建筑設(shè)計必須遵循自然辯證法

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摘要： 建筑設(shè)計可以“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、審美、消費以及感知的一系列過程所涉及的諸多評判的標準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 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、審美、消費以及感知的一系列過程所涉及的諸多評判的標準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)計的實踐中，定位一個建筑作品的優(yōu)秀與否，這個評判和下結(jié)論的過程本身就是一個灰色的概念，好或不好都是相對而言，是通過運用一系列的標準或尺寸來進行衡量和評判。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，就是模糊集合。很多模糊現(xiàn)象其實都是靠著“度”這個概念來區(qū)分，過之或不及，黑或白，都是一種相對界定，有一個過渡過程。比如酸堿度以數(shù)字化0～14的PH值來表示，達到7以上為堿性，7以下則是酸性，等于7時呈中性，在其間不同的取值點上則定義出不同的強度：比較酸、特別酸、很酸，或微堿、強堿……（詳細分析涉及到模糊數(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)計里也提到可靠性、可靠度的概念，引入概率進行分析，任何房子都不可能永遠不倒，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)計風(fēng)格上古典與現(xiàn)代等等這樣一些對立的概念的運用，都沒有絕對分明的界限。而運用模糊數(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)知識的進步諸如模糊數(shù)學(xué)的產(chǎn)生與運用，人們在實踐過程中認識到，建筑設(shè)計實際上是可以“模糊”的。在處理很多灰色問題時，通過運用相應(yīng)評析體系，可以對建筑設(shè)計加以衡量并作出最終評判，典型的如組織專家組進行考核。一個建筑的好或壞，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、空間利用的實用效果等等，對各種對象和目標用相對確切的語言進行表述，設(shè)計指標體系，建立數(shù)學(xué)模型，得出綜合評價。

　　比如評判一個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準：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，人們在認識過程中，需要真實地反映這種客觀性，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)計的評價可以“模糊”，亦是這種相對概念。當(dāng)然，模糊數(shù)學(xué)在建筑學(xué)上的運用滲透，也不能僅作為一個概念或者一種理論被機械地套用，而是應(yīng)該作為處理設(shè)計過程中所出現(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體系用于建筑設(shè)計的評價。

　　建筑設(shè)計是一個創(chuàng)作過程，完成一件設(shè)計作品需要遵循一定的設(shè)計理論。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，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)計作為一項協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的實踐活動，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)計中體現(xiàn)這三方面內(nèi)容必然有對建筑設(shè)計有所啟示。

　　系統(tǒng)觀

　　現(xiàn)代系統(tǒng)觀認為，事物的普遍聯(lián)系和永恒運動是一個總體過程，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，以便有效地認識和改造對象。

　　在建筑設(shè)計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，一個建筑設(shè)計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)計已不單單是一幢建筑的實用、美觀和經(jīng)濟的問題，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)濟學(xué)和環(huán)境學(xué)等多門學(xué)科。即建筑設(shè)計不僅要滿足為人使用的基本功能外，還要體現(xiàn)建筑的時代性、地域性和文化性。在今天“以人為本”的設(shè)計理念指導(dǎo)下，在一個強調(diào)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的年代，人們已經(jīng)不滿足居住在一個個孤立的、毫無生機的鋼筋混凝土結(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行設(shè)計中必須有綜合思維的能力，在錯綜復(fù)雜的諸因素中，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面[2].一個建筑的設(shè)計過程也就是一個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)計出一個健康、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)計系統(tǒng)觀主要體現(xiàn)在生態(tài)建筑的設(shè)計，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)計中充分考慮環(huán)境保護的需要，使建筑物不僅有效地滿足各種使用功能的同時，還要符合環(huán)境保護的要求。這其中好的范例是清華大學(xué)超低能耗樓的設(shè)計。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)，圍護結(jié)構(gòu)強調(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，開展各項與生態(tài)建筑有關(guān)的研究，示范先進的生態(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)計帶來新的設(shè)計理念和思想?，F(xiàn)代建筑設(shè)計必然要滿足科學(xué)技術(shù)觀的要求，在當(dāng)前設(shè)計中主要體現(xiàn)在兩個方面。

　　一是智能建筑的設(shè)計思想。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[3].它包括有辦公自動化（Office Automation，縮寫OA）系統(tǒng)，即利用先進的科學(xué)技術(shù)，不斷使人的部分辦公業(yè)務(wù)活動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)成人機信息處理系統(tǒng)；通信自動化（Communication Automation，縮寫CA）系統(tǒng)，即在智能建筑中可以迅速進行各種圖像、文字、語音及數(shù)據(jù)的通信；建筑物自動化（Building Automation，縮寫B(tài)A）系統(tǒng)，即以中央計算機為核心，對建筑物的設(shè)備運行狀況進行實時控制和管理。建筑自動化系統(tǒng)中的一項重要內(nèi)容就是建筑節(jié)能技術(shù)，這是自能源危機出現(xiàn)后在建筑領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的設(shè)計大趨勢，節(jié)能設(shè)計通過對建筑的圍護結(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)計達到節(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)計中的運用。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)計為例來說，它在設(shè)計中考慮了根據(jù)環(huán)境的變化調(diào)節(jié)建筑物各部位的狀態(tài)，實現(xiàn)建筑智能化控制和實時測量的效果。該樓的控制系統(tǒng)可以自動采集各室外測點的日照情況，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)計中的另一個體現(xiàn)是計算機技術(shù)的應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)革命所引發(fā)的變化莫大于計算機技術(shù)的日新月異。作為較早應(yīng)用計算機技術(shù)的建筑設(shè)計，三維制作軟件的發(fā)展無疑給建筑設(shè)計帶來了更大的想象和表現(xiàn)空間。當(dāng)前的建筑設(shè)計早已不只是要求畫出平面圖的時代，而是要求有直觀的效果圖，甚至要求有虛擬現(xiàn)實的出現(xiàn)。建筑效果圖是建筑師展示其作品的設(shè)計意圖、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)實技術(shù)則可以使用戶能夠在吸收多種信息后，達到身臨其境的效果。計算機技術(shù)以其簡單易用、易修改，可重用、準確真實和易存儲傳輸?shù)奶攸c已經(jīng)成了建筑設(shè)計中不可或缺的重要工具。

　　創(chuàng)新觀

　　創(chuàng)新是社會前進發(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，永遠不會停止在一個水平上。因此，人類總得不斷地總結(jié)經(jīng)驗，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進”。江澤民同志也在十六大報告中指出：“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂”。

　　我國改革開放以來，給建筑業(yè)帶來了難得的機遇，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)計需要創(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)》中指出需要一個準備的過程，即收集資料的過程，包括古今中外的優(yōu)秀設(shè)計思想以及從別人的經(jīng)驗中獲取的知識和啟示，在此基礎(chǔ)上加以分析，經(jīng)過一個去粗取精和去偽存真的過程，形成自己的設(shè)計風(fēng)格。建筑設(shè)計是一件艱辛而復(fù)雜的智力勞動，一項優(yōu)秀的建筑作品的誕生要求建筑師有全面的設(shè)計知識、扎實的設(shè)計基礎(chǔ)和豐富的想象力。建筑設(shè)計的創(chuàng)新過程，決非直接搬用國外的設(shè)計作品，而是一個不斷要否定自我、修正自我、完善自我的過程。一個有特色的建筑往往就建立在巧妙地解決了許多難點的基礎(chǔ)上[4]，而一個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)計中就有多處創(chuàng)新之處，在圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計中包含了生態(tài)艙的設(shè)計、相變蓄熱地板的設(shè)計、植被屋面的設(shè)計及各種幕墻的設(shè)計。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，減少了動力電的使用。

　　結(jié)語

　　建筑設(shè)計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)，進一步樹立辯證唯物主義的世界觀，掌握和運用科學(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。