近年来，非线性建筑渐渐成为建筑界的热门话题，从早期的形式探索到如今的实际工程建造，非线性建筑已经逐渐走进了人们的生活，如“鸟巢”，如“水立方”等等。这类项目的不断建成，冲击着大家对建筑固有的认识。但究竟什么是非线性建筑，学术界尚未有统一的说法，但有一点是得到大家共识的，那就是非线性建筑有别于普通的建筑，它的外形变化丰富，带有一些随意性和不可捉摸性。如果从字面上就更好理解了，非线性建筑也即是在外形上会有类似非线性的非欧几里德几何形态的建筑，其给人的感觉是不确定性或者甚至有突变的不可捉摸性。这样的外形特征给此类建筑的建造增加了不少难度，在材料的选择和使用上也是与一般传统的建筑不同。一些非线性建筑采用复合材料，如天津国际邮轮客运中心，利用GRC材料塑性的特点，做出飘逸灵动的造型，很好的体现了设计构想。然而相对于新兴的材料来说，传统的建材成熟可靠，价格相对低廉，获取方便，有很大的优势。但在非线性建筑上的使用过程中却有与传统建筑中不一样的特点。下面，本文介绍一下一些主要的传统材料在非线性建筑中的运用的要点。
　　砖
　　砖是很古老的建筑材料，价格低廉，容易获得，从传统的民居到现代建筑中的维护结构都在用它。砖的特点是尺寸比较小，呈长方体，用于方正的墙体砌筑时，施工难度很小，但一旦遇到曲面时，砖就不容易砌筑了，需要拟合，外部再抹灰平滑表面。用这种拟合的方法砌筑曲面时，由于砖块小，不容易控制整体的曲面变化。因此传统上，砖多用于直线型墙面的砌筑。但是正是因为砖的尺寸小，可以把每一块砖看成一个造型构成的单元，如果引进参数化编程的概念，将每一块砖按一定的曲面规则搭接起来，这些规则可以通过参数进行调整，这样整堵墙砌筑完成后就会产生由参数控制的非线性变化。透过这种方式，砖的表现力会大大增强。如瑞士ETH数字实验室在第11届威尼斯双年展中的“探索”的展览。他们在计算机中参数化生成了一条100米长的像连续曲面装饰带般延伸的砖墙，并利用机器人将砖墙完美的建造出来。
　　砖这一传统材料本身给人的感觉硬朗，夯实，一般很难表现出曲面效果。但通过参数化规则运用在非线性建筑上，却出现如波浪般的整体形象，仔细观看，砖块的细部又给这种整体形象增加一些精致而又厚重的肌理，这种强烈的观感对比让人有一种新的审美体验。因此，非线性建筑中砖的使用适合一些具有历史感和文化感的建筑类型，能让建筑呈现出一定的雕塑感。在使用过程中，必须注意形体生成和建造工艺的控制，只有这样做才能让砖这种古老的材料在非线性建筑中焕发出新的魅力。
　　石材
　　石材是也是一种古老的材料，它给人的感觉就是坚硬、实在。其观感与制作工艺有很大的关系，打磨前可以很粗旷，打磨后可以很光滑。石材的可塑性也很强，通过切割，可以形成各种曲面形态，但是在切割中对尺寸的精度和工艺水平要求很高。
　　在非线性建筑中，石材主要是用于曲面外表皮的干挂。由于建筑表皮的曲面变化，对石材的加工精度要求比较高，一般来说这种情况下使用石材，表皮最好不能有光滑的要求。保持石材的毛糙的表面可以规避加工和安装精度不达标的风险，同时还能给人以粗旷的雕塑感。如中央美院美术馆的外表皮采用了板岩，使用了干挂叠压的施工方式，从创意上就是追求粗旷的感觉。在实际施工中，因为加工和安装精度要求低，该项目可以大量采用手工作业，进一步降低了建设成本。
　　石材也能进行精细的加工，呈现出光滑的曲面外表，但这样做代价很大。毕尔巴鄂古根海姆美术馆就是这样采用了表面光滑的石材表皮方案。为了确保石材施工的精确性，设计者首先制作了精确的CAD建筑表皮模型，然后在施工现场使用了一台三轴计算机数控机床（CNC），将CAD表皮数据输入到CNC中加工切割，最终获得高精度的石材表面。对于每个石材构件，设计人员还在模型中对其编号和定位，以便现场施工时可以更精确的拼合。
　　石材作为传统的材料在非线性建筑中应用广泛，但由于其自身的特性，具体使用中还存在一些需要注意的方面。对于光滑和粗糙的曲面，石材都能胜任，不过光滑的石材表面需要很高的切割精度和施工工艺保证，相应的成本会大大提高。在不满这些要求时，粗糙的表面方式就成为讨巧的选择了。
　　混凝土
　　混凝土是一种塑性胶凝材料，非常适合各种曲面的非线性建筑的建造。但是模板是混凝土塑形的关键。在早期，技术比较落后，混凝土缺乏合适的模板支撑，很难塑造出曲面非线性形态。如上世纪初的爱因斯坦天文台，刚开始考虑采用混凝土建造的，但找不到合适的模板，最终只能砖砌抹灰，建成的效果也与最初草图构思相差甚远。现如今，随着技术的进步，模板已不再是问题，通过曲面模板浇筑的清水混凝土非线性建筑能带来浑厚的观感。如哈迪德的萨拉戈萨桥梁展厅，建筑下部是由清水混凝土浇筑的，建成后像一条巨大的鲨鱼，横贯在大地上。
　　混凝土用于非线性建筑有着得天独厚的优势，其塑性可以满足各种曲面的需求，而弧形清水混凝土的表现力也让扎哈·哈迪德、矶崎新等众多建筑师为之着迷。但由于曲面墙面和直线型墙面的施工工艺不同，在其施工过程中，必须控制好曲面模板工程，否则就难以形成所需的形态。
　　钢材
　　钢材具有优秀的物理性质，在非线性建筑中，钢材既可以作为结构材料，也可以作为装饰材料，或者两者的功能都可以兼顾。其中，作为结构材料，钢结构的可塑性和高强度的特性有得天独厚的优势，通过一定的构建建造出各种符合非线性建筑外形的结构形式。如毕尔巴鄂古根海姆美术馆，内部钢结构形式就是由外表皮得来的。由于钢结构自重较轻，跨度大，对于一些具有城市标志性特征的大跨度建筑结构处理也是游刃有余。如广州歌剧院，整个屋面和墙面就是一个大跨度的钢结构外壳，采用了三向斜交折板式网壳结构，将砾石的设计构思完美的表达出来。
　　在作为非线性建筑外表皮的装饰材料时，利用了钢材的延展性，可以较容易的弯曲成形，其作为外墙装饰材料能满足曲面建筑所要求的各种曲率，同时还能起到防水的作用，常见的做法有镀锌钢板屋顶或墙面。当前还有一些建筑师不满足于镀锌钢板银白色的外表，将钢板通过一定的锈蚀处理，制作出装饰性更强的锈钢板，用在非线性建筑上产生出一种独特的魅力。如上海世博会澳大利亚馆，该馆采用了的是特殊的耐风化钢覆层材料，在世博会期间，观众会发现，澳大利亚的外墙的颜色每天都会随着上海的天气情况变化。
　　与其他材料相比，钢材的劣势在于建造成本较高，防火性能差，使用中还须不断维护。这些就需要设计策划阶段进行相应的权衡比较，选择最合适的建筑材料。
　　钢材是一种非常适合建造非线性建筑的材料，它的各项优异的物理特性让其在非线性建筑中既可以担当结构功能又可以担当装饰功能。钢材的工厂与现场结合的建造方式让其在加工和装配精度上也有着很大的优势，可以用于高技术的非线性建筑，是单纯靠现场施工的材料所无法与之比拟的。
　　玻璃
　　玻璃也是一种硅酸盐材料，它的最大的物理特性是透明性，从水晶宫开始，建筑师们利用这个特性创造了很多经典的建筑，如密斯的玻璃摩天大楼、贝聿铭的卢浮宫博物馆扩建工程等。
　　在非线性建筑中，玻璃也是一种常见的建筑材料。使用在弧形的外墙上时，若墙面面积较大，弧度小，可以将一个曲面分隔成若干个小块，用拟合的办法将相对应的小块平板玻璃组成一个完整的曲面。如果造价允许，或者曲面弧度大，也可以直接采用曲面玻璃。这两种形成玻璃曲面造型的方法都可以通过计算机的运用，增加生产和装配的精度。如古根海姆博物馆中的玻璃幕墙就是采用数字模型铺贴的方法，精确的计算出玻璃尺寸，并根据定位数据安装到位。
　　随着科技的发展，玻璃的品种也在增加，不再是单一的普通透明玻璃，多种特性的新型玻璃使得其在非线性表皮中的表现力得到了很大的提高。现在已经发展出的有：彩印玻璃、彩釉钢化玻璃、彩绘玻璃、喷沙玻璃等。北京复兴路乙59-1号改造项目的表皮就采用了彩釉玻璃。这样做建筑在外界看起来有一种神秘气氛，将建筑的非线性特征从形态延伸到了光线和色彩，甚至是影响到了人们心里。
　　玻璃的可塑性和透明性让其在建筑外表皮上得到了广泛的应用，而科技的发展更让玻璃在非线性表现力方面有了很大的提高。未来随着数字雕刻技术、数字铸造技术等信息技术以及声光电等跨界运用技术的广泛使用，玻璃这种传统的材料必然会在非线性建筑领域有更为突出的作用。
　　砖、石材、混凝土、钢材、玻璃等传统材料是人们最常见的建筑材料，由于获取方便，施工工艺成熟，在传统线性建筑上得到广泛使用。随着科技的进步，这些材料运用了很多新的生产工艺或者使用了一些新的施工工艺。在这些新工艺的帮助下，这些传统材料被运用到非线性建筑上，成为非线性建筑的造型的一部分。相应的，新工艺也就成了传统材料在线性建筑和非线性建筑运用中所不同之处，成为传统材料所建造的非线性建筑成败的关键。
　　传统材料在传统建筑中的运用已经是很成熟了，各种工艺方式的表现力也被挖掘的很透。而非线性建筑还是一个方兴未艾的建筑设计领域，众多建筑师在这一领域对材料表现力孜孜不倦的探索，让这些司空见惯的传统材料焕发了新的生命力。
　　参考文献：
　　1. ETH数字实验室R-O-B建造全过程，天作社区（网络资料）http://bbs.tzwork.net/post/print?bid=28&id=86963
　　2．【英】彼得·沙拉帕伊 著，吉国华 译，建筑CAD设计方略——建筑建模与分析原理，第1版，北京：中国水利水电出版社 知识产权出版社，2006
　　3. 朵宁，广州歌剧院：他山之石的隐喻及其实体化过程，建筑学报，2010（08）：71-75
　　4. 李兴刚 张音玄 付邦宝，表皮与空间——背景复兴路乙59-1号改造，建筑学报，2008（12）：58-64