工業(yè)設(shè)計(jì)造型基礎(chǔ)第6課：造型的尺度與其它要素的聯(lián)系

工業(yè)設(shè)計(jì)造型基礎(chǔ)第6課：造型的尺度與其它要素的聯(lián)系

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在前一節(jié)工業(yè)設(shè)計(jì)造型基礎(chǔ)第5課中，我們論述了在自然形態(tài)中生物的尺度與其形態(tài)相互適應(yīng)。也就是說(shuō)，通過(guò)自然選擇，生物具備有適應(yīng)尺度的形態(tài)。那么，在造型設(shè)計(jì)中，尺度和造型的關(guān)系是怎樣的？首先需要具體分析尺度與其它造型要素的聯(lián)系。

美好的造型是“形態(tài)”、“材料”、“結(jié)構(gòu)”、“工藝”和“尺度”等要素生動(dòng)的平衡，構(gòu)成合理的機(jī)能，適應(yīng)特定的環(huán)境。造型基礎(chǔ)從綜合角度探討各造型。要了解尺度與造型的關(guān)系，須對(duì)造型尺度因素采用“解藕”分析的方法，在相對(duì)單純的理想條件下，分別探討尺度因素與其它因素的相互關(guān)聯(lián)。

本節(jié)分別學(xué)習(xí)造型的尺度與形態(tài)、材料、結(jié)構(gòu)和工藝的聯(lián)系。

4.1 形態(tài)與尺度

人們生活的自然環(huán)境和人工環(huán)境，是一個(gè)有形世界。通過(guò)生活和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，人們逐漸形成了形態(tài)意識(shí)和概念，并能夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和聯(lián)想對(duì)形態(tài)進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià)。形態(tài)是造型最主要、最直觀的因素。造型的形態(tài)與尺度之間有密切的聯(lián)系，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，基本形態(tài)的尺度變化；第二，形態(tài)排布的尺度比例變化。

4.1.1 基本形態(tài)與尺度

所謂基本形態(tài)即點(diǎn)、線、面、體四種基本的形態(tài)。盡管萬(wàn)物形態(tài)變化無(wú)窮，但都可以歸結(jié)為是對(duì)基本形態(tài)的組合、重構(gòu)。造型設(shè)計(jì)中的基本形態(tài)與幾何學(xué)的基本形態(tài)之間一個(gè)重要的區(qū)別在于尺度的限定。

幾何學(xué)中的點(diǎn)、線、面、體四個(gè)基本形態(tài)，是純粹抽象的概念。例如，點(diǎn)只具有空間的位置卻沒(méi)有任何維度上的尺度；點(diǎn)移動(dòng)的軌跡形成線，線只有一維長(zhǎng)度而沒(méi)有厚度和面積；面只有面積而沒(méi)有厚度和體積。但是，在造型設(shè)計(jì)中，我們談到的點(diǎn)、線、面、體都是指由視覺(jué)或其他知覺(jué)所引起的形象的意識(shí)。這些形象是具體的，與幾何學(xué)上對(duì)點(diǎn)、線、面、體的概念是有差別的，它們是與人的視覺(jué)感覺(jué)體驗(yàn)到的具體形象，與人們的生活經(jīng)驗(yàn)是密不可分的。

幾何意義上的點(diǎn)、線、面只能夠被人們思維理解、描述，存在于思維中。為使它們?yōu)樵煨驮O(shè)計(jì)所用，就要給這些幾何學(xué)概念上的點(diǎn)、線、面賦予不同的尺度、使其直觀化，變成視覺(jué)形象，并使它們與我們的實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)相協(xié)調(diào)。這樣，這些基本形態(tài)才能呈現(xiàn)出各自特征，在造型設(shè)計(jì)中發(fā)揮作用。

嚴(yán)格意地講，被賦予尺度的基本形態(tài)都是以“體”的形式存在的，但根據(jù)第二章中所述的尺度感知理論，它們會(huì)在特定的環(huán)境中被人們看作是“點(diǎn)”、“線”、“面”或“體”，具有一定的主觀性，隨著環(huán)境或條件的變化，這種感知也會(huì)發(fā)生變化。如圖4-1，容器都是以體的形式存在的，但隨著尺度的變化顯現(xiàn)出不同的性格特征。

造型設(shè)計(jì)中，點(diǎn)、線、面、體等抽象概念的具體化，是給它們賦予特定的尺度，不但賦予這些要素的位置、長(zhǎng)短、厚薄，并賦予大小、粗細(xì)、體積、形狀等等。有了這些變化，它們才能在造型的排列和重構(gòu)中發(fā)揮出各自的特性。下面具體分析點(diǎn)、線、面、體的尺度變化在造型設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的效果：

一、點(diǎn)的尺度。

被賦予特定尺度的點(diǎn)，不僅具有空間位置，而且具有不同的形狀、面積和體積，在不同的環(huán)境下具有特定方向的連續(xù)性和擴(kuò)張性。在造型設(shè)計(jì)中，如果一個(gè)形態(tài)與其周圍環(huán)境或其它形態(tài)相比較時(shí)，能夠產(chǎn)生凝聚視覺(jué)的作用，它就可以被看作是點(diǎn)。例如，普通的圓形盤子，相對(duì)于盤中的水果，顯現(xiàn)出面的特性，但相對(duì)于大的餐桌，則顯現(xiàn)出點(diǎn)的特性，產(chǎn)生凝聚視覺(jué)的作用?？梢?jiàn)，點(diǎn)的尺度的變化首先會(huì)影響它凝聚視覺(jué)的效果。

點(diǎn)的另一個(gè)特性是可以通過(guò)對(duì)視線的吸引而導(dǎo)致心理的張力。當(dāng)一個(gè)點(diǎn)單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)，注意力便集中在這個(gè)點(diǎn)上；如果有兩個(gè)以上的點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，點(diǎn)的大小不同就會(huì)造成不同的心理感受。如果點(diǎn)的大小相同，視線將會(huì)在這兩點(diǎn)之間來(lái)回反復(fù)；如果兩個(gè)點(diǎn)大小同，視覺(jué)通常沿著由大到小或由近而遠(yuǎn)的順序移動(dòng)，在心理上也產(chǎn)生移動(dòng)的感覺(jué)，如圖4-2是點(diǎn)和線的尺度特征在平面造型中的表現(xiàn)。

二、線的尺度。

在造型設(shè)計(jì)中，線不僅具有長(zhǎng)度，還具有一定寬度和厚度，同時(shí)也具有相對(duì)的面積和體積和截面的式樣，但它仍然是以長(zhǎng)度為主要特征。如果一個(gè)形態(tài)在一定的空間環(huán)境中，與其它視覺(jué)要素相比較，能夠顯出連續(xù)性和延伸性，就可以被看作是線。

線的尺度特性中，寬度和厚度在形式排列和重構(gòu)中顯得更突出，盡管線是以長(zhǎng)度為主要特征。

線型具有適度的寬度、面積或體積時(shí)，它的造型表現(xiàn)力將非常強(qiáng)烈、充分，能夠產(chǎn)生更鮮明的視覺(jué)效果。

尺度不同的線產(chǎn)生的心理反應(yīng)不同，一條較細(xì)的直線能表現(xiàn)出銳利、敏感而快速的效果；一條較粗的直線卻顯露出剛強(qiáng)、穩(wěn)健而遲緩的感覺(jué)。雖然兩者在視覺(jué)上都顯現(xiàn)出線的特性，但心理效果卻區(qū)別很大。

三、面的尺度。

面是線的移動(dòng)軌跡，造型設(shè)計(jì)中的面具有特定的面積、體積、形狀等屬性。面的形狀是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要方面。我們經(jīng)常采用的形有：幾何形、有機(jī)形、不規(guī)則形、偶然形等等等。面的尺度變化是建立在面的形狀的基礎(chǔ)上的，面的尺度變化會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺(jué)變化，能夠引起視覺(jué)的移動(dòng)，能夠產(chǎn)生封閉或通透的不同效果，對(duì)視覺(jué)的吸引以及產(chǎn)生的心理量都不相同，如圖4-3，是設(shè)計(jì)中面的運(yùn)用和尺度變化的比較。

四、體的尺度。

體是具有長(zhǎng)度、寬度和深度的三維實(shí)體，是形態(tài)最廣泛的存在形式和感知形式。如果一個(gè)物體再空間中能讓人們感受到較明顯的長(zhǎng)度、寬度和深度，我們便認(rèn)為它是體。體可以由點(diǎn)、線、面等基本形態(tài)共同構(gòu)成。體的尺度變化體現(xiàn)在三個(gè)方面：

首先，尺度變化產(chǎn)生體的體積感和重量感變化，如圖4-4。

立體的重量感分為正量感和負(fù)量感兩種不同類型。正量感是實(shí)體的表現(xiàn)；負(fù)量感則是虛體的存在。以點(diǎn)、線構(gòu)成的立體或由透明面構(gòu)成的立體，所顯示的就是負(fù)量感。只有表面封閉的立體才具有正量感。無(wú)論是正量感還是負(fù)量感，隨著體的尺度變化都會(huì)相應(yīng)的變化。這在第二章中已有論述。

其次，一個(gè)體中各部分比例關(guān)系變化造成體的勢(shì)態(tài)和韻律的變化。

由點(diǎn)、線、面和塊體等多個(gè)體元素可以構(gòu)成的復(fù)雜形體。其中每一元素的變化都會(huì)影響到整個(gè)形體。我們先從比較純粹的點(diǎn)立體、線立體和面立體開(kāi)始分析。

點(diǎn)立體是指以點(diǎn)的形態(tài)在空間構(gòu)成的形體。由于點(diǎn)只占據(jù)小部分的空間，所以能形成穿透性的深度感，通過(guò)點(diǎn)的尺度和位置變化，可以產(chǎn)生活潑的變化與韻律效果。線立體是以線的排列、交織在空間構(gòu)成的形體，在視覺(jué)上給人以輕巧活躍的層次感和序列感。線的長(zhǎng)短、粗細(xì)變化在線立體中對(duì)形體起著重要作用。面立體是以面構(gòu)成的形體。即由面的排列或轉(zhuǎn)折構(gòu)成形體。彎曲因所占的空間層次不同，而給人虛實(shí)交錯(cuò)的感覺(jué)，當(dāng)視線移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生忽虛忽實(shí)，時(shí)輕時(shí)重的多樣變化。在造型設(shè)計(jì)中，通常是點(diǎn)、線、面、體的綜合運(yùn)用，它們的尺度變化特性在整體中發(fā)揮著同樣的作用。如圖4-5，是邁金塔于1902年設(shè)計(jì)的高背椅，夸張的尺度關(guān)系成為它的特征，完全出于對(duì)形態(tài)的探索，擺脫了固有觀念的束縛，體現(xiàn)了尺度與形態(tài)的關(guān)系。

最后，也是非常重要的一點(diǎn)，不同尺度的體具有不同的物理屬性，這是自然規(guī)律的約束。

1、從空間幾何的角度來(lái)看，造型體的尺度越大會(huì)具有較大的體積和容積，具有相應(yīng)較大的重量和能量。它的造型式樣必須與它的重量和能量相適應(yīng)，否則體的穩(wěn)定性較差，很容易受到破壞。

2、尺度較大的造型體，表面積相對(duì)較小。這一現(xiàn)象在第三章中作過(guò)介紹。那么，這種體積與表面積不成比例變化的現(xiàn)象，在造型設(shè)計(jì)中有何作用？

首先，大物體相對(duì)小物體來(lái)說(shuō)，由于相對(duì)表面積較小，所以它得內(nèi)部受外界的影響小較，不容易與外界進(jìn)行交換。舉一個(gè)通俗易懂的例子，小土豆容易蒸熟，大的相對(duì)較難。這種特性常常在造型中默默的發(fā)揮作用。設(shè)計(jì)中常常用不同的造型來(lái)擴(kuò)展或縮小造型的相對(duì)表面積，或者發(fā)展內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以滿足功能需要。

再者，體積與表面積的比率決定物體的運(yùn)動(dòng)方式是以重力體系為主還是以表面力體系為主。比如，紙張表面積相對(duì)較大，主要體現(xiàn)受表面力的作用，而紙團(tuán)主要體現(xiàn)受重力的作用。隨著尺度的變化，影響物體的運(yùn)動(dòng)的重點(diǎn)會(huì)在兩種受力體系中轉(zhuǎn)移，必然會(huì)形成造型的差異。

4.1.2 形態(tài)排布的比例和尺度

比例是造型尺度的一種表現(xiàn)形式。

在形態(tài)排布中，形態(tài)單體的尺度變化產(chǎn)生比例，和諧的比例對(duì)形態(tài)來(lái)說(shuō)非常重要。這一點(diǎn)我們可以從生物形態(tài)的比例中體會(huì)到。鸚鵡螺的形態(tài)能很好的說(shuō)明形態(tài)比例的和諧產(chǎn)生的美感，從螺的剖面圖里，可以看見(jiàn)一個(gè)整齊有序的螺線，線型自然、簡(jiǎn)潔、美麗，而且反映出螺的生長(zhǎng)變化過(guò)程。

對(duì)比例的探討是許多美學(xué)家的興趣所在。造型設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)中，不僅要了解前人對(duì)比例研究的結(jié)果，更重要的是親自體會(huì)和感受不同比例產(chǎn)生的效果。

依據(jù)何種尺度關(guān)系進(jìn)行比例分割和排布，一直是造型設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要任務(wù)。造型比例不僅決定著造型對(duì)人視覺(jué)的沖擊，也從一定方面意味著造型是否合理。美的造型通常具有適當(dāng)?shù)?、和諧的比例。造型設(shè)計(jì)中常用的比例有：黃金分割比例、相加級(jí)數(shù)比例、平方根矩形比例和整數(shù)比例等。

“黃金分割比例在造型藝術(shù)上具有根高的美學(xué)價(jià)值，古希臘和西方文藝復(fù)興時(shí)期使用最多的是黃金分割，它被后來(lái)被學(xué)術(shù)界確立為經(jīng)典比例。它的特點(diǎn)在于能夠分割出一系列面積，其整體關(guān)系非常協(xié)調(diào)。黃金分割的方法是分割后大者與小者的比率等于總體與大者的比率。”[1]許多成功的造型，都是以黃金分割為依據(jù)，例如古希臘雅典女神像、巴黎圣母院、巴黎鐵塔、維納斯女神和阿波羅太陽(yáng)神的塑像等。

相加級(jí)數(shù)比例接近黃金分割比例，與黃金分割具有相似的效果。它又稱為為菲白南希系列，即1、2、3、5、8、……

平方根矩形比例是指矩形兩邊之比是自然數(shù)的平方根?！?矩形即正方形，具有端正穩(wěn)重的感覺(jué)；√2矩形有穩(wěn)健的氣魄；√3矩形則線的俊俏優(yōu)美；

整數(shù)比例關(guān)系簡(jiǎn)單、漸變，給人以清晰條理、秩序井然之感。

造型基礎(chǔ)對(duì)比例的學(xué)習(xí)不僅是掌握這些理論，更重要的是實(shí)際運(yùn)用這些比例關(guān)系，體會(huì)直觀的感受，培養(yǎng)對(duì)空間比例的直覺(jué)。

可以借助一定的材料，結(jié)合點(diǎn)、線、面的特性來(lái)學(xué)習(xí)和體驗(yàn)空間比例。例如，在限定的空間內(nèi)，從水平和垂直方向上，創(chuàng)造和諧的分隔，創(chuàng)造出視覺(jué)和心理的均衡感，體味不同比例產(chǎn)生的平衡關(guān)系。如圖4-6，是在正方形的基礎(chǔ)上對(duì)各種比例關(guān)系的探討?？梢园凑栈镜臄?shù)學(xué)比率來(lái)分，也可以完全憑感覺(jué)來(lái)分。體會(huì)比例產(chǎn)生的視覺(jué)和心理的平衡。

4.2 材質(zhì)與尺度

造型的材質(zhì)和尺度有緊密的聯(lián)系。材質(zhì)限制造型的尺度范圍，尺度影響材質(zhì)的發(fā)揮。任何造型活動(dòng)都必須依托一定的材質(zhì)作為載體在一定的尺度范圍內(nèi)來(lái)創(chuàng)造。缺少材質(zhì)，造型活動(dòng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)；尺度不恰當(dāng)，造型亦無(wú)法成立。了解材質(zhì)和尺度關(guān)系的目的，在于使材料在其恰當(dāng)尺度內(nèi)得到有效的發(fā)揮，并使質(zhì)感充分流露。

材質(zhì)包含兩個(gè)方面：一方面是指材料的組成及其性質(zhì)，如木材、石材或鋼材等；另一方面指材料的質(zhì)感和肌理，通常指表面的感覺(jué)，屬于視覺(jué)與觸覺(jué)的范疇。無(wú)論是材料性質(zhì)還是肌理都與尺度有密切聯(lián)系。

4.2.1 材料物理屬性與尺度

材料具有眾多方面的物理屬性，其中有一些屬性直接或間接與其造型的尺度產(chǎn)生關(guān)系。通過(guò)分析，歸納出如下與尺度有關(guān)的材料物理屬性：

強(qiáng)度：材料抵抗外力破壞的性能稱為強(qiáng)度，材料的強(qiáng)度與尺度的聯(lián)系最為密切。材料強(qiáng)度的大小直接影響造型的尺度。強(qiáng)度高的材料適應(yīng)的造型尺度廣，尤其是跨度大、高度大的造型對(duì)材料的強(qiáng)度的要求很高；強(qiáng)度低的材料只適應(yīng)較小尺度的造型。

硬度：其實(shí)是強(qiáng)度性能的一個(gè)方面，指材料抵抗壓迫、磨損或刻割等外力作用的性能。例如，石材硬度較高，泥土硬度較低。石材能夠堆砌成高大的建筑，也可雕刻成精巧的器具，泥土只能建造低矮的房屋，但陶土經(jīng)過(guò)燒制硬度大大提高，就可以制作精巧的器具。

彈性：指材料受外力作用發(fā)生變形，外力除去時(shí)能夠恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)的性能。如橡膠和彈簧等屬于彈性大的材質(zhì)，石材為彈性小的材質(zhì)。彈性形變與造型的尺度有關(guān)系，根據(jù)胡克定律的描述，“彈力的大小與彈性形變成正比”。彈性系數(shù)由材質(zhì)的彈性屬性決定，變形量則與造型尺度有一定關(guān)系。造型設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)需要，選擇不同彈性的材料，同時(shí)掌握好材料的尺度，例如厚度或長(zhǎng)度。這樣才能產(chǎn)生適度的形變或彈力。如圖4-7，靠背的彈性和寬窄有關(guān)系。

導(dǎo)熱性：指將熱量由材質(zhì)表面?zhèn)鞯搅硪槐砻娴男阅?，如金屬為?dǎo)熱性強(qiáng)的材質(zhì)，石棉是導(dǎo)熱性弱的材質(zhì)，導(dǎo)熱能力還與造型尺度有關(guān)，厚而窄的物體傳導(dǎo)熱能力弱，寬而薄的物體傳導(dǎo)熱能力強(qiáng)。

材料的振幅和頻率：材料發(fā)生震動(dòng)屬性和它的尺度有密切的關(guān)系。例如，最簡(jiǎn)單的單擺震動(dòng)，它的頻率只與它的擺長(zhǎng)有關(guān)。

4.2.2 材料形態(tài)與尺度

一、材料自身的尺度影響造型。

由于不同材料的屬性不同，無(wú)論是自然材料還是人工材料，材料自身的形式都有一定的尺度限定，例如石材多以塊狀形式存在，5立方米以上的巨石很難開(kāi)采和運(yùn)輸；木材多以板狀或線狀形式存在，長(zhǎng)8米以上，直徑80公分以上的原木就很稀少。

人工材料中，尺度的限定更加明顯，所有人工材料都有一定的規(guī)格。造型設(shè)計(jì)要充分的利用材料，避免浪費(fèi)，對(duì)所使用材料的尺度規(guī)格要有很好的掌握。例如，設(shè)計(jì)不同的圖書，根據(jù)不同的需要和閱讀環(huán)境，圖書的形態(tài)是不同的，但不論怎么變化，都要根據(jù)紙張的規(guī)格來(lái)選擇合適的開(kāi)法。許多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品，能夠體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者對(duì)材料尺度的熟練掌握，真正的物盡其用。這在資源日益匱乏的今天，值得我們注意

二、材料的形態(tài)影響強(qiáng)度，從而影響造型尺度。

在造型基礎(chǔ)的許多課題訓(xùn)練中，我們能體會(huì)到材料強(qiáng)度與造型的尺度關(guān)系最為密切?！安牧显谕饬ψ饔孟碌挚蛊茐牡哪芰ΨQ為強(qiáng)度，分為：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗變形強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度和抗扭曲強(qiáng)度?！盵1]

材料的強(qiáng)度一方面取決于材料自身的物理屬性，另一方面取決于材料在使用中受的力的方式。而后者是我們?cè)谠煨驮O(shè)計(jì)中能夠靈活把握的，因而也是造型基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。造型基礎(chǔ)對(duì)材料的學(xué)習(xí)，不像材料專業(yè)那樣深入，但對(duì)材料在不同受力情況下的形變，以及材料受力時(shí)的內(nèi)力分布等問(wèn)題的學(xué)習(xí)，有助于我們更好的掌握材料。這些知識(shí)有助于人們對(duì)形態(tài)、尺度與材料的綜合理解。

在造型設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常試圖尋找材料、形狀、尺度及受力方向的最佳配合，達(dá)到高強(qiáng)度狀態(tài)，創(chuàng)造高大、穩(wěn)固的造型。下面以線型和面型材料為例，分析它們?nèi)绾文軌虬l(fā)揮較高強(qiáng)度，支持較大的造型。

（1）、線型材料

對(duì)線型材料分別施加“折”、“扭”、“拉”、“壓”四種不同的作用力。結(jié)果很明顯，線型材料最容易受“折”力破壞，其次是“扭”，最難產(chǎn)生破壞的是“拉”力，其次是“壓”力。當(dāng)細(xì)長(zhǎng)的線型材料受到彎曲力時(shí)，最容易受到破壞。材料受到彎曲力而發(fā)生折斷，實(shí)際上材料的一邊受到壓縮，而其另一邊受到引拉，因而遭到破壞。最不容易發(fā)生破壞的是引拉力作用的情況。

線型材料受到彎曲時(shí)的強(qiáng)度，隨著線型材料的斷面形狀的不同也不同。如果材料斷面的寬度增加2倍，它的強(qiáng)度也增加2倍，所以在許多情況下將線材的斷面做成“工”字形或中空的形態(tài)，這樣既可以使材料輕便、經(jīng)濟(jì)，又增加了它的強(qiáng)度。

壓縮力對(duì)線材所產(chǎn)生的破壞與長(zhǎng)度有關(guān)，長(zhǎng)的材料比短的材料更容易遭到挫屈。挫屈的方向會(huì)朝向厚度薄的一側(cè)。

當(dāng)線材作為受拉力材料時(shí)，抗拉強(qiáng)度與線材的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)而與材料的橫截面大小有關(guān)。材料橫截面越大則抗拉強(qiáng)度也越大。當(dāng)材料表面上有凹凸不平的現(xiàn)象時(shí)，力量就會(huì)集中在最凹的部分，因?yàn)榘枷莶糠肿钊菀自獾狡茡p。這是由于在有缺陷的部分應(yīng)力會(huì)集中的原理。這種現(xiàn)象可以稱之為缺凹效果。例如，對(duì)于同樣表面積的一張紙施加拉力時(shí)，有缺口的部分就容易被撕裂。

（2）、面型材料

當(dāng)面材受到拉力作用時(shí)，它所受到的破壞程度與材料的寬度有關(guān)，常常是在最窄的地方斷裂。這也是因?yàn)閼?yīng)力集中在材料最窄部分的原因。

面型材料平放時(shí)，上下方向承受壓力的能力很弱。如果將面材進(jìn)行折疊，則上下承受壓力的能力就會(huì)大大增強(qiáng)。如果在折疊的側(cè)面加以固定，其強(qiáng)度就會(huì)更強(qiáng)。

面型材料豎放時(shí)比平放抗壓能力強(qiáng)。如果將面型材料折疊后豎放，抗壓力就更強(qiáng)。如果材料彎曲成弧狀斷面，那么承受凹向來(lái)的壓力能力較弱，承受凸向來(lái)的壓力能力較強(qiáng)。了解材料抗力的方向性，就可以充分的利用材型變化來(lái)達(dá)到大而牢固的造型。如圖4-8，是對(duì)材料、結(jié)構(gòu)和尺度的探討。

4.2.3 材料的質(zhì)感肌理與尺度

質(zhì)感是材料表面引起的感覺(jué)，也是造型表現(xiàn)效果的重要因素。質(zhì)感由觸覺(jué)所引起的，但在人的視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)中，也可以獲得觸覺(jué)所轉(zhuǎn)移的經(jīng)驗(yàn)。所以視覺(jué)也能感知不同的質(zhì)感。同一造型，因其質(zhì)感和肌理不同，效果會(huì)截然不同。同樣尺度的物體采用不同的肌理會(huì)產(chǎn)生不同的量感；不同尺度大小的造型適合不同的肌理。巧妙的運(yùn)用質(zhì)感和肌理可以強(qiáng)化或減弱造型的量感。

在造型基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中，作這樣的試驗(yàn)：在幾個(gè)同樣的造型上使用不同的材質(zhì)和肌理，比較他們的心理感受的不同。可以發(fā)現(xiàn)，粗糙的肌理給人以厚重的感覺(jué)，有助于強(qiáng)化造型的體量。細(xì)膩的肌理給以平滑、含蓄的感覺(jué)，可以弱化造型的體量。肌理經(jīng)常被用于家具、產(chǎn)品以及建筑的表面，不同肌理的使用能夠大大豐富物體的造型含義。如圖4-9，古代城門上的乳凸釘，不是僅為結(jié)實(shí)，它的主要作用是裝飾，增強(qiáng)了門的心理量感，顯著威武和莊嚴(yán)。

4.3 結(jié)構(gòu)與尺度

結(jié)構(gòu)是布局、組成、連接的意思，表示在一系統(tǒng)中合理安排構(gòu)件，組成一個(gè)統(tǒng)一體的方式。在造型設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)因素是十分重要的，特別是在設(shè)計(jì)具有一定空間尺度的造型時(shí)，設(shè)計(jì)師不僅要運(yùn)用線和面，而且必須考慮體積、質(zhì)量和空間等尺度關(guān)系。這就要求設(shè)計(jì)師要了解不同的結(jié)構(gòu)方式，并運(yùn)用其中所蘊(yùn)含的美學(xué)要素。不同空間尺度的造型需要不同的結(jié)構(gòu)來(lái)支持，下面總結(jié)出一些能夠擴(kuò)展造型尺度的結(jié)構(gòu)，和一些能夠壓縮造型空間的結(jié)構(gòu)。在了解結(jié)構(gòu)的物理、機(jī)械形式同時(shí)，還體味它們的美學(xué)含義。

4.3.1 能夠擴(kuò)展造型尺度的結(jié)構(gòu)

人們對(duì)材料、工藝和結(jié)構(gòu)的知識(shí)掌握的越來(lái)越多，造型活動(dòng)越來(lái)越自由，人們可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)造出大尺度的造型，例如，橋梁、廠房、高層大廈等等。下面總結(jié)出一些在這些大尺度造型中常用的結(jié)構(gòu)，參考圖示4-10。

一、行架構(gòu)造。

行架是用線型材料，以鉸接的方式組合成三角形，并以三角形為單元組成一個(gè)構(gòu)造整體。行架中各單元之間互相起支撐作用，所組成的構(gòu)造整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，空間跨度大，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)建筑和現(xiàn)代鋼架結(jié)構(gòu)的建筑物，都是采用行架構(gòu)造。這種構(gòu)造只能受到壓縮力與引拉力兩種外力的影響，所以能用很少的材料建造起很大容積的建筑物。

行架用細(xì)長(zhǎng)的線型材料構(gòu)成，所以能構(gòu)建出體積很大重量很輕的構(gòu)造體，這是行架的最大特征。行架結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮到細(xì)長(zhǎng)的材料在組合中受到壓縮力時(shí)，容易產(chǎn)生彎曲或折斷的現(xiàn)象，因此組合時(shí)要充分考慮到材料的合理使用。

首先，必須仔細(xì)考慮行架中每根材料的受力的形式和大小，并以此來(lái)確定它適當(dāng)?shù)拇旨?xì)，從而避免材料遭到破壞。同時(shí)對(duì)材料的斷面形狀應(yīng)加以考慮，較強(qiáng)行架的強(qiáng)度。

其次，應(yīng)避免材料在鉸合點(diǎn)以外的地方受到壓力。當(dāng)壓縮力作用在節(jié)點(diǎn)上時(shí)，壓力能夠沿軸向進(jìn)行，不易引起材料的彎曲，這樣才能保證行架整體的穩(wěn)定性。

最后，行架中材料與材料的聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)，都應(yīng)使用鉸節(jié)點(diǎn)。這樣在材料之間只傳達(dá)壓縮力與引拉力，而不會(huì)傳達(dá)彎曲力。當(dāng)受到外力作用時(shí)，鉸節(jié)點(diǎn)會(huì)吸收一部分的能量，能夠緩解在局部產(chǎn)生的沖擊力。

二、堆砌結(jié)構(gòu)。

把材料重疊起來(lái)做成立體的構(gòu)造物稱為堆砌。堆砌可以說(shuō)是最早的造物方法，由于體量大的塊材超出了體力勞作時(shí)代人們的搬運(yùn)和處理能力，所以人們使用小塊材來(lái)堆砌制作出大規(guī)模的構(gòu)造。堆砌是靠物體接觸面之間的摩擦力來(lái)維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

堆砌構(gòu)造有具有很強(qiáng)的抗壓性能。例如，埃及金字塔是采用堆砌構(gòu)造，希臘神殿等建筑也采用堆砌構(gòu)造，都是利用石材的疊加，來(lái)建造出堅(jiān)固的墻柱和寬闊的空間。

三、拱與懸索結(jié)構(gòu)。

拱與懸索都是弧形結(jié)構(gòu)，拱與懸索優(yōu)良的受力的特性可做成很大的跨度，有的可達(dá)數(shù)百米，許多建筑和橋梁都采用這類結(jié)構(gòu)。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，拱內(nèi)應(yīng)力是壓力。拱的壓力與拱高有關(guān)，高度愈高壓力愈小。與拱相反，懸索受到的是拉力，圓形懸索結(jié)構(gòu)如同一個(gè)自行車輪，外圍梁受壓內(nèi)環(huán)受拉，因此在支點(diǎn)處并不構(gòu)成水平推力。例如摩天輪。

四、折面結(jié)構(gòu)。

當(dāng)一張紙平放時(shí)是很軟弱的，在上下方向強(qiáng)度很差。若將紙折疊成瓦楞狀，它的強(qiáng)度會(huì)提高很多，相當(dāng)于增加了紙的厚度。像這種折面的原理，廣泛地應(yīng)用于建筑物和材料的構(gòu)造上。折面原理對(duì)木材、金屬、塑料等面型材料，都一樣有效。

五、殼面結(jié)構(gòu)。

當(dāng)折面的數(shù)量增多到一定量時(shí)，折面就形成曲面。例如，蛋殼的曲面，雖然很薄，但卻非常堅(jiān)固。這種利用面材的折疊或彎曲來(lái)加強(qiáng)材料強(qiáng)度的殼面結(jié)構(gòu)，常被用在大型體育館、劇場(chǎng)的建筑中。殼體結(jié)構(gòu)的形式可分為很多種，例如雙曲面殼、半圓殼等。

4.3.2 能夠壓縮造型尺度的結(jié)構(gòu)

有限的空間資源常常需要我們進(jìn)行造型設(shè)計(jì)時(shí)盡量縮小造型的尺度，而又不影響它的使用功能。這需要借助一些能夠壓縮造型尺度的結(jié)構(gòu)，參考圖4-11：

一、折疊機(jī)構(gòu)

在自然界，通過(guò)調(diào)整自身尺寸的大小來(lái)滿足功能需要是自然界生存的法則之一。許多動(dòng)物和植物通過(guò)身體變小來(lái)保護(hù)自己。這些都是物競(jìng)天擇，適者生存的需要。自然界的這些法則為人類的折疊行為的產(chǎn)生，提供了極為重要的啟示。

“折疊”主要目的是使物品在非使用狀態(tài)時(shí)保持較小的尺度，便于攜帶、收藏或管理。折疊機(jī)構(gòu)在許多設(shè)計(jì)中都有應(yīng)用。常用的折疊方法有以下幾種：

 1、壓。

“壓”適用于彈性較大的柔性材料。當(dāng)撤去壓力時(shí)物體可以恢復(fù)原有造型。例如圖4-11中的折疊杯。

 2、折。

“折”是折疊里最常見(jiàn)的類型之一，適用于布料和軟塑料等柔軟材料，也可以通過(guò)合頁(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、風(fēng)箱形。

 風(fēng)箱的主要構(gòu)成是通過(guò)褶皺，形成具有伸縮性的袋子。作為一種機(jī)械工具，風(fēng)箱的發(fā)明是為滿足一種靈活密封的連接需要。因?yàn)轱L(fēng)箱的設(shè)計(jì)并非全部以節(jié)省空間為目的，如攝影暗房用的放大機(jī)可伸格的連接是為了滿足鏡頭聚焦的需要。

 4、組裝。

將分散的部分組裝成一個(gè)整體，在存儲(chǔ)的時(shí)候再把它們拆開(kāi)。

 5、卷。

“卷”的物品可以重復(fù)地展開(kāi)與收攏，例如圖4-11中的可折疊鍵盤。

6、鉸接。

鉸接是折疊的一個(gè)重要方式。支架展開(kāi)時(shí)可以形成堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生較大的空間；收攏時(shí)細(xì)長(zhǎng)的支架非常節(jié)省空間。例如圖4-11中的折疊椅。

二、滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。

有些折疊物品通過(guò)滑動(dòng)來(lái)達(dá)到節(jié)省空間。例如望遠(yuǎn)鏡、天線、釣魚(yú)竿以依次減小的圓筒，通過(guò)滑動(dòng)和套接來(lái)縮小尺度空間。

三、嵌套機(jī)構(gòu)。

兩個(gè)或更多的套裝物，有助于存儲(chǔ)時(shí)占有最少得空間，如圖4-12。

四、扇形機(jī)構(gòu)。

扇子是在一個(gè)樞軸上將扇葉穿在一起，并能使扇葉自如的被展開(kāi)和合攏，由于這種折疊機(jī)構(gòu)展開(kāi)和收疊的空間大，而被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建筑與環(huán)境設(shè)計(jì)之中。

4.4尺度與加工工藝

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中常用的材料有金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材、織物、皮革等。在造型設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)這些材料加工工藝應(yīng)有一定的了解。加工工藝最主要材料和所要表現(xiàn)的造型有關(guān)，還與造型的尺度有關(guān)。

由于材料和成型方式的特性，加工工藝會(huì)在一定程度上限制造型的尺度，隨著技術(shù)進(jìn)步和加工工藝改良，造型會(huì)突破材料的尺度限制發(fā)生巨大的變化。例如，玻璃加工工藝不發(fā)達(dá)的時(shí)候，它只能用于較小尺度的造型，很難承受大尺度的造型。隨著加工工藝的進(jìn)步，玻璃可以大面積的用于建筑物，形成玻璃幕墻，徹底改變了建筑墻面與窗的比例關(guān)系。又如，現(xiàn)代玻璃工藝可以時(shí)汽車風(fēng)擋玻璃采用開(kāi)闊的直線型曲面玻璃，使汽車造型呈現(xiàn)新的比例。這些都是由材料的加工工藝對(duì)造型尺度的影響產(chǎn)生的。

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