建筑設(shè)計(jì)必須遵循自然辯證法

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摘要： 建筑設(shè)計(jì)可以“模糊”嗎？ 人是兼具感性和理性的復(fù)雜體，所有建筑的誕生及使用都是由人類完成，其規(guī)劃、設(shè)計(jì)、審美、消費(fèi)以及感知的一系列過程所涉及的諸多評判的標(biāo)準(zhǔn)都不是簡單的是或非可以絕對劃歸的，很多事情并不是非白即黑或0、1原理。

　　關(guān)鍵詞： 建筑設(shè)計(jì) 自然辯證法 模糊

　　兼具感性和理性的復(fù)雜體，所有建筑的誕生及使用都是由人類完成，其規(guī)劃、設(shè)計(jì)、審美、消費(fèi)以及感知的一系列過程所涉及的諸多評判的標(biāo)準(zhǔn)都不是簡單的是或非可以絕對劃歸的，很多事情并不是非白即黑或0、 1原理。在建筑設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，定位一個(gè)建筑作品的優(yōu)秀與否，這個(gè)評判和下結(jié)論的過程本身就是一個(gè)灰色的概念，好或不好都是相對而言，是通過運(yùn)用一系列的標(biāo)準(zhǔn)或尺寸來進(jìn)行衡量和評判。比如紅色，可以包括淺紅、桃紅、深紅、大紅……設(shè)計(jì)中碰到的大量問題都是這樣非絕對概念的灰色問題，或者定義為模糊的問題。

　　“模糊數(shù)學(xué)”理論的產(chǎn)生為分析模糊現(xiàn)象提供了一個(gè)有力的工具。1965 年，美國控制論專家、數(shù)學(xué)家L.A查德（L.A.Zadeh）教授發(fā)表了題為《模糊集合論》（《Fuzzy Sets》）的論文，標(biāo)志著這門學(xué)科的誕生。它以精確數(shù)學(xué)集合論為基礎(chǔ)，提出用“模糊集合”作為表現(xiàn)模糊事物的數(shù)學(xué)模型。在模糊集合中，給定范圍內(nèi)元素對它的隸屬關(guān)系不一定只有“是”或“否”兩種情況，而是用介于0和1之間的實(shí)數(shù)來表示隸屬程度，還存在中間過渡狀態(tài)，當(dāng)隸屬于0和1之間值時(shí)，就是模糊集合。很多模糊現(xiàn)象其實(shí)都是靠著“度”這個(gè)概念來區(qū)分，過之或不及，黑或白，都是一種相對界定，有一個(gè)過渡過程。比如酸堿度以數(shù)字化0～14的PH值來表示，達(dá)到7以上為堿性，7以下則是酸性，等于7時(shí)呈中性，在其間不同的取值點(diǎn)上則定義出不同的強(qiáng)度：比較酸、特別酸、很酸，或微堿、強(qiáng)堿……（詳細(xì)分析涉及到模糊數(shù)學(xué)理論中集合論、模糊邏輯等相關(guān)專業(yè)知識，在此不予論述）。建筑設(shè)計(jì)里也提到可靠性、可靠度的概念，引入概率進(jìn)行分析，任何房子都不可能永遠(yuǎn)不倒，只能保證在常規(guī)定義多少年的使用期內(nèi)，是安全的，所謂安全也就是97.73％的不失效概率。建筑規(guī)劃及設(shè)計(jì)作為系統(tǒng)工程，其間涵蓋有大量的模糊現(xiàn)象，諸如地段區(qū)域的功能劃分合理性研究、各種受力面最大或最小承重值的取定、以及空間效果上高與低、寬敞與否、設(shè)計(jì)風(fēng)格上古典與現(xiàn)代等等這樣一些對立的概念的運(yùn)用，都沒有絕對分明的界限。而運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)則可以把這些模糊問題引入數(shù)學(xué)模型中進(jìn)行可操作性處理，L.A.查德采用模糊集合理論來建立模糊語言的數(shù)學(xué)模型，就是把人類語言和思維過程提煉成數(shù)學(xué)模型，使其數(shù)量化、形式化。

　　隨著科學(xué)知識的進(jìn)步諸如模糊數(shù)學(xué)的產(chǎn)生與運(yùn)用，人們在實(shí)踐過程中認(rèn)識到，建筑設(shè)計(jì)實(shí)際上是可以“模糊”的。在處理很多灰色問題時(shí)，通過運(yùn)用相應(yīng)評析體系，可以對建筑設(shè)計(jì)加以衡量并作出最終評判，典型的如組織專家組進(jìn)行考核。一個(gè)建筑的好或壞，都要考慮很多因素，包括外觀、室內(nèi)的風(fēng)格定位、各功能空間的布局劃分、空間利用的實(shí)用效果等等，對各種對象和目標(biāo)用相對確切的語言進(jìn)行表述，設(shè)計(jì)指標(biāo)體系，建立數(shù)學(xué)模型，得出綜合評價(jià)。

　　比如評判一個(gè)房子整體功能的好與差，評判對象：臥室、客廳、廚房、衛(wèi)浴間、衣櫥；功能評判分成五級標(biāo)準(zhǔn)：好、比較好、一般、較差、很差

　　據(jù)此可以建立關(guān)系矩陣：建筑設(shè)計(jì)以及日常生活里很多事物的差異在中間過渡中的不分明性，都是其本身客觀存在的一種特性，人們在認(rèn)識過程中，需要真實(shí)地反映這種客觀性，辨證地看待，才是真正接近科學(xué)意義上的“精確”。所謂建筑設(shè)計(jì)的評價(jià)可以“模糊”，亦是這種相對概念。當(dāng)然，模糊數(shù)學(xué)在建筑學(xué)上的運(yùn)用滲透，也不能僅作為一個(gè)概念或者一種理論被機(jī)械地套用，而是應(yīng)該作為處理設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)問題的一種方法，與其建立富有成效的關(guān)系。最近這些年，許多科學(xué)家已建立了模糊評價(jià)體系用于建筑設(shè)計(jì)的評價(jià)。

　　建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)作過程，完成一件設(shè)計(jì)作品需要遵循一定的設(shè)計(jì)理論。近幾十年來，人們在利用和改造自然的過程中，建筑事業(yè)取得了飛速的發(fā)展，人們在得到收益的同時(shí)，也為建筑事業(yè)對人類自然環(huán)境的破壞而憂心忡忡。

　　自然辯證法是關(guān)于自然界和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律以及人類認(rèn)識自然和改造自然的一般方法的科學(xué)，其研究目的就是為了合理地處理人與自然的矛盾。建筑設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的實(shí)踐活動(dòng)，必然要遵循自然辯證法。系統(tǒng)觀、科學(xué)技術(shù)觀和創(chuàng)新觀是自然辯證法的重要組成部分，在建筑設(shè)計(jì)中體現(xiàn)這三方面內(nèi)容必然有對建筑設(shè)計(jì)有所啟示。

　　系統(tǒng)觀

　　現(xiàn)代系統(tǒng)觀認(rèn)為，事物的普遍聯(lián)系和永恒運(yùn)動(dòng)是一個(gè)總體過程，要全面地把握和控制對象，綜合地探索系統(tǒng)中要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)的相互作用和變化規(guī)律，把握住對象的內(nèi)、外環(huán)境的關(guān)系，以便有效地認(rèn)識和改造對象。

　　在建筑設(shè)計(jì)中不僅要處理好建筑內(nèi)部各要素的關(guān)系，而且在處理好建筑與外部要素和環(huán)境的關(guān)系。建筑內(nèi)部各要素包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、建筑物理、建筑材料和建筑施工等，一個(gè)建筑設(shè)計(jì)只有符合滿足上述要素的要求，才能滿足一般的使用功能。但今天的建筑設(shè)計(jì)已不單單是一幢建筑的實(shí)用、美觀和經(jīng)濟(jì)的問題，它還要涉及到社會學(xué)、生態(tài)學(xué)、心理學(xué)、歷史學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和環(huán)境學(xué)等多門學(xué)科。即建筑設(shè)計(jì)不僅要滿足為人使用的基本功能外，還要體現(xiàn)建筑的時(shí)代性、地域性和文化性。在今天“以人為本”的設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，在一個(gè)強(qiáng)調(diào)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的年代，人們已經(jīng)不滿足居住在一個(gè)個(gè)孤立的、毫無生機(jī)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，而是要居住在與自然環(huán)境和社會環(huán)境相協(xié)調(diào)、相統(tǒng)一的綠色建筑體系內(nèi)。這就要求建筑師在進(jìn)行設(shè)計(jì)中必須有綜合思維的能力，在錯(cuò)綜復(fù)雜的諸因素中，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面[2].一個(gè)建筑的設(shè)計(jì)過程也就是一個(gè)不斷解決問題的過程，建筑師只有解決好各階段的問題，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)健康、安全、高效、節(jié)能、方便、舒適和可持續(xù)發(fā)展的人居環(huán)境。

　　在當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)觀主要體現(xiàn)在生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)，也就是指建筑與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的建筑樣式，即要求在建筑設(shè)計(jì)中充分考慮環(huán)境保護(hù)的需要，使建筑物不僅有效地滿足各種使用功能的同時(shí)，還要符合環(huán)境保護(hù)的要求。這其中好的范例是清華大學(xué)超低能耗樓的設(shè)計(jì)。該樓位于清華大學(xué)校園東區(qū)，建筑地下1層，地上4層，總建筑面積2930m².該樓的設(shè)計(jì)盡可能減少一次性消耗能源，降低對外界環(huán)境的污染。該建筑結(jié)構(gòu)體系采用鋼結(jié)構(gòu)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)開放性，過濾性；室內(nèi)環(huán)境采用自然采光和自然通風(fēng)，能源采用太陽能和天然氣相結(jié)合的方式，從而為使用者提供和諧的工作空間。并在此基礎(chǔ)上，開展各項(xiàng)與生態(tài)建筑有關(guān)的研究，示范先進(jìn)的生態(tài)建筑技術(shù)。

　　科學(xué)技術(shù)觀

　　科學(xué)技術(shù)是人類認(rèn)識自然、改造自然的工具，是第一生產(chǎn)力，可以幫助人類不斷創(chuàng)造出光輝的物質(zhì)文明和精神文明?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，必然給建筑設(shè)計(jì)帶來新的設(shè)計(jì)理念和思想?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)必然要滿足科學(xué)技術(shù)觀的要求，在當(dāng)前設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

　　一是智能建筑的設(shè)計(jì)思想。智能建筑目前尚無統(tǒng)一定義，但其核心思想是系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)[3].它包括有辦公自動(dòng)化（Office Automation，縮寫OA）系統(tǒng)，即利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷使人的部分辦公業(yè)務(wù)活動(dòng)物化于人以外的各種設(shè)備中，并由這些設(shè)備與辦公人員構(gòu)成人機(jī)信息處理系統(tǒng)；通信自動(dòng)化（Communication Automation，縮寫CA）系統(tǒng)，即在智能建筑中可以迅速進(jìn)行各種圖像、文字、語音及數(shù)據(jù)的通信；建筑物自動(dòng)化（Building Automation，縮寫B(tài)A）系統(tǒng)，即以中央計(jì)算機(jī)為核心，對建筑物的設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和管理。建筑自動(dòng)化系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是建筑節(jié)能技術(shù)，這是自能源危機(jī)出現(xiàn)后在建筑領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的設(shè)計(jì)大趨勢，節(jié)能設(shè)計(jì)通過對建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、環(huán)境控制、能源系統(tǒng)和自控測量等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到節(jié)約能源，使建筑在各種自然環(huán)境下處于一種超低耗能的狀態(tài)。以上三個(gè)系統(tǒng)在智能建筑中由系統(tǒng)集成中心（System Integrated Center，縮寫SCI）統(tǒng)一綜合管理。

　　清華大學(xué)超低能耗樓同樣很好地體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)觀在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。作為科研基地，該樓匯集了多種國內(nèi)外最新的科研成果。僅以該樓的自控測量方案設(shè)計(jì)為例來說，它在設(shè)計(jì)中考慮了根據(jù)環(huán)境的變化調(diào)節(jié)建筑物各部位的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)建筑智能化控制和實(shí)時(shí)測量的效果。該樓的控制系統(tǒng)可以自動(dòng)采集各室外測點(diǎn)的日照情況，根據(jù)不同的朝向方位調(diào)節(jié)遮陽板百葉的狀態(tài)以減少熱負(fù)荷；采集室外氣象參數(shù)，決定外窗的開啟狀態(tài)和熱壓通風(fēng)豎井的開啟狀態(tài)；另外還可以控制建筑中采光系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)等工作狀態(tài)。

　　科學(xué)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的另一個(gè)體現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)革命所引發(fā)的變化莫大于計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異。作為較早應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)，三維制作軟件的發(fā)展無疑給建筑設(shè)計(jì)帶來了更大的想象和表現(xiàn)空間。當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)早已不只是要求畫出平面圖的時(shí)代，而是要求有直觀的效果圖，甚至要求有虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)。建筑效果圖是建筑師展示其作品的設(shè)計(jì)意圖、空間環(huán)境、色彩效果與材質(zhì)感的一種重要方式；而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以使用戶能夠在吸收多種信息后，達(dá)到身臨其境的效果。計(jì)算機(jī)技術(shù)以其簡單易用、易修改，可重用、準(zhǔn)確真實(shí)和易存儲傳輸?shù)奶攸c(diǎn)已經(jīng)成了建筑設(shè)計(jì)中不可或缺的重要工具。

　　創(chuàng)新觀

　　創(chuàng)新是社會前進(jìn)發(fā)展中的永恒主題。毛澤東同志曾精辟地指出：“人類總是不斷發(fā)展的，自然界也是不斷發(fā)展的，永遠(yuǎn)不會停止在一個(gè)水平上。因此，人類總得不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)”。江澤民同志也在十六大報(bào)告中指出：“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂”。

　　我國改革開放以來，給建筑業(yè)帶來了難得的機(jī)遇，并取得了宏大的成績，但是在“全球化”思想的影響下，給人一種千街一調(diào)、百城一色的感覺，因此建筑設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)新，需要營造中國特色的現(xiàn)代建筑。創(chuàng)新的過程，正如英國心理學(xué)家沃勒斯在《思考的藝術(shù)》中指出需要一個(gè)準(zhǔn)備的過程，即收集資料的過程，包括古今中外的優(yōu)秀設(shè)計(jì)思想以及從別人的經(jīng)驗(yàn)中獲取的知識和啟示，在此基礎(chǔ)上加以分析，經(jīng)過一個(gè)去粗取精和去偽存真的過程，形成自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格。建筑設(shè)計(jì)是一件艱辛而復(fù)雜的智力勞動(dòng)，一項(xiàng)優(yōu)秀的建筑作品的誕生要求建筑師有全面的設(shè)計(jì)知識、扎實(shí)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和豐富的想象力。建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)新過程，決非直接搬用國外的設(shè)計(jì)作品，而是一個(gè)不斷要否定自我、修正自我、完善自我的過程。一個(gè)有特色的建筑往往就建立在巧妙地解決了許多難點(diǎn)的基礎(chǔ)上[4]，而一個(gè)有特色的建筑即有創(chuàng)新意識的建筑往往就會得到大家的欣賞。

　　建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)新不僅可以體現(xiàn)在建筑外形中，也可以體現(xiàn)在建筑技術(shù)中。在清華大學(xué)超低能耗樓設(shè)計(jì)中就有多處創(chuàng)新之處，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包含了生態(tài)艙的設(shè)計(jì)、相變蓄熱地板的設(shè)計(jì)、植被屋面的設(shè)計(jì)及各種幕墻的設(shè)計(jì)。其中的生態(tài)艙位于建筑物一層北部，將綠色植物引入室內(nèi)，創(chuàng)造性地在建筑內(nèi)部增加了與自然接觸的人性化空間，并且也可以在一定程度上改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。能源主要采用太陽能和天然氣，將這些天然能源轉(zhuǎn)化為電能和熱能，減少了動(dòng)力電的使用。

　　結(jié)語

　　建筑設(shè)計(jì)必須遵循自然辯證法，建筑師應(yīng)學(xué)習(xí)自然辯證法，提高自己的哲學(xué)素養(yǎng)和人文素質(zhì)，進(jìn)一步樹立辯證唯物主義的世界觀，掌握和運(yùn)用科學(xué)的思維工具去探索建筑與環(huán)境的內(nèi)在自然規(guī)律。在建筑設(shè)計(jì)中要把握系統(tǒng)觀，體現(xiàn)科技觀，富有創(chuàng)新觀，只有這樣才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的建筑作品。