关于数字化设计在建筑设计中的应用探讨论文_龚舒

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摘要:随着计算机技术结合传统建筑设计的发展催生了建筑领域的参数化设计。本文首先论述了参数化设计对建筑设计的重要意义,基于此,深入探讨了几点参数化设计对建筑设计的影响。

关键词:数字技术;建筑设计;应用

1研究参数化建筑设计的目的和意义

参数化建筑设计是将建筑设计作为一个整体的复杂性系统,在系统中国存在众多的内在因素和外部因素,分析其内在和外在因素之间的联系,并通过研究后制定出数字化的图解,然后依据计算机技术来模拟出建筑形态。第一,在参数化建筑设计中,必须要针对建筑形式来制作参数化模型,依照建筑设计中的各种参数,在这些建筑元素中,有的可以直接获得,有的可以通过调查和推理求得。同时要对设计因素进行筛选,锁定主要的设计因素。第二,在参数化建筑设计中,很多参数都是随时间的变化而变化的,由此会出现不同的形态。所以,必须要根据设计的雏形来分析其建筑的交通、建筑功能、建筑性能和疏散性能等方面的内容,找到对优化的方案,并加以完善和处理,制定最优策略。第三在参数化建筑设计中还有可能出现矛盾问题,例如在群体之间的利益矛盾,或者计算机形态和实际需求之间的差异。

利用参数化建筑设计可以为建筑选型提供更多的选择性,加强了计算机的全面性,并将计算机的设计信息融入到了设计思想中,提高了设计的效率和质量。采用模糊物元的分析法,根据设计的目的来取定衡量建筑的标准,采用定量和定性的方式相结合,得到参数化建筑多解的建筑方案,体现了其优越性和准确性。同时可以利用参数化建筑的设计思路来处理建筑中的矛盾和冲突,建立建筑模型时也可以实现可拓性,在参数化建筑中实现可拓思维。

2 参数化在建筑设计中的应用

参数化建筑设计是一种新型的建筑设计理念,其不同点在于不但要考虑建筑技术的变革,还要考虑建筑设计思想的改变,其中主要特点体现在:

2.1 基于过程的设计思想

参数化建筑设计是一个动态的发展状态,不单单是作为一个成果而存在,更重要的是要体现建筑设计中的瞬间动态,体现设计过程的思想和理念,让设计者在设计过程中有更多的选择性。

2.2 自下而上的设计方式

一般的建筑设计会采用自上而下的设计方式,而参数设计是利用由下到上的设计方式,通过对建筑总体的构架和整理,然后勾勒出建筑的框架,然后考虑每个细节,符合了自下而上的逻辑思想,建立了关联性规则。

2.3 人机互动的设计模式

计算机的一种重要的用途就是在建筑设计中实现人机互动,将计算机的运算能力来替代人力思维,辅助建筑设计,并通过计算机的设计条件来分析数字模型,利用计算机语言来表达建筑所需要的形态,是人力思维的补充。

2.4 动态可控的设计成果

采用参数化建筑设计可以让建筑设计更灵活,可控性更强,当设计条件发生改变时,就会很容易的通过更改参数来达到目的。

3 参数化

效率提高是建筑设计作为实际工程而非艺术品的最大优势,主要体现在以下方面:

(1)精确的完成复杂形体的设计

以往的建筑设计总是基于对基本几何体的处理,而面对复杂的形体建模时,我们借助传统设计工具会显得无能为力,有时还并不准确,而在参数化设计中,通过参数模型的帮助使输入参数和输出形体之间建立精确、可控的联系就使复杂形体的设计、建模成为可能。比如深圳双年展项目,没有计算机的帮助,生成的结果必然无法准确的表达。

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(2)快速的生成多个方案

优化设计方案,为客户提供多种备选方案是建筑设计中必要的工作,对传统的设计方式来说,这一工作会十分繁重,每个备选方案的设计都是一次设计过程的重复,其中还会消耗设计师大量的灵感,而参数化设计的关键是建立参数模型,一旦参数模型建立,建筑设计的方案阶段就进行大半了。对于同一个参数模型,输入不同的参数会输出不同的设计结果,备选方案的多少仅取决于输入参数的多少,因为对于计算机来说,生成10个结果的时间和1000个的几乎是相同的,不同的只是我们输入1000组参数可能会比10组更加耗时而已。

(3)方便的修改方案

传统设计中,我们总是从总图出发一步一步的进行推敲、深化、修改、再推敲、再深化、再修改,并最终使设计方案得以实现,在这个过程中,所有的再推敲、再深化、再修改的工作都是上一轮的设计过程的重复,而这些工作却有可能只是在调整容积率或是标准层面积这样的小问题。在参数化设计中建筑设计的过程都是以一个参数模型来体现的,而容积率或是标准层面积仅仅是参数模型中的变量而已,建筑师所要的做得仅仅是调整输入的参数或是在我们的程序里再加入几行或十几行脚本语言而已,至于修改的工作,那是由计算机来完成的,一切都会变快捷、高效,虽然在我们建立参数模型时候会有那么一点麻烦。

(4)专业之间的精确对接

建筑师关心的往往是建筑的平面功能、交通流线、立面造型,相应的我们需要的就是建筑的平面图、立面图、透视图等等;而对于结构工程师来说,他们往往关注的就是柱网的密度、跨度、梁柱的尺寸等,相对应的就是需要柱网平面、配筋图等等;而设备工程师可能就仅仅需要某些位置的剖面或节点而已。各个专业对同一个项目的关注重点各不相同,所使用的评价标准也不一样,因此,下一个专业就需要将上一个专业的图纸转化为本专业可读的图纸,能否让设计图纸在各个专业中精确的传递对一个工程的进度至关重要。以往的设计中,每次这样的专业交接都意味着专业设计师要进行新的图纸设计,工程周期中大半的时间都花费在了专业交接的工作上,而且,在这些过程中并不能保证精确无误。而在参数化设计过程中,建筑师可以通过一个参数化模型到导出几乎所有专业所需的技术图纸,甚至是节点详图。在这方面,DP(Digital Project)是发展最为完善的参数化设计软件,“在DP的参数化建模环境中,三维环境是和二维环境以及构件物理属性清单联系在一起的,只要改变三维模型的任何部分,二维的技术图纸和构件物理属性清单都会自动更新。反之你还可以通过改变和三维模型建立联系的Excel的数据来改变三维模型的形态。”建筑师可以将参数模型贯穿于整个项目的设计过程中,包括方案设计、初步设计甚至施工图设计。

结语

科学技术不断发展,尤其是计算机技术的进步,使得现代建筑设计中开始采用参数化建筑设计理念,真正的实现建筑和自然之间的能量和信息的交流和转换。参数化建筑设计的成熟应用,不但提高了设计的效率,还赋予了建筑设计新的思路和内涵。利用参数化建筑设计可以为建筑选型提供更多的选择性,加强了计算机的全面性,并将计算机的设计信息融入到了设计思想中,提高了设计的效率和质量。

参考文献

[1]杨姝扬,牛健. 数字化建筑设计模式与应用[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2011(06).

[2]Wu, Yu Gang. Regarding digital technology applied in contemporary architectural design Rethinking - read "Contemporary Architecture and Digital Design Process" a book Thoughts [J]. Architectural Journal, 2007 (05).

[3]周术,郝曙光,郑云亮. 解读文脉,设计城市——从第12届亚洲建筑师大会看当代中国建筑设计趋向[J].四川建筑科学研究,2007(02).

论文作者:龚舒

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期

论文发表时间:2018/7/5

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