賈福龍

摘 要：折紙作為一種古老的藝術(shù)形式，在工業(yè)設(shè)計(jì)上早已成為一種常見(jiàn)且實(shí)用的手段，建筑師也從這門傳統(tǒng)手工藝中汲取創(chuàng)作的靈感。折疊的奧秘在于可以把平面的紙張變成空間的結(jié)構(gòu)，給建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)與眾不同的解決思路。本文從折紙的起源出發(fā)，結(jié)合經(jīng)典案例回顧折紙?jiān)诮ㄖO(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用，總結(jié)折紙對(duì)建筑領(lǐng)域的啟發(fā)，并展望數(shù)字化時(shí)代下折紙?jiān)诮ㄖI(lǐng)域的可能性。

關(guān)鍵詞：折紙藝術(shù)；建筑形式；結(jié)構(gòu)；圖案

1 引言

在建筑設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史中，對(duì)使用單張平面材料（例如膠合板、金屬板、塑料板、紙板）直接生成三維形式的嘗試從未停止。將二維材料成型為三維造型這種空間轉(zhuǎn)換的手法在折紙中經(jīng)常用到。因此，對(duì)折紙問(wèn)題的研究為設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中遇到的問(wèn)題提供了一種新的解決方式。隨著對(duì)折紙數(shù)學(xué)原理研究的深入以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使用計(jì)算機(jī)建模模擬折紙過(guò)程、分析結(jié)構(gòu)力學(xué)特性已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，作為建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域一個(gè)重要靈感來(lái)源，折紙已經(jīng)超越單純的美學(xué)追求在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)建筑中扮演重要角色。

2 折紙藝術(shù)的起源與發(fā)展

折紙是紙藝的一部分，即在一張完整的紙張上運(yùn)用翻、轉(zhuǎn)、拉、挑等手法在不發(fā)生剪切、粘合的前提下創(chuàng)造各種三維立體形態(tài)的手工藝。由于文獻(xiàn)和出土文物沒(méi)有確切關(guān)于折紙的記載，所以起源迄今無(wú)從考證，主要有中國(guó)起源說(shuō)、日本起源說(shuō)和西班牙起源說(shuō)三種說(shuō)法。不過(guò)可以確定的是現(xiàn)代折紙起源于日本，在公元1200年左右，日本武士中流行交換一種特殊折法折出的紙花來(lái)證明之間的友誼，之后到了室町幕府時(shí)期（公元1336年）紙成為廉價(jià)品，折紙開(kāi)始流傳到社會(huì)各個(gè)階層并廣泛應(yīng)用于日常生活、婚慶、祭祀活動(dòng)中，并且一直流行到今天。

19世紀(jì)晚期，隨著第一次國(guó)際折紙學(xué)術(shù)會(huì)議在巴黎舉行現(xiàn)代折紙進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。日本折紙藝術(shù)家吉澤章創(chuàng)作出了大量充滿藝術(shù)魅力與創(chuàng)新精神的折紙作品，建立了描述折紙技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，至今仍舊為全世界所通用，被稱為現(xiàn)代折紙藝術(shù)的鼻祖；20世紀(jì)80年代，人們開(kāi)始注意到折紙可以作為一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題被加以研究，1991年，藤田文章提出折紙過(guò)程中的六種基本操作，也稱為折紙幾何公理，之后數(shù)學(xué)家羽鳥(niǎo)公士郎補(bǔ)充了第七條公理，合稱藤田-羽鳥(niǎo)公理；90年代，羅伯特·朗成功將相關(guān)數(shù)學(xué)定理轉(zhuǎn)化成了算法，并基于這些算法開(kāi)發(fā)了商業(yè)軟件，允許人們輸入任何自己心目中想要的形狀，然后電腦會(huì)計(jì)算出為了折出該形狀所需的折痕圖樣；2004年，東京大學(xué)三浦公亮發(fā)明三浦折疊法應(yīng)用于衛(wèi)星太陽(yáng)板的折疊；2013年，東京大學(xué)館知宏教授提出了折疊自由曲面的實(shí)用算法。隨著數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)φ奂堁芯康纳钊?，折紙已?jīng)不僅僅是一門傳統(tǒng)手工藝，成為了一個(gè)有完整理論基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的新學(xué)科。

3 建筑中折紙的應(yīng)用

折紙?jiān)诙鄠€(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，從生活中常見(jiàn)的彈出式立體折紙賀卡到醫(yī)療應(yīng)用，從汽車零部件到航天器的制造，涵蓋數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科。在建筑學(xué)領(lǐng)域，折紙的影響分為兩個(gè)方面：一種是形式上的折疊，即建筑造型模擬折疊的效果；另一種是互動(dòng)式的，即建筑構(gòu)件可以在機(jī)械動(dòng)力的作用下發(fā)生折疊、位移、旋轉(zhuǎn)等從而使得建筑形態(tài)發(fā)生折疊或展開(kāi)的效果。過(guò)去由于技術(shù)條件的制約，建筑師主要從形式上來(lái)模擬折紙，卡拉特拉瓦、FOA等做過(guò)很多這方面的嘗試，而隨著科技的發(fā)展尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，折紙可以作為一個(gè)媒介來(lái)獲得關(guān)于空間轉(zhuǎn)換的認(rèn)知體驗(yàn)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要手段。

近幾年興起的仿生建筑、可變動(dòng)建筑、互動(dòng)建筑都受到了折紙的影響。以仿生建筑為例，以自然界某些生物體功能組織和形象構(gòu)成規(guī)律為研究對(duì)象，探尋其規(guī)律來(lái)豐富和完善建筑的處理手法，促進(jìn)建筑形體結(jié)構(gòu)和功能布局等更加高效合理。折紙的可展開(kāi)可折疊性為處理建筑中不同組件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系提供了一種新的模式，例如上海旗忠體育館的開(kāi)閉屋蓋結(jié)構(gòu)體系。

4 建筑實(shí)踐

4.1 西班牙Valleaceron小教堂

教堂沒(méi)有刻意塑造成一個(gè)集中式的宗教空間，而是從空間、結(jié)構(gòu)與游覽路線之間的關(guān)系出發(fā)，每個(gè)要素回應(yīng)不同的重點(diǎn)，從象征性空間到安靜空間再到私密空間層層遞進(jìn)。這個(gè)思路貫穿整個(gè)建筑，最終實(shí)施為一個(gè)引人注目的緊繃的“折疊盒子”。建筑師對(duì)不同形態(tài)的折紙盒進(jìn)行了研究，通過(guò)大量的折疊后尺度和規(guī)模的推敲，打破完全緊湊的空間，呈現(xiàn)出一系列開(kāi)放緊湊而又碎片化的空間。盒子的折疊變形使地面與墻壁與屋頂之間產(chǎn)生錯(cuò)位，使得單一的混凝土材料變得豐富起來(lái)?？p隙中泄漏進(jìn)來(lái)的自然光是構(gòu)成建筑的第二種材料，與堅(jiān)實(shí)的混凝土形成強(qiáng)烈對(duì)比，隨著時(shí)間推移光影變換，自然光在建筑中創(chuàng)造出不同的空間氛圍。

4.2 日本九州蕓文館

隈研吾設(shè)計(jì)的九州蕓文館受折紙啟發(fā)，以屋頂造型為設(shè)計(jì)的中心，眾多折疊面形成建筑內(nèi)部的庭院和通道，同時(shí)將創(chuàng)作空間和展覽空間分隔開(kāi)來(lái)。屋頂?shù)投饨欠置鞯男螒B(tài)模擬遠(yuǎn)山的輪廓和附近河流形態(tài)，與周圍環(huán)境融為一體。折疊的立面使光線與墻面產(chǎn)生互動(dòng)，通過(guò)切割這個(gè)幾何折疊的體量確定開(kāi)窗的位置，引入自然光線，使得內(nèi)部空間與外部空間都更加豐富有趣。建筑外表的石墻和植物墻紋理蘊(yùn)含著日本傳統(tǒng)的山河、紙、絹和木材的影子，使建筑與傳統(tǒng)文化與地域特點(diǎn)產(chǎn)生聯(lián)系。建筑整體性的獲得不僅是因?yàn)檎郫B的使用，更體現(xiàn)在材質(zhì)以及文化元素的呼應(yīng)。

4.3 折紙住宅

英國(guó)建筑師大衛(wèi)·本·格倫伯格設(shè)計(jì)了一座可以根據(jù)時(shí)間、季節(jié)和天氣條件變化變形的住宅。建筑概念來(lái)源于亨利·杜德尼關(guān)于將一個(gè)正三角形分割成四塊并拼成一個(gè)正方形的研究，將整體分割為四個(gè)獨(dú)立的模塊，并提供了八種不同的組合模式。每個(gè)建筑模塊都位于軌道之上可以沿軌道運(yùn)動(dòng)折疊，冬天厚重的保溫墻將內(nèi)外隔絕以保證室內(nèi)的溫暖，到了夏天，住宅通過(guò)折疊旋轉(zhuǎn)將內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，厚重的外墻轉(zhuǎn)換為內(nèi)墻，輕薄的內(nèi)墻轉(zhuǎn)換為外墻，以便通風(fēng)散熱。除了應(yīng)對(duì)季節(jié)的變化，建筑甚至可以隨時(shí)間一直處于緩慢的運(yùn)動(dòng)之中，例如在寒冷的冬季起居室可以隨著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，使主人一直處于陽(yáng)光中。折紙為新建筑模式的出現(xiàn)提供了可能性，技術(shù)的進(jìn)步將這種可能性轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

折紙作為一種新的建筑設(shè)計(jì)方法，為尋求傳統(tǒng)之外的建筑設(shè)計(jì)提供了可能性，對(duì)于建筑實(shí)踐來(lái)說(shuō)它并不具有直接的指導(dǎo)性，而是從傳統(tǒng)建筑規(guī)則之外開(kāi)始建筑設(shè)計(jì)的嘗試。當(dāng)今的建筑形式越來(lái)越多樣化，并且伴隨著功能需求和審美需求的提高，建筑開(kāi)始向著復(fù)雜化、多維度的、動(dòng)態(tài)的方向發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，折紙?jiān)诮ㄖO(shè)計(jì)領(lǐng)域必將創(chuàng)造出豐富的可能性。