张唐作品 | 福州登云自然探索园——装置篇

儿童设计大数据 10-09 569

前言：

如今我们对“空间定位模型”可能比较看重，各位老铁们都想要了解一些“空间定位模型”的相关文章。那么小编在网络上汇集了一些对于“空间定位模型””的相关知识，希望我们能喜欢，同学们快快来学习一下吧！

本文主要目的是还原张唐艺术工作室

在登云湖自然探索乐园装置深化中的

思维方式和深化方法

©三映摄影事务所

知之非难，行之不易。

深化过程并非一个递进式的关系，而是不断循环往复，反复印证，相互博弈，最终找到一个合适的解。（各种限制条件影响下，往往不是最优解）

景观方案阶段的装置深度，往往以草模和意向的方式呈现，后期涉及到的结构安全、材料参数、安全规范、造价、工期等有时会把景观阶段的方案完全推翻。

深化方案的第一步——判断！

天马行空的创意之后，是要把飘在空中的概念实际落地的。工作室首先要判断目前方案是否成立，从结构力学、材料特性，以及是否满足强制安全规范等方面做一个初步判断。

这一步的关键在于信息收集，包括专业结构工程师的咨询，了解项目所在地的法律法规及现场的安装条件，跟技术负责人了解实际操作的可能性及难度系数。综合多方面信息后，给出一个合理化调整建议，进行下一轮的深化设计调整。

装置深化过程，多数冲突来自于既要，又要。既要大跨度的飘逸，又要纤薄的结构跨梁；即要高耸入云的屋面，又要纤细如丝的结构立柱，这可能就是坊间传说的五彩斑斓的黑吧！

实际工作对接过程中的情形基本如下，概念方案给到结构师咨询，往往给的回复都是——不成立！经过结构师一轮调整后，拿到设计负责人面前，一般回赠两个字——好丑！

一个复杂的钢结构类装置，想尽可能的还原设计概念可能需要付出更多的努力。很多方面都要做一些突破常规的尝试，不满足传统规范就找试行的新规，国际规范标准来参考。

趋于保守的结构设计不愿意来做，就找前卫大胆的。国内大院不能突破的一些非强制规范，就找国际背景的团队协助完成。

大家可能觉得以上的一些措施有些小题大做了，但作为可参与式的景观互动装置，安全从来都是第一要素，也是最基本的要求。

深化工作的第二步——流程！

方案推导

所有复杂造型背后其实都是无数个简单几何图形构成的，就像0和1的不同序列组合，加上“与门”、“或门”和“非门”三种节点就形成了浩瀚无垠的互联网世界。

找到核心要素，透过现象看本质。建立抽象思维方式，化繁为简，将复杂内容进行提炼，总结，归纳。

登云湖自然探索乐园

DNA

作为该项目中体量最大的一组复合空间的互动装置，在确定为DNA螺旋结构之前，已经推翻掉几版方案——组合树叶、硅藻植物造型等。

DNA草模和意向方案记录

DNA从景观效果上要求的体量，半径从大到小无级渐变的效果和实际建造的逻辑是不同的。满足结构安全的材料规格往往是材料性能的极限，比如这组DNA螺旋结构可能用直径89的圆管就可以满足造型的需求，但如果从设计效果出发，可能需要更加厚重饱满的体量感，实际建成效果是用的直径219*10厚的钢管制作而成。

之所以用这么厚重的材料，一方面要满足主结构自身的跨度比，长细比等力学要求，另一方面还需要综合考虑附加玩法内容的恒荷载和活荷载的影响。还有综合造价及实际工期的各种限制因素，在选材和做法上就要精打细算。

深化方向确定，上才艺！

了解一点加工的朋友都知道，空间的三维曲线、多半径的弯曲规格、直径219的厚壁管，三条任何一条拿出来异形加工都可以难倒一条好汉，加在一起的话就是难的三次方。如果严格按照方案效果进行深化制作，工作量、工期以及造价基本全部超预算。

方法总会多于困难，还是老方法——化繁为简！

我们都知道圆环都是由线段构成的，线都是由点构成的，那曲线呢，螺旋变径的双曲线呢？

通过参数化的分析，我们将无规律的三维螺旋渐变曲线，拆分成细小的二维弧线。这是最大还原景观设计效果的方案，但要真正加工成型，依旧不是理想的选择。

通过多次尝试比对，对每段螺距的三维弧线拆分成3段二维的标准弧线。三维加工变成常规的二维加工，多半径变成极少的标准半径。降低了加工难度，提高了安装效率的同时，也要接受优化后的问题，标准弧的拼接处都会出现一个比较明显的折角，整体拼装后视觉效果比较明显。

大家头脑风暴的时候，说到基因链里不是有球嘛，给它（折角）套起来！

实际呈现的效果，这72个直径500的大圆球，序列排开，效果竟然出奇的好！（堪称弄拙成巧的典范啊）

后续的加工图主要是综合考虑市面上常用材料的规格尺寸，可以利用的机加工设备，参数化的出图衔接智能自动化设备，让加工效率和精度都上了一个台阶，数控弯管，激光切壶口，激光焊接等一系列有效措施得以让复杂的造型有了很高的还原度。

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青玉蕨

青玉蕨的景观方案阶段有40支，对应了40种不同样式的头部形态。艺术工作室将原有40支高低错落的雕塑归纳为三种大类，头部形态由40种优化到3种。三种的整体造型要求基本一致，变量控制在卷曲的半径大小，螺距的高低和管径的渐变规格三个方面。

自然形态的曲线，徒手描摹再现的难度较大。最快速的方式是通过cad线稿描摹真实植物图像的方式找到曲线生成的规律，通过参数化建模推敲，还原植物生长的形态。

推敲好的三维模型导入CNC加工中心可直接雕刻小样，借助1:1实体雕刻的模型，观察放大之后的比例关系，以及和景观场地的尺度对比。

原本40支异形的蕨类头部形态都需要手工锻打成型，费时费力，时效性完全不能满足现场的工期要求。后期跟雕塑师傅沟通，对造型的准确度要求没那么高，但是需要平顺自然，是否有更好，更快的加工方式呢。就有了后来的切管焊接方案，优点是效率高，缺点是精度差，每个造型都有偏差。

原本定的三种样式，大的半径，螺距都基本能保障，但变径效果就各式各样了，这种制作精度的偏差反而打破原有设定的机械呆板，歪打正着又充分实现了设计阶段想要的40种不同样式的头部形态，让整体造型更加自然、生动。

40支青玉蕨雕塑，其中15支增加了冷雾效果。一条园路穿过场地，形成两个主要的视点。雕塑的排布组织方式需要同时兼顾两个主要视点的效果，还需要综合考虑冷雾喷出的朝向，以及形成的雾团效果。中心高四周低的整体布局方式比较好确定，尽管地面已根据模型放样定点，但实际呈现的效果却差强人意。每根青玉蕨雕塑都是自然扭曲的造型，后期加工的随机性较强，完全根据模型模拟来放样基本不可行。

后期的安装调试就像排兵布阵一般，两个主要视点反复比对，一一调整，当几十张对比照片基本满意后，打开雾喷测试，雾团飞出边了，好嘛，再接着调吧！

飞出边的雾气

除造型效果以外，还有很多实际使用的细节是设计师不太会注意到地方。比如冷雾机的时控开关系统，间隔多少时间喷多少时间，一是考虑效果，二是要考虑电机的耐受性。频繁的启停会影响电机的寿命，所以最终调试成的效果都是综合多种工况条件兼顾使用效果来确定的。

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马蹄莲

说到马蹄莲，想起了和设计组的一次对话

工作室在感概：深化马蹄莲可费老劲了

设计同事：我看跟我们方案阶段做得差不多嘛！

工作室：你知道为了跟方案阶段做得差不多，尝试了多少次吗？

同样也是既要，又要的问题，既要还原马蹄莲自然特征的雕塑美感，又要满足滑梯的规范要求，还得保证安全。

景观阶段的方案主要解决了两个问题：一是消化场地高差，二是呈现马蹄莲造型。人在花梗中经历开合敞闭不同的围合感受，方案阶段拟定这里是一座具有滑梯功能的互动型雕塑，但并没有验证滑梯的可行性。

事实上原造型坡度太缓，滑梯无法成立。经过多次尝试，在尽可能还原方案造型的前提下做了优化。将入口前半段微微抬起，改为向上走的坡道。一是将滑梯入口前置，满足滑梯坡度比规范。二是将S弯造型架空于坡地之上，更利于后期安装调整。（相较于原方案贴近坡地地形）

3D模型打样

马蹄莲安装从方案确认到甲方要求的进场时间只有半个月的时间，如果按照双曲面造型的传统工艺，全部依靠手工锻打的话，至少需要一个月的时间，这还不包括安装时间，群策群力加上急中生智，一个模拟编织效果的方案在团队中浮现了。通过参数化生成UV方向的结构线，做成十字交叉的钢片骨架，通过激光切割子母扣咬合定位，骨架模型三天基本成型。

由于面层为喷漆效果，对于拼接平整度要求不算太高，后期可以通过原子灰找平处理。大部分面层可以直接拼接，局部扭曲变形较大的部分采用手工锻打的方式完成。参数化在这个方案中的应用不是造型思考，而用在了制作建造。原本需要大量人力物力的放样定位工作，在下料阶段就得以解决。

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无穹顶

景观最初方案为蜂巢的概念，意为孕育生命的地方。方案模型为椭球体，镂空样式随机多边形，规格众多，无规律可循，加工难度与时长都不可行。工作室与设计组同事探讨，是否可调整大型，在满足镂空效果基本一致的前提下可以调整为正球体。

视觉效果与实施建造之间又一次平衡与博弈，建造胜。

关于球体的分形，找了大量的案例研究，最著名的是风靡全球的金属穹顶——富勒球。单层网壳结构可以运用富勒球原理，无穹顶的实际效果是每条边线都是向球心延伸的梯形板，尝试过泰森多边形的分形方式，虽然可实现，规格众多，实操层面困难重重。

3D模型打样

经过几轮尝试，最终从足球的分形方式找到了解决办法——戈德堡多面体，构成它表面的几何形只有两类：正五边形和六边形。根据分形逻辑，确定一个正五边形为穹顶的顶点，先整体划分为大体块的五边形和六边形，再逐级细分。找寻体块之间的规律，最终将球面优化成2种标准模块，拆分成10个可运输的模块。

由于设计要求无穹顶面层效果为部分镜面（下图蓝色部分），部分拉丝效果，具体分布方式，在Grasshopper中以设置干扰点的方式随机分布，再结合效果，手动调整优化。

板材选用的是10mm厚的304不锈钢（从结构角度出发，4mm已足够），由于板材厚度大，三面拼接会产生较大空隙，为满足焊接强度，后期工厂采用了8mm实心不锈钢棒塞焊的方式解决了这一问题。

由于现场拼接精度要求极高，误差需控制在2mm以内，传统的放样方式已很难满足需求。听取工厂建议后，工作室重新下料一块跟底边圈梁一样的通长钢板，激光雕刻每一个编号对应的安装位置。增加了一些材料成本，现场的效率翻倍。

以上流水式的记录方式，基本还原了艺术工作室二次深化的思考方式和深化方法，当然还有很多的工作环节，由于篇幅的原因无法一一详谈。