基于复杂性理论的塑料表皮在建筑形态中的表达第 1 章 绪论1.1 研究背景1.1.1 选题背景在现代技术迅速发展的时代背景下，塑料已经成为一种被广泛使用的外在物质形式，无论是汽车装置、电子机械、医疗设备，还是建筑材料，人们日常生活的各处细节都有着它的身影。塑料正以它千变万化的姿态为我们的工作和生活带来无限惊喜和可能。经过对塑料进行使用和加工的历史，人们发现塑料具有强度高、可塑性强、质量轻、绝缘性能好、抗腐蚀性好、易于生产等优质特点。据史料记载，早在 19 世纪，人类就开始使用天然树脂材料，如沥青，松香，琥珀和虫胶作为拼接和装饰的基本材料。依据考古人员的相关研究成果可知，在两千年以前，庞贝古城对罗马大道展开修建期间，已借助沥青展开填充接缝以及外层涂抹等操作。人类还经常把沥青涂抹在兵器和工具上作为装饰。直到1868 年第一个塑料制品赛璐珞（Celluloid）的诞生，使得合成树脂登上历史舞台，并开始在汽车、胶片等领域广泛应用。伴随着技术的发展，在短短的 150 年内，塑料的衍生品种类开始逐渐丰富起来，其中包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA 俗称有机玻璃）、纤维增强塑料（FRP 俗称玻璃钢）、聚碳酸酯（PC 俗称阳光板）和聚苯乙烯（PS 俗称泡沫塑料）等等。它们具有塑料的普遍性又拥有自身材质的特殊性，例如经过发泡的聚苯乙烯（简称 EPS），由于其重量轻，兼具保温性和不吸水性等特点，而经常被使用在外墙保温材料上。.1.2 国内外相关研究现状1.2.1 建筑塑料表皮国内外相关研究现状1.2.1.1 国外研究现状1）对建筑表皮材料与形式的理论研究在材料、形式和建筑一书中，Richard Weston 探讨了建筑设计中材料、形式和性能几个关键要素之间的相互作用。根据建筑物发展的时间轴，每个典型历史时期盛行的建筑材料，以及由此产生的建筑形式，立足于自然、人文、技术等诸多方面，归纳了建筑本身、表皮材料、建筑形式三者之间的关系。凸显出材料于建筑表达方面的巨大价值和意义。2）对各种材料在建筑表皮中的应用与表现的研究从建筑表皮材料的性能及应用形式出发，结合大量具有代表性的经典案例，对大部分用于建筑表皮的材料进行分类，其侧重对不同类型表皮材料的构建方法和效果呈现进行归纳总结。建筑设计的材料表达是关于建筑材料的应用和表达典型的代表著作。作者通过对不同类型材料的出现、发展以及材料性能的研究，归纳总结了不同材料影响表皮设计的因素。通过对大量实例的建筑材料与形态表达对应关系的剖析与总结，表明了技术以及材料发展对建筑表皮形态的多样呈现产生了显著的作用。3）建筑塑料表皮在建筑中的应用与表现的研究随着近年来塑料材料的逐渐兴起，塑料建筑表皮越来越得到建筑师的关注。因此，出现了许多关于塑料建筑表皮为主要内容的理论著作，其中大部分都是基于对案例的分析和整合来阐释塑料表皮在建筑形态中的表达。来自西班牙的考斯特于 2012 年撰写了建筑师材料语言-塑料，其围绕塑料表皮形态展开研究，主要对一些代表性建筑案例进行剖析，从构造的角度归纳了塑料建筑表皮的形态表现特点。.第 2 章 塑料的特性与应用2.1 塑料在建筑中的应用发展众所周知，塑料对应的英文是plastic;，其意为成型;或包含可塑性;。针对塑;，其汉字的意义为通过泥土所捏成的人物形象;，塑性;引申为能自由成型;之意，那么塑料即为能够自由成型的材料。依据美国塑料杂志的看法，塑料是一类可以塑造成不同样态的材料，但并不是像非塑性材料那样进行切凿。较为严苛的说，塑料通常意为将树脂视作基本构成，添加（或者未添加）其他材料（比方增塑剂等），借助于相应温度以及压力而形成一定形态，同时于常温条件下可以维持已确定的样态的有机高分子材料。2.1.1 塑料的历史沿革天然树脂如沥青、松香、琥珀和虫胶很早就已经被人们使用。在 1868年，人们将樟脑用作增塑剂，把天然纤维素硝化处理，获得了世界上第一种塑料产品（赛璐珞）。人类自此对于塑料展开大规模应用；到了 19 世纪后期，电力工业得到迅猛发展使得绝缘材料被大量需要，然而当时的天然材料虫胶明显供不应求。没过多久，来自奥地利的研究人员约翰成功获得一类没有颜色的塑料，被叫做脲醛塑料（英文缩写为 UF）。脲醛塑料曾经一度在欧洲代替玻璃使用。随后也有一些氨基塑料诞生。但是这些塑料材料都有一个共同的特点就是当它们被一次成型生产出以后，无法再重复加热软化成型（即热固性材料）。虽然不能循环使用但是它们仍具有耐腐蚀、结实耐用等优点被人们广泛的使用。.2.2 塑料的分类和性能塑料的种类繁多，塑料通常具有质量轻、耐腐蚀、耐磨性好、绝缘性好可塑性高、化学性质稳定等特点。因为塑料在成型过程中通常加入各种改性剂，例如增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等，或是附加其他材质的薄膜或涂料，这将改进材料特性。所以我们看到的塑料因加入的改性剂或附加材料呈现出不同的种类和性质。2.2.1 塑料的分类塑料的种类繁多，分类方法也各不相同。主要归纳为以下三种：（1）根据塑料的物理和化学性质不同，它可以细分为热固型和热塑型。此类划分反映出塑料包含的构成特征、物化属性以及成型特征。针对热塑性塑料而言，其于相应温度区间内加热后会发生软化且熔融的现象，变成能够进行流动的粘稠液体，能够制成相应形态的产品，在冷却之后发生硬化，维持已塑造成的形态，其属于可逆过程。主要的热塑性塑料包括聚苯乙烯等。针对热固性塑料而言，是于受热条件下保持固化或者包含不溶（熔）特点的塑料。该类塑料首次加热或者加压之后能够软化熔融，提高至相应温度之后，发生化学反应（也就是交联反应）而变硬，此类反应是非可逆的，接着再进行加热或者加压，已不能在变软流动。常见的有酚醛塑料、环氧树脂、聚氨酯等。（2）依据塑料使用领域划分，可以细分成特种塑料、工程塑料以及通用塑料。针对工程塑料而言，其通常意为可以承担相应外力影响，同时包含极佳的机械特性以及尺寸稳定性，于高低温状况下依旧可以维持极佳的性能，能够用作工程结构件。常见的工程塑料有 ABS、尼龙等。通用塑料指用途广泛、造价低廉、易于模塑和批量生产的塑料。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。.第 3 章 走进复杂性.353.1 概念解读. 353.1.1 复杂性(complexity). 353.1.2 复杂性理论.36第 4 章 建筑塑料表皮的复杂性构建.524.1 多样性材料的构建.524.1.1 单一材料构建.524.1.2 材料并置化构建. 56第 5 章 复杂性视阈下的塑料表皮形态呈现. 775.1 视觉层面的复杂性呈现. 775.1.1 动态表皮的多样性呈现.775.1.2 仿生建筑力学之美的多样性诠释. 81第 5 章 复杂性视阈下的塑料表皮形态呈现5.1 视觉层面的复杂性呈现5.1.1 动态表皮的多样性呈现单一的事物一定是简单的,少量的事物也难以产生复杂，只有多样性才是复杂的根源，所以复杂事物都具有多样性。一个系统规模大，只说明构成元素数量多，但不一定就是复杂，组分数量很多、样式单一个性不明显这样难产生复杂。同样组分样式繁多、数量有限也不会产生复杂。因此，组分种类的多样、组分之间相互作用的多样、系统可能行为状态的多样、外界环境的多样，那么这个系统就会呈现出多样性的状态。多样性是系统复杂性的重要原因。多样性的成因并不是唯一的，组分多只是简单数量居多，数量多和异质性才是复杂性产生的根本原因。所以，多样性即为复杂系统内组分数量多、品种多、相互作用多的一种性质。建筑表皮可以通过动态可变的形式来达到多样性的呈现.建筑表皮可以通过动态可变的形式来达到多样性的呈现，随着现代技术日益发展，动态建筑表皮因为其自身的灵活性和适应性备受建筑师们的青睐。因其可以产生多样性的视觉效果、智能化、生态化所以得到了广泛的应用。本论文中将动态建筑表皮分为两种，一种是通过数字技术引起表皮立面色彩改变所呈现出来的有节奏的动态效果即律动;表皮，另一种是由于外部自然环境变化，被动调节自身形态，从而形成动态的效果，如风的作用形成表皮自身轻舞;的动态效果。.结论 / 参考文献(略)