基于參數化的建筑設計研究

1、<p>　　基于參數化的建筑設計研究</p><p>　　摘 要：近幾年，“參數化設計”在國內建筑設計界被廣泛提及，它是一種利用計算機編程進行設計的方法。因其在建筑設計領域產生的耀眼設計成果而受到許多建筑師的追捧與模仿。本文將對這種簡要介紹這種方法并對其特點進行分析，同時簡要探討其在中國建筑設計領域的應用現狀。 </p><p>　　關鍵詞：參數化設計；建筑設計 </p&g

2、t;<p>　　中圖分類號： S611 文獻標識碼： A </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　二十一世紀以來，科學技術有著日新月異的發(fā)展，同時各學科間也出現交叉發(fā)展的趨勢。在這樣的趨勢下，一些新興學科如信息工程、生物科學，環(huán)境科學等已經深入滲透并影響到建筑領域的發(fā)展。其中，數字化技術對建筑設計產生了尤為重要的影響。在建筑

3、設計領域，數字化技術的應用從最早的電腦輔助，已經發(fā)展到現如今參數化設計階段。參數化設計是一種模擬人工智能并基于算法的建筑設計方法，可以比較精確的解答復雜的建筑問題，這種特性適合于當今時代變化迅速、因素復雜的設計環(huán)境，體現了現有時代精神以及社會需要和技術特征。因此，參數化設計可謂是又一次基于技術更新的設計革命?；趨祷慕ㄖO計研究正成為國內建筑教育與實踐領域的熱門話題。 </p><p>　　二、參數化建筑設計

4、簡介 </p><p>　　“參數化”的概念來源于關聯幾何學，于二十世紀六七十年代開始被引入到計算機科學中在發(fā)展相對成熟后被應用到實際生產中，主要是應用領域是制造業(yè)，例如輪船制造業(yè)、飛機制造業(yè)等等。“參數化設計”(Parametric Design) 是指對于結構形狀比較定型的設計對象，設計者可以利用一組參數約定其拓撲關系從而通過參數的變化改變其整體圖形，這種方法可以大幅提高設計人員的效率，使其有更多的精力專注于

5、設計過程本身而非過程中繁瑣的反復。 </p><p>　　“參數化建筑設計”作為一種建筑設計方法其核心思想，就是將建筑設計的所需用到的全要素都變成某個函數的變量，通過改變參變量的數值以夠獲得不同的建筑設計方案。簡單來講，可以將 “參數化建筑設計”理解為一種借助計算機技術實現設計方案自動生成的方法。我們可以用公式這樣來表達： </p><p>　　A=F(m1,m2, ……，mn) <

6、/p><p>　　這是一個簡單的函數式:A 是建筑形式， 而m1到 mn是可以看做是對建筑形式產生影響的各種參變量，參變量既可以是可以是具體變量（如長度、曲率），也可以是抽象指標（如容積率、密度），F則是由按照決定建筑生成規(guī)則所編輯出的算法。 </p><p>　　因此，我們可以這樣理解：參數化建筑設計就是將建筑設計問題通過選擇參數建立程序的方法轉變?yōu)檫壿嬐评韱栴}。這種方法可以將建筑設計過程從

7、主觀想象轉換為理性的思維設計，它的重點不在于建筑形態(tài)的美學結果而在于思考推理的過程，可以使人對設計的規(guī)則產生重新認識，并大幅提高運算速度和運算量，它將設計師的工作用實現從 “個性揮灑”到“有據可依”的轉變。 </p><p>　　三、參數化建筑設計的流程與特點 </p><p>　　目前，我國許多設計單位都將參數化設計運用于實際設計中，也有很多學校將這種前衛(wèi)充滿時代感的設計理念運用于教學中

8、，如清華大學、華南理工大學等，也取得了廣泛好評。對于參數化建筑設計在實際中的運用流程，清華大學的徐衛(wèi)國教授等學者基于長期的實踐與教學中對其進行了總結，其具體過程如下： </p><p>　?。?）調查場地與整理設計條件：這一步是整個參數化建筑設計的起點，在設計剛開始就要進行。其目的是通過對設計場地進行實地調研以獲取與設計相關的各種因素，在經過進一步匯總整理與分析，確立影響設計的主要因素，并將這個因素設為參數化模型

9、的輸入參數。 </p><p>　?。?）參數化模型的建立與建筑雛形的生成：在這一步，設計師基于對影響因素之間的關聯分析，建立出參數化建筑設計的算法模型并生成建筑的初步形態(tài)。 </p><p>　?。?）根據次要因素對雛形進行修正：通過上一步的主要因素確定建筑雛型后，需要對建筑雛形進一步修正和完善，其主要依據就是次要因素。 這一步中，要注意根據專業(yè)的相關知識和規(guī)定對建筑的功能進行適配。 &

10、lt;/p><p>　　（4）建筑形態(tài)的進一步完善：在完成建筑形體的分析后，就該由與本次設計相關專業(yè)的人員根據建筑形態(tài)進行結構體系的配置，并對其構造邏輯深入研究，完善建筑表皮系統(tǒng)。 </p><p>　　（5）對設計結果進行性能檢驗：在經過上述各步驟后，就可以對設計成果進行模擬測試以對其性能進行檢驗，這些檢驗通常包括建筑聲光熱環(huán)境、人流組織、交通疏散等等。 </p><p&

11、gt;　　和以往任何一種建筑風格與思潮不同，參數化建筑設計不僅是建造技術的改變，更是設計思維的變革。這一點使其具有很多個性鮮明的特點。 </p><p>　　首先，參數化建筑設計是一種基于過程的設計思想，所以運用此方法時設計方案是連續(xù)動態(tài)發(fā)展中的一個瞬間的狀態(tài)而非傳統(tǒng)中作為結果而存在，設計師始終以動態(tài)、發(fā)展的眼光對待設計成果，有利于其思維的發(fā)散；其次，相對于傳統(tǒng)設計方法的“自上而下”的理念（建筑師先構思出建筑方案

12、的大體形態(tài)，再進一步考慮每個細節(jié)），參數化建筑設計是一種“自下而上”的設計方法，即首先從需求出發(fā)，分析各個因素間的關系并建立規(guī)則，最后綜合各因素生成綜合作用形態(tài)；同時，它還是一種人機互動的設計模式，設計者分析設計條件與需求建立數字模型，用計算機強大的計算能力代替人腦的思維，通過計算機的語言描述設計過程進而生成所需的建筑形態(tài)，實現真正意義上的計算機輔助設計；最后，參數化的靈活性其設計結果具有動態(tài)可控性，每當設計的條件或設計想法改變的時候，

13、可以直接通過修改模型參數得到新的結果。 </p><p>　　四、關于參數化建筑設計的反思 </p><p>　　毋庸置疑，參數化建筑設計為建筑設計注入了新的血液和活力，對建筑設計師產生很大影響，這種設計方法的特性使其具有許多優(yōu)點，比如可以高效地創(chuàng)造多種方案從而大幅提高設計效率、其使用可以貫穿各個方案階段、在發(fā)散建筑師設計思路的同時使其思維更加縝密等等。但是，任何事情都是雙面的，對于參數化

14、建筑設計的反對聲也一直不絕于耳。反對者們認為設計者的思維是永遠無法被軟件程序所取代的，而參數化設計依賴于電腦和軟件，由于電腦所代表的數字世界和人腦代表的模擬世界無論如何也不會出現互相替代的情況，這種設計方法注定只能是作為一種強大的工具存在。舉一個簡單的例子，建筑設計領域會涉及到美學問題，而美學問題主要涉及傳統(tǒng)和個人的主觀感受，很難被“參數化”，故無法利用計算機解決這個問題。正如不是所有的建筑因素都能被參數化，電腦的“0”和“1”二進制算

15、法遠遠無法取代全人腦的主觀判斷。除此之外，人腦對設計結果的區(qū)分能力和對模糊性結果的界定也是計算機無法替代的。 </p><p>　　如果將國外同行的設計成果和國內的成果相比較，可以很明顯發(fā)現國內的參數化建筑設計還處于一種很低級的階段。國內的建筑項目，絕大部分遵循 “形式追隨功能”的思路，在政府和開發(fā)商定好了容積率等技術經濟指標，再滿足日照標準，然后才進行參數化設計，這時建筑方案只有很少的幾種可能性。就目前來看，中

16、國的整體經濟環(huán)境客觀上還沒有提供給設計者太多完全使用參數化項目的設計機會。 </p><p><b>　　五、結語 </b></p><p>　　自2008年以來，國內建筑教育與實踐領域對參數化建筑設計的研究愈發(fā)熱烈，這種炙手可熱的設計手段似乎將成為未來建筑設計行業(yè)的主導力量，但同時關于這個方向的分歧與爭執(zhí)亦十分激烈。參數化設計的根本目的是用新的軟件工程方法來延伸人的

17、思維，為我們提供更多可能的選擇。因此，對于目前中國的建筑師，應該在加深對這個工具的理解，才能更好的利用它為自己乃至社會服務。當然，要達到這樣的目標更需要社會各行業(yè)多方通力合作。相信在未來，我國基于參數化的建筑設計研究會有新的突破。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]《數字建構——青年建筑師作品》尼爾·林奇等，中國建