组合体的构形设计

12.5　组合体的构形设计

根据已知条件构思组合体的形状、大小、结构并表达成图形的过程称为组合体的构形设计。组合体构形设计是在已有投影知识的基础上，利用想象思维法、发散思维法、假想构成法、求异思维法追求新颖、独特和非重复性的结果。构形设计能把空间想象、形体构思及其视图表达结合在一起。它不仅能促进画图与读图能力的提高，还能启迪思维，扩展思路，丰富空间想象能力，培养空间形体的创新能力和表达能力。

【想象思维法思维提示】

想象具有生动形象的特点，这是众所周知的事实。想象的生动形象性不仅使想象具有隐喻功能、类比功能、启发和暗示功能，而且还使想象具有快捷、经济、有效的特点，使人们能够方便、迅速地把握事态的总体特征，理解复杂的关系。这些特点使得想象尤为适合土木工程设计、艺术创作和技术发明以及科学理论探索。在土木工程中，如果计划中的桥梁或建筑要以某种方式改变，就需要在头脑中首先想象它们将改变后的样子，然后再进行各种设计。

【假想构成法思维原理】（见9.3.1－2节）

【发散思维法思维原理】（见5.1.4－2节）

【求异思维法思维原理】（见4.2.5节）

组合体的构形方式有：由数个基本形体组合构形，由一个（或两个）视图构形。本节主要讨论根据组合体的一个视图构思形体，并正确表达。

12.5.1　构形原则

1.均衡与稳定

使组合体的重心落在支承面之内，给人以稳定和平衡感，尤其是对于非对称形体，首先应考虑符合均衡的要求，以获得力学和视觉上的稳定和平衡感，保证造型的稳定。

2.符合工程实际、便于成形

(1)两个形体组合时，不能出现点接触或线接触，如图12-21所示。

图12-21　形体组合中的错误连接

注意　构形设计的本质是创新,但不是离奇;是贴近实用,而不是脱离实际。

(2)封闭的内腔不便于成形，一般不要采用，如图12-22所示。

图12-22　形体组合的连接中不允许出现封闭内腔

3.多样、变异、新奇

以几何体构形为主，组合方式和相对位置应尽可能多样和变化。

12.5.2　构形的基本方法

根据组合体的一个视图构思组合体，其结果不是唯一的。由不充分的条件构想出多种组合体是思维发散的结果。它不仅要结合投影原理进行分析判断，还要灵活运用联想思维法、发散思维法、求异思维法等多方位、多角度、多结果地分析和思考问题，从而产生出创造性的构思，设计出新颖、独特的形体。

1.通过表面凹凸、正斜、平曲的联想构思组合体

构形时，应根据视图中的线、线框与相邻线框的空间含义，对形体进行广泛的构思和联想。根据相邻线框表示不同位置的表面，通过凸出、凹入、斜交、平曲等各种形式来形成不同形体。

由图12-23所示形体的俯视图，可构思不同的组合体。可以看出：形体分前、后两部分，前面是一个面，它可以是平面，也可以是曲面或斜面；后面有三个线框，分别可以用凹凸、平曲、正斜变通的联想，创造出一个个新奇的形体(见图12-24)。当然，满足该俯视图的组合体远不止图12-24所示的9种，还可构思很多其他形状的形体，请读者继续构想。

图12-23　形体的俯视图

图12-24　组合体的不同构形

注意　构思形体时，力戒简单的叠加，避免造型单调，应灵活运用联想思维法、类比法充分表示其形体的差异。如能在以直线为主的构形中，增加一部分曲线，产生曲直的对比与变化，可显示出活泼多样的效果，它比单纯用直线体的好。若能充分了解不同构形带给人们的不同心理感受，则会使构造的形体更具有感染力，更简洁且更有个性。

2.通过基本体和它们之间组合方式的联想构思组合体

组合体的组合方式有叠加、切割和综合，可根据这些组合方式对已知投影进行分析、联想，构思出不同形状的组合。

为了丰富创造意念，增强思维的联想能力，可综合运用多种思维方法，将前述简单形体的多种组合或切割产生的各种形态的交线灵活运用到各种构形设计中。

【多维思维法思维原理】

多维思维法是指对事物进行多角度、多方面、多因素、多层次、多变量的系统考察的一种开放性思维方法。多维思维属全面性思维。

例12-4　根据形体的俯视图（见图12-25），进行形体构思，并画出其主视图和左视图。

图12-25　例12-4图1（形体的俯视图）

分析　俯视图是实线圆加一外切正方形，其圆可联想成回转体或回转体的切割体，方形可联想成方块、方柱、卧放的圆柱、棱柱等，因此，形体可构想成由它们进行叠加、切割等组合的。

作图　(1)基本体的简单叠加或挖切构形。如图12-26所示，图(a)所示的是方块与半球叠加，图(b)所示的是方块与圆柱叠加后再挖切一倒圆锥，图(c)所示的是方块、半圆柱与圆锥的组合体。

图12-26　例12-4图2（基本体的组合构形）

(2)基本体与基本体的相交构形。如图12-27所示，图(a)是圆柱与三棱柱相交，图(b)所示的是圆柱与等径半圆柱、四棱柱三者相交，图(c)所示的是圆柱与圆柱等径相交，图(d)所示的是圆柱与等径半圆柱相交。

图12-27　例12-4图3（相贯体的组合构形）

续图12-27

(3)叠加与切割的综合。形体的切割，主要指对几何形体的切割，切割方式有平面切割、曲面切割等。如图12-28所示，图(a)所示的是方块叠加圆柱后，用一个正垂的半圆柱面切割；图(b)所示的是方块叠加半球后，用一个铅垂的圆柱面切割；图(c)所示的是方块叠加半球后，用五个投影面的平行面切割；图(d)所示的是方块叠加圆台后，用四个投影面的平行面切割。

图12-28　例12-4图4（切割或叠加的综合构形）

根据形体的俯视图构思形体不仅仅只这几种，请读者继续构想。

要丰富空间想象能力、提高空间形体的创新能力和表达能力，组合体的构形设计有着极其重要的作用。请读者多观察、多分析、多想象、多练习，逐步提高。