直角界面系统
——直角壳界面体系和直角夹心界面体系

文／邵 峰 青岛理工大学建筑与城乡规划学院 副教授（通讯作者）

孟凡轩 青岛理工大学建筑与城乡规划学院 硕士研究生

引言

在建筑空间历史上，不同时期的建筑师曾对空间进行了差异化的探索，空间的探索可大致划分为三个时期：古典主义建筑时期的无意识方式，采用特定的有规则的空间组织方法，空间由体量、构图而来；现代主义时期的有意识地探索空间，如勒·柯布西耶①、密斯②、路斯③等人对空间的探索；到了当代，空间组织策略更加灵活，趋向于追求丰富空间体验。鉴于此，文章基于当代的建筑设计倾向于空间丰富性的特征，因而，对空间丰富性的根源进行探讨具有重要意义。空间界面作为建筑空间的限定要素，其决定空间的形式，故而，空间的丰富性可归因于空间周围界面的起伏变化，也即界面进行了“波动”。

直角作为较为独特的几何形式，首先，在中外建筑史中，无论是西方古典主义以来的建筑形式（诸如古希腊神庙、古罗马巴西利卡建筑形式以及中世纪哥特式建筑）（图1），抑或是国内古建筑类型，均以较为规则的直角空间作为主导性空间模式；其次，直角特征的几何图形较为规则、便于研究。故而，笔者将直角界面归纳为多元空间界面的理想模型，其发生的界面波动可视作多元界面波动的原型，可以作为界面波动的母体来讨论，换言之，其他类型的界面波动是由直角界面波动发展而来。因此，讨论直角界面即是对空间丰富体验的本源探索。

文章对直角界面的探讨，最终是为丰富的空间体验服务的，而空间体验是在连续空间序列上完成的，这样一来，文章研究界面就有了依托工具以及方向导向——空间序列。

综上，文章以空间序列为载体，讨论直角界面——壳界面体系与夹心界面体系。

1 直角界面系统与界面波动诠释

1.1 直角界面系统诠释

在空间中，存在相对常见的一类空间界面系统（钱学森认为：系统是由相互联系且依赖的多个部分组合而成，它是有机整体，具有特定功能），它由界面区段组群包围一连续的空间，界面区段均为平面区段，相邻界面区段相互垂直，直角相接，不接触的界面区段要么平行要么垂直，由于相邻区段均以相邻方式拼接，完整连续的空间由区段共同组成单一系统，其具有系统性，故笔者将这类空间界面命名为直角界面系统，其对应的空间则为直角空间系统，而直角界面区段为直角界面系统中连续的某一矩形平面（图2）。

1.2 界面波动诠释

乔治·凯伯斯（Gyorgy Kepes）④在《视觉语言》一书中对透明性作出解释时提到多个图形叠合在一起时，为了每个图形都能清晰可辨，它们必须都是透明的。“多个图形”“叠在一起”实际上是不同的子空间排列在空间序列上，形成丰富的空间体验[1]。他还认为透明性是对不同空间位置的感知，在连续的运动中，空间不止后退，同时也进行波动（fluctuate）[2]。乔治所提及的fluctuate 有两层含义：第一层含义是空间层面的fluctuate；第二层含义则是图形轮廓的fluctuate，这一层含义在抽象空间的角度，则表示空间界面fluctuate。fluctuate中文翻译为“波动”较为常见，“波动”也更符合界面变换现象。笔者通过乔治对透明性现象解释的发展与演绎，将形成不同位置的空间的界面行为，用“界面波动”来诠释。

勒·柯布西耶在绘画作品《Nature Morte》中，将不同物体，诸如吉他、瓶子、碟子等安排在同一画面中，“物件”摆放具有一定位置关系，以体现顺序性。将绘画中的“物件”相分离，将其置于三维空间中进行分析，可以体现这些“物件”的前后关系性（图3），这种关系既体现空间序列，也反映了三维层面的界面波动。

2 直角界面系统——直角壳界面体系与直角夹心界面体系渊源

“体系”在百度百科中的释义是多个相关的事物或意识因其相互联系而形成的一个整体。在连续的空间中，限定空间的界面有两种围合方式：其一是仅由界壳[2]的内皮围合而成，空间内部未包含其他界面，围合形成包裹性空间，由于其仅有外围一重界面，该类界面之间相互联系自成体系，因此，对应于壳界面体系；其二由界壳内皮以及空间中心界面组合而成的界面系统，围合形成流动性空间，有双重界面，这种界面类型对应于夹心界面体系。假如空间是蛋清，蛋壳与蛋黄的膜为界面，那么壳界面体系为没有蛋黄的蛋；夹心界面体系为有蛋黄的蛋。由于直角界面系统具有特殊性，它所包含的体系分别为直角壳界面体系与直角夹心界面体系（图4）。

2.1 直角壳界面体系渊源

来自西方的意大利著名建筑理论家布鲁诺·赛维（Bruno Zevi）⑤在《现代建筑语言》一书中，根据赖特⑥的建筑实践与风格派的理论，总结出了“反方盒子”的四维分解法[3]。布鲁诺·赛维将围合空间的盒子拆开，打破了空间的壳，将空间界面拆离，并将“壳”的不同片段重新组合，用图示的方式阐述了空间界面具有“壳”的特性。国内的曹鸿兴通过蛋壳、龟壳以及生物膜等物体的外壳进行归纳，在其合著的《界壳论精要及其应用》一书中认为，界壳是系统的周界，与系里构成完整的系统，是空间与环境之间的中介体。按照曹氏的说法，可以总结为，界壳作为中介体，由内皮、外皮和两皮之间的部分组合而成。本文所讨论的壳界面近似于界壳的内皮概念，具有空间的外壳作用，包裹由其围合的空间。内皮是界壳的一部分，围合建筑空间，具有壳的特征。因此，本文将仅由界壳的内皮形成的界面体系，命名为“壳界面”体系，其一，反映了壳界面的功能性，具有包围空间的作用；其二，对界壳的内皮概念由空间界面的视角进行补充与延伸。

直角壳界面体系具有直角界面的特征，是直角界面与壳界面体系的交集，它由多个矩形界面区段直角相接组合而成，空间周边有界面而空间之中无界面的界面体系。

2.2 直角夹心界面体系渊源

在连续的空间中，存在一类现象，在空间外围由界壳的内皮包围的同时，空间的内部还存在柱子、孤立的墙体等实体。这类空间由界壳内皮与这些实体的表面共同界定而成。

由于内皮与实体表面形成的界面体系具有夹心饼干的特征，所以笔者用“夹心界面体系”命名。由夹心界面的来源可知夹心界面体系必然存在两部分界面，一部分界面是与壳界面完全相同的界面，另一部分则是空间内部所夹的“心”。

在20 世纪上半叶，俄国艺术家瓦西里·康定斯基（Wassily Kandinsky）在包豪斯任教期间，在《点、线、面》一书中，从抽象艺术以及平面构成的视角，对与绘画相关的三大要素——点、线、面的形式特征进行研究，奠定了建筑学中抽象空间要素研究的基础[4]。20 世纪下半叶，“得州骑警”的一员约翰·海杜克在得克萨斯州建筑学院借助点、线、面抽象理论，把抽象层面的点、线、面发展成为建筑上具体的“梁、板、柱”等要素，作为“九宫格”练习。曾与海杜克在得州共过事的赫斯里将涉及“梁、板、柱”的教学方法经过改革后带到了瑞士苏黎世高工大学（ETH）。进入21世纪，顾大庆与维托·柏庭卫（Vito Berlin）⑦将ETH 的有关要素的教学方法进一步发展成为应用“体块、板片、杆件”等抽象要素的设计方法。

因此，笔者对空间中运用抽象要素的设计方法进行沿续与发展，将所夹的“心”分为三种要素：块状要素、片状要素以及线状要素。

然而，直角夹心界面体系区别于一般的夹心界面体系在于其所夹的“心”所包含的三种要素具有独特性。由于直角界面系统作为一类理想的界面系统，借以探讨空间丰富性的动因原型，其所对应的三种要素高度抽象，它们在平面或剖面上均为矩形，与空间接触的四个面均与周边界面区段要么平行，要么垂直。

3 直角界面系统——直角壳界面体系与直角夹心界面体系构造

本文对直角界面的探讨是以空间体验为基础的，空间的体验具有一定的方向性，将空间体验的方向性作为参考，界面分析才有意义。依据人的行为方向，空间体验的主导方向可以抽象为两种方向，分别为水平方向与垂直方向。子空间则是沿着空间方向依次排列，形成空间序列。

3.1 直角壳界面体系构造

直角壳界面体系是由矩形界面区段呈直角依次拼接而成，相邻的区段相互垂直，不相邻的区段要么垂直，要么平行。空间序列为水平方向时，在空间序列上，其左-右界面组合或上-下界面组合均可形成八种波动组合，分别为：外移-静止；外移-内移；内移-外移；内移-内移；内移-静止；静止-内移；静止-外移；外移-外移[5]。空间序列为垂直方向时，界面可形成前后界面和左右界面组合，这两种组合与水平方向上的组合相同，也可形成与之在形式上形同的八种波动组合。

国内无样建筑工作室设计的位于黄山的松间长屋则是空间序列为平面方向上的直角壳界面体系案例（图5）。其上下界面组合没有发生波动，左右两侧由四个直角界面子系统组合而成，序列方向上形成了三次波动。由荷兰建筑设计事务所MVRDV 设计的乌得勒克双宅（Double House in Utrecht），在垂直方向上进行了波动，以右侧的空间为例，在竖向空间序列上由五个直角界面子系统组合而成，形成四次界面波动。

3.2 直角夹心界面体系构造

直角夹心界面体系是在直角壳界面体系的基础上，置入“心”，即在直角空间的内部内含有界面，其周围界面构造与直角壳界面体系完全相同。内含的界面由三类要素组成，分别为线状、片状、块状要素，且截面均为矩形。空间序列在水平以及竖直方向上，这三类要素均分别有三种构造方式，它们分别与直角空间界面的三个向度平行放置，仅两端与两侧界面接触。

瑞士建筑师克里斯蒂安·克雷兹（Christian Kerez）设计的五户住宅，是直角夹心界面体系建筑实例。在first floor plan 的左侧空间部分，是在水平方向序列上置入两片片状要素，与地面垂直放置，上下两端与周围界面接触。

4 直角界面系统——直角壳界面体系与直角夹心界面体系感知体验

直角界面系统的空间感知体验影响因素较多，在本文讨论的范畴中的影响因素主要有空间序列方向、界面波动形式、波动的界面所在的空间位置、要素的方向以及要素类别等。

4.1 直角壳界面体系空间体验

直角壳界面体系依据空间体验方向以及界面所在，可形成三种界面组合。它们分别是：水平空间方向左右界面波动体验、水平空间方向上下界面波动体验以及竖向空间方向两侧界面波动体验。

水平空间方向左右界面波动体验：左右两侧界面波动，空间在水平方向发生变化，空间可通过八种界面子系统的交替变化，形成起承转合的空间体验，空间感知变化在空间序列的两侧。

水平空间方向上下界面波动体验：上部界面的波动，空间在上部发生变化，体验变化的感知在空间上部；下部界面的波动，空间变化的感知体验则在下部，此处的波动可能会存在路径的上下移动，这种移动会大大强化空间体验的丰富性。

竖直空间方向两侧界面波动体验：由于空间方向在竖直向，界面波动则位于左右以及前后两对，这两对波动对体验的影响作用没有差别。它们各自虽然与水平向都能形成相同的八种波动类型，但是，由于空间方向不同，因而，与水平方向体验有很大差异，而且体验的路径会因交通位置受限，不如水平方向体验自由。

4.2 直角夹心界面体系空间体验

直角夹心界面体系空间体验是在直角壳界面体系影响的基础上增加了三类要素对空间的影响，这种影响不是简单的界面叠加，而是通过空间的相互作用力，形成综合效应。显而易见，空间体验的丰富性会在之前的基础上加强。要素的种类、放置方向、表面积大小以及数量都会对空间体验产生影响。这三类要素会随着其数量的增多，空间体验也更加丰富，同时，也会增加空间的层次。由于空间的方向对空间体验起着重要影响，所以，笔者将从两个空间方向进行讨论。

4.2.1 水平空间序列方向

要素的放置有三个方向，参考空间序列方向，可划分为上下、前后、左右方向。

第一，上下方向放置时，这三类要素均能形成流动空间，要素越多，空间体验越丰富，序列的选择上则越多样化，但是，三类要素的空间体验会有差异。线状要素起到调节空间的作用，对空间的影响较小；片状要素，由于其扁平特征，对空间的导向性会有明显影响；块状要素，则会起到占据空间的作用，易形成消极空间。

其次，前后方向放置时，要素会强化空间方向的导向性。要素本身在序列方向上，界面不产生波动。

第三，左右方向放置时，空间方向上界面会产生波动，由于该种方式要素较易于放置顶部，其波动效果较易于接近壳界面。

4.2.2 竖直空间序列方向

竖向的空间体验路径相对会受限，与水平向的感受有很大差异性，要素的放置方式与水平方向相同时，空间体验也不同。该方向上要素前后放置与左右放置的影响效果基本相同，第三种方式与前两者不同，所以，分两类讨论。第一，上下放置时，沿空间序列的方向导向加强。要素作用下的空间体验相对稳定，不会随着向上运动体验发生变化。第二，左右或前后放置时，面向路径一侧要素表面越大、要素越密，要素对体验的影响越近于壳界面；反之，则空间的影响越小，在极限状态下，趋近于壳界面。

结语

当代建筑延续现代建筑以“空间”为核心的设计方向，所不同的是，当代建筑追求空间的丰富体验更加强烈。直角界面体系是基于探究空间丰富性的动因的背景下而出现的，它是界面体系的抽象化体现，是多元界面体系的母体，它以探讨界面波动这一影响空间丰富性的“背后”力量的基本原型作为目的，因而作为本文讨论的对象。笔者以空间体验为根本目的，企图从实践层面，为设计者的建筑空间设计尤其是概念阶段提供新的设计视角，从理论层面，为当代建筑空间提供新的空间研究方法。但是，该体系是从理论的层面论述直角壳界面体系与直角夹心体系，其部分界面操作方式是否能应用于实践，理论与实践是否一一对应，还有待实践检验。

注释：

①勒·柯布西耶，法国建筑师，20世纪最为著名的现代建筑大师、城市规划家和画家，是现代建筑运动的旗手，被称为“功能主义之父”。代表作品有朗香教堂、萨伏伊别墅等。

②密斯（Ludwig Mies Van der Rohe），德国建筑师，与勒·柯布西耶、格罗皮乌斯及赖特并称为四大现代建筑师。其设计哲学是“少即是多”，并创造了“流动空间”概念。

③路斯（Adolf Loos），是奥地利建筑师及建筑理论家，是现代主义建筑的先驱者。他提出了“装饰就是罪恶”的口号，其代表作品为斯坦纳住宅（Steiner House)。

④乔治·凯伯斯（Gyorgy Kepes），匈牙利人，与莫霍里等在芝加哥创立新包豪斯，著有《视觉语言》《美术和科学中的新视野》。

⑤布鲁诺·赛维（Bruno Zevi），意大利有机建筑学派，著有《建筑空间论：如何品评建筑》等。

⑥赖特（Frank Lloyd Wright），美国最伟大的建筑师之一，师从芝加哥学派的路易斯·沙利文，创造了草原住宅建筑流派，代表作品有流水别墅、罗宾住宅等。

⑦维托·柏庭卫，毕业于苏黎世联邦理工学院，先后于东南大学、苏黎世联邦理工学院及神户设计大学任教，后在香港中文大学任教，现兼任浙江大学兼职教授。与顾大庆合著《建筑设计入门》和《空间、建构与设计》等。