幾乎只靠這四個地燈進行照明,體現設計師的節能理念。中庭與露天的后院用玻璃門隔開,后院從整體建筑結構的角度來說是個天井,設計成露天的休閑茶吧,中間是個自然蓄水的月牙形水池(見圖10);后院的西面又是一個獨立的別苑。前庭、大廳、中庭、后院,層次分明,每一次空間的切換,呈現給人們不同情趣的景象,不斷給人新的驚喜。
3意境意“象”
中國古典藝術是以“意境”為核心,以“意象”為紐帶,以藝術符號為表現形式的生命體現。中國古典藝術的代表詩歌和繪畫,都不約而同地把“意境”作為最高審美范疇。所謂“意境”,就是藝術家借助于藝術符號,通過不同意象的聚合而生成的一種新質。地域文化的精神呈現屬于更高的層次,要求設計師在對地域文化深刻理解的基礎上吸收精髓,在精神上給人以似曾相識的親切感,重在其神。這種精神意境的表達是努力地給空間體驗者以更積極的方式來參與其中,勾起他們的主觀感受。這種手法在室內設計中更側重于精神性,體現出歷史場所不一,情感依舊延續的特點。表現手法的具體運用也很講究,可以用傳統的建筑方式和現代的材料來表現;也可以用傳統的設計理念結合現代的處理手法綜合表現。總之,需要融合各種要素經過認真思考反復推敲,抽象化提煉并加以運用,以形寫神,猶如石濤在繪畫中所言:不似之似似之。重在其內而勿以為外,重在其神而勿以為形。在室內設計中應該強調對本土地域文化精華的吸收與提煉,讓濃郁文化元素與鮮明時代氣息有機結合。沒有對地域文化的深入挖掘,不考慮文脈、地域環境、多元化就無法體現出時代性,也就創造不出適合體驗者的情感空間。如圖11所示,是一家將中國傳統茶文化和中國特色美食融合為一體的全新時尚餐飲店,不僅提供傳統意義上的味覺享受,更體現一種精致生活的質量追求。空間設計沒有繁雜的形式語言,只有低調而恰當的色彩和簡化的格子窗花,創造了一個寫意的中式空間,一副欲言又止的動人,卻是可以讓人深刻感受到的,此即意境。意境是一種物我交融的狀態,在情景合一中所產生的美感,是通過人們的聯想、想象等一系列心理活動獲得的。室內設計作品所追求的藝術境界是通過所裝飾的空間環境的啟示和誘導,獲得更為深刻的心靈感受。如圖12,蘭亭別院餐廳設計中提煉了地域性傳統圖案竹子為藝術符號,采用簡約的表現手法和現代的裝飾材料,用現代的裝飾技術將竹子圖形印制在綠色環保的材質——麻布上,并在過道上排列了方型的石塊,自然聯想到清新竹林,汀步流水,體現設計師對高古文人雅士的精神認同,營造了一個極富地域性特色的綠色餐飲空間。竹本清秀雅致,古人又賦予它高節亮麗的清高品行,引發人們對它所象征的精神的思考和向往,在情感上產生共鳴。大自然的原始和純凈,在這里以現代人的視角,營造了一個不同于外界的世外桃源,使人的心情也寧靜下來,符合現代都市人暫避喧囂、心靈安逸的需求。
二、綠色建筑材料對城市生態環境保護發展的必要性
1、建筑材料發展趨勢的影響
隨著全球經濟發展不斷提高,越來越多的人意識到綠色建筑材料的重要性,強調了健康、環保的必要性,著力研究利用少量自然資源、降低環境污染的良性建筑材料,為保證人與資源環境和諧發展做后盾。因此,人們在建設城市文化時應當不斷思考和反思使用建筑的科學性和合理性,從而使建筑材料在生產過程、使用過程和再生過程中造成的環境負荷與材料性能相協調。研究和使用綠色建筑材料是為了使人們在生存發展中減輕對生態環境造成的符合,致力創造綠色建筑文化,進而體現人與自然和諧發展的精神。
2、經濟、資源可持續發展的需要
二十一世紀的人類面臨著資源、人口、土地。環境等各個方面的壓力,為了協調保護環境與利用資源之間的關系,人類需要良性建筑物創造綠色建筑文化。因此,研究和使用綠色建筑材料和設計建造人們事宜生活的生態環境受到了強烈的關注和重視。結合我國的市場經濟發展以及我國居民的需求來看,利用高新提高建筑材料的性價比,促進建筑材料產品的更新換代,研究和使用綠色建筑材料能夠滿足經濟可持續發展的需求。
3、滿足建筑材料與環境的適應性需要
我國的建筑工業發展自改革開放以后一直持續了資源消耗高、成本投入高、能源消耗高、污染指數高的“四高”路線,傳統建筑材料對使用性能的極度追求和建筑材料與環境適應性的嚴重忽視是導致我國工業發展還嚴重依賴于水泥、玻璃、陶瓷、塑料等材料。由于我國的傳統建筑材料一般都具有較強的針對性,主要針對特別的場合進行研究開發,使得建筑材料具備多樣性,因此無法對建筑材料回收和再利用,長期使用傳統建筑材料使得環境協調性較差,并且不能以少數綠色建筑材料取代大量傳統建筑材料。因此,在今后的建筑設計、建筑材料設計和生產過程中應當更加注重生態環境問題,必須著重保護生態環境平衡,減輕使用傳統建筑材料給生態環境帶來的負荷,協調建筑材料與環境之間的關系。
三、綠色建筑材料在綠色建筑文化中的應用及重要作用
我國雖然資源占有總量位居世界前茅,但是資源人均占相對較為貧乏,因此,對節能環保的綠色建筑材料的需求相對較高。目前,我國已經在綠色環保節能建筑材料中取得了不菲成績。
1、綠色建筑材料的應用
(1)新型墻體材料
墻體材料是建筑材料中的重要組成部分,必須以建材綠色化為主導,合理利用有限的資源,將保護土地和環境相結合,通過限制粘土磚、優化墻體材料,使其有利于生態平衡。技能符合國家的政策要求,又能改善建筑物的使用功能。堅持因地制宜、綜合利廢的原則,充分利用本地資源,綜合利用工農業廢渣等生產墻體材料。
(2)保溫隔熱材料
我國大部分地區采用的保溫節能墻體可以最大程度地減小墻體的傳熱活動,外墻的傳熱活動比例較大,墻體保溫根據保溫層的不同位置進行劃分為外墻外保溫、外墻內保溫、中空夾心復合墻體保溫。目前,我國的外墻保溫技術得到了快速發展,成為了節能建筑材料中的重點。
2、綠色建筑材料對建筑發展有主導作用
綠色建筑材料是建筑安全、健康的基礎,采取先進的生產技術,減少天然資源和能源的使用,增加對工農業、城市固態廢棄物加工生產的無污染、無毒害、無放射性、可回收循環使用、有利于保護人體健康和環境的健康材料是保障綠色建筑文化的基礎。隨著政府部門對綠色建筑材料的重視程度日益增大,綠色文化在社會發展中的地位呈不斷上升的趨勢,各級政府為了響應社會對綠色建筑產品需求的呼聲,制定了相應的建筑環境安全建設的發展規劃,以此滿足人們對綠色建筑文化的需要。
一建筑學的“非”進化性脫胎于自然科學的進化論從它拓寬疆土的一開始就受到頑強“狙擊”,在藝術和宗教領域更是如此。的確,宗教排斥變異,藝術以變異求存,藝術領域不存在穩定的、明確的價值觀,在不同的藝術形式和藝術風格之間我們通常難斷優劣。藝術和宗教都顯現出某種“非”進化性,這是進化論介入建筑學的一個難點。然而,這其中又有所區別。宗教在它的體系成熟之后就保持著超常的恒定,而藝術在創新過程中不斷建構著自己的系統。因此,如果說宗教不具有進化性的話,對藝術我們就不應妄言了。更何況,建筑學兼備科學與藝術兩類學科的特點。“建筑學非進化性”還來源于“進化”與“進步”這兩種概念的混淆。“進步”概念源于亞里士多德,它斷言萬事萬物向著自我完美的或是由低級向高級的方向發展,這是一種典型的“目的論”。由于它不能解釋創造力的來源,現代科學已拋棄了目的論。嚴謹的生物學者十分注意區分“進化”與“進步”概念的不同含義。這啟示我們,建筑上的每一次“變化”都昭示著新事物的出現,但這并不意味它更高級。比如說,我們很難說現代主義建筑就比古典主義建筑高級,只能說它在某些功能方面更加適合于現代生活方式的要求。我們也很難說解構主義建筑思想比現代派建筑思想更加高級,也只能說他更加適合于當代大眾心理的需求。因此,如果說在生物學上“進化”與“進步”的概念可能重疊的話,在建筑學上的進化概念就不一定具有進步的含義了。
二軟、硬結構模型對設計思維的啟示!模型的思想廣義進化倚重的模型策略針對的是機器工作的創造性問題,它使用了一些“地形圖模型”、“軟、硬結構模型”等理論模型的方法對許多自然或文化現象作出了有益的探討。它希望這些以進化論為基礎的模型能代替以“符號主義”和“連接主義”為基礎的機器模型,從而創造人工智能,實現人機對話。這種研究方法值得我們借鑒。樹立模型分析的方法對于建筑學這種帶有模糊判斷性質的學科來說,不失為一種良好的分析方法。它不僅使我們的分析過程更加直觀,還可以通過定量的數據得出更加明確的結論,并用以指導創造性的設計實踐工作。"軟、硬結構模型趙南元先生在《認知科學與廣義進化論》中提出的軟、硬結構理論的基本思路是:在人的認知過程和社會科學中存在著“自舉”現象,即前一級的成果對后一級的成果有制約作用,它們是“自我表述系統”(圖!)。自我表述系統必須包括相互作用的軟、硬兩部分結構,其中,硬結構保證系統的存在,軟結構在硬結構支持下對硬結構進行建構,完成系統的自舉。使用這個概念可以對建筑設計思維過程作出理性的分析#!$。建筑師思維中存在著軟、硬結構。建筑師頭腦中的知識體系是硬結構,建筑師在學習或與外界時接觸得到的新思維可以視作軟結構。軟結構不斷產生新的設計思想,進而優化其知識結構。而硬結構在領會和捕捉新思想上至關重要。建筑師的成功與否視乎軟硬結構關系的均衡性。在建筑創作過程中,建筑師通過草圖表達思索的軌跡,當其從紛亂的線條中選擇出合適的線條時,就完成了一次創造過程。
其后,經歷過多次類似的過程,在建筑師的筆下產生出數種甚至許許多多種解決問題的方式和建筑形象。之后,經過一次又一次的選擇,選擇范圍大大縮小,直至最后確定針對特定過程給出的答案。建筑師在設計作品時,常常出于建筑師的職業心,反復勾畫,也就是為了給自己多幾種選擇,以便優化設計方案(圖")。我們在進行項目操作時使用的也是軟、硬作用機制。方案招投標或方案咨詢階段是項目操作的軟結構階段,經過評標,根據專家或業主綜合的價值判斷,決定某個方案或結合某幾個方案的過程就是項目設計的硬化過程。軟結構階段的思維活動帶有相當程度的發散性,在這個階段非理性的思維模式占主導地位,而后期的判斷決定過程則是理性思維的結果。因此,可以認為一個設計的好壞是由理性與非理性思維協同作用的結果(圖)。關于評價評價即價值評判。《辭海》對評價的解釋為:“泛指衡量任務或事物的價值。”評價包括評價主體和評價客體兩個方面。在建筑設計中,主體指的是設計師、業主、城市管理部門等對設計有需要的人,而客體則指設計目標、策略和圖形成果等。設計過程本質上就是不斷進行評價的過程。評價在軟、硬結構模型中起到的是中介作用。在以“求異”為任務的創造性活動中,正確完善的評價活動是“硬化”過程的推動力。因此,廣義進化理論的核心是其價值理論體系。
“進化離不開變異與選擇,而選擇離不開評價,如果沒有一個具有客觀性的價值理論體系,進化論向生物學領域以外進行推廣是缺乏理論基礎的。”廣義進化關于“負價值”的理論對我們的認知思維帶有宏觀的指導意義。在這里涉及到“復合地形圖模型”的概念。“地形圖”是生物與社會進化現象的一種形象化模型,它是由空間和時間要素構成的四維體系。而“復合地形圖模型”則是大小兩個系統的地形圖的疊加。由于價值觀是向量而地形圖卻是非線性的超曲面,與地形圖下降梯度一致的價值觀,在超過臨界點之后必定成為“負價值”。而且,負價值的自我保持性越強,系統越有“逃離”的危險,從而使系統崩潰。例如,從生存競爭的角度出發的價值觀是“生育人口”,但是超過一定數量,也會造成人類的生存危機。因此這時“生育人口”就成了“負價值”。在建筑上,思維評價中的負價值主要是由評價主體之間的不均衡性造成的。在設計師、業主或其他相關人員之間存在著明顯的制約性,它們有各自不同的價值觀,一個好的價值取向也只是在各方價值保持平衡下才有意義,任何一方的獨斷專行都會導致設計的失敗。因此,設計師作為協調性的評判主體應發揮主動性。
三建筑現象的廣義進化思考典型江南水道空間的模式由以下因素構成:橋、水道、建筑界面、人的活動方式、尺度。現代生活方式使“建筑界面”、“人的活動方式”和“尺度”這三種因素已發生了變化,因此現在我們不可能再期望簡單地通過開河和架橋來獲得什么“水鄉風情”。同樣的情形體現在“嶺南騎樓街”模式的演變中。人的活動和合適的尺度感是近代騎樓街空間形態的模式語言。在當代城市中心區的改造建設中,我們采取的常常是一種錯誤的策略:拆除古建筑、拓寬道路、建沿街高層建筑。為了給大拆大建、破壞文脈尋找出路,騎樓文化被表達為沿街底層(或二層)架空的非連續走廊。事實上,我們很難在失去尺度的騎樓和高聳入云的摩天大廈前找到城市的歷史印象。以上例子表明,傳統的審美律在很多情況下已不再適用了,社會生活環境賦予了建筑文化新的選擇壓力。
現代建筑中“以人為本”已逝去,過多地去討論功能空間人性化也已成了多余,因為這些東西在浪滔之后已經深深賦予建筑本身。中國加入世貿后,給建筑創作帶來了新的機遇,也帶來了新的挑戰,世界經濟的全球化,使地域化的問題也日益突出。
1地域文化精神
1.1地域文化的內涵
爾今,在當代建筑理論出現頻率最高的字眼莫過于“地域性”和“文化性”,其實簡單地說這兩者本身就是統一的概念,本不需要將它割裂開來分析又分析。一句話,地域差異只談文化差異。在特定的地域氣候和歷史條件下產生的文化是多元化的,是符合當時當地民族特性的,因此,長期以來,必然形成特定地域的特定文化,這樣的結果就會產生不同的地域和民族在生活方式、審美標準和價值取向上是不盡相同的,建筑文化也是普遍遵循這個規律的。
1.2地域文化的外延
既是文化就會屬于精神文明的范疇,地域文化也是如此,看不見摸不著,又實實在在存在于每個人的心里,本身具有抽象性,因此,人們只能去理解它,體會它。
從更深層來談,“文化”是為人們所接受且深深影響著人們行為的,單就廣泛的人群而言,建筑審美也會因地域文化的差異而有所不同。為什么有些建筑是“公認”優秀的,這不僅僅靠建筑界人士就可以評判定位,最主要的還靠群眾,尤其是那些每天抬頭可看見或者與之密切聯系的人們。
有人不禁會問:那他們對其有何標準呢?其實在每個人的心中都會有一種審美觀念,一種不是與生俱來但又需要深厚的地域文化底蘊的精神,會“指引”著他們,“影響”著他們。另一方面,建筑是服務于群眾的,因此,優秀的建筑必然需要與“人群”產生共鳴,能夠在精神上引起他們的感悟,激發他們一tl,靈深處的情感。因此,優秀的建筑同樣應該具備一種地域文化精神。這就是地域文化外延,既存在于人們心底,又表達在建筑中的一種精神。
2建筑性格
通常在談論一個人的時候,常常會說他是否有性格,有怎樣的性格,或靦腆或大方,或開朗或沉悶。建筑也同樣具有人的這些特征,或富有情感,或冷若冰霜。
建筑性格與建筑個性是完全不同的兩個概念。建筑個性是講求另類,構思新穎大膽,而建筑性格主要是說它內在的本質,有內涵、有品質,能夠給人親切感和深厚韻味的。然而這些正是當代身邊建筑最缺乏的東西。
對于每個建筑作品,當他能夠完整地實現矗立在你眼前的時候,它就可以擁有語言了,與周圍的人群產生交流,是否能為人們所認可接受,那就看它的性格是否與人們的性格一致。
3地域文化精神與建筑性格
3.1感悟
中國的木構架的幾千年的演變發展,在世人堪稱是神化,而延續到今天,它卻成了在眾多建筑師看來是“落后產物”的敷生物種而妄自菲薄起來。更有些建筑師以為拼湊幾個天井蓋幾個大屋頂就使建筑具有了民族性、地域性。這些簡單、庸俗的東西,就這樣充斥著人們的生活。
很熟悉的日本文化,它的發展多是借鑒于中國,作為代表其建筑特點的“神化”建筑,以木構架和兩坡懸山為特征,具有洗練簡約的優雅的灑脫;再看日本的“枯山水坪庭”,也是將中國禪宗和中國造園藝術精神揉合,形成了獨特的風格。上海金茂大廈是美國人設計的,汲取了中國古塔的神韻,不是簡單的模仿,沒有玻璃瓦,沒有風鈴但整個建筑卻十分具有中國文化的神韻。
所有這些例子,都足以使那些標榜“地域性”、“文化性”的仿古或復古建筑相形見拙。
3.2呼喚
經濟全球化帶來巨大經濟財富,同時也失去了許多寶貴的文化財富。西方文化的滲透和wto的加入,外來的建筑文化更是充斥著整個建筑市場,“國家歌劇院”、“國家電視臺”、“鳥巢體育中心”,以北京為首的,本是中國政治文化中心和歷史名城,現在竟成了國外“知名”建筑師們的試驗基地與練兵場。不禁會問,我國的本土建筑師哪去了?