参数化建筑设计过程及算法找形

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1、参数化建筑设计过程及算法找形清华大学建筑学院徐卫国一．计算机参数化建筑设计参数化设计实际上就是要找到一种关系或称规则，用这一关系或规则来模拟影响建筑设计的某些主要因素表现出的行为或现象(这里把影响建筑设计的因素看作参(变)量或参数)，进而用计算机语言描述关系或规则，形成软件参数模型，然后通过软件技术输入参量及变量数据信息并转化成图形，这个图形就是设计的雏形。软件参数模型给建筑设计带来了灵活性，可以满足设计过程牛命有机特性及动态连续复杂性的要求，当设计的条件或设计想法改变的时候，可以修改软件参数模型得到新的结果，当变量的大小值改变的时候，可以在已有参数模犁上。改变输入信息就可得到新的结果，这样，

2、设计结果变得可控。另一方面，影响建筑设计的因素除了主要的因素外还有其他因素，当通过软件参数模型得到设计的雏形后，可以根据其他因素的影响，进一步调整雏形，得到更高程度上满足设计要求的设计结果。与人工操作的过程殴计相比，计算机参数化设计实际上提供了一个抽象的造型机器，它可以让设计过程反反复复4i断反馈，可以输入不同条件得到多个结果，可以对设计结果进行多次修正，这是人工操作做不到的。参数化设计过程中的规则及描述规则的语言、软件参数模型、参量及变量、以及生成的形体都是显形可见的，与建筑师传统的设计过程相比，再也不是人脑黑箱生形的不可见过程，相反，它是逻辑化可控的科学设计过程。二．参数化建筑设计过程的关

3、键环节1．设计要求信息的数据化设计要求是设计的起点，包含了人的活动行为对建筑的要求，以及周边环境对设计的要求。对场地进行直观调查可有助于我们准确了解周边环境特征，而对未来建筑使用者进行访谈，观察相似功能建筑中使用者的活动行为等方法可获得更可靠的设计信息；但对于参数化设计来说，对周边环境特征及人的活动行为的数字化描述是最为关键的T作，因为这些数字化的信息将是建筑形态生成的基础。2．设计参数关系的建立建筑设计是一复杂系统，影响设计的因素众多，在计算机参数化设计时，往往首先找到影响设计的某些主要因素表现出来的行为或现象，并用某种关系或规则来模拟这些行为或现象的特征，比如中国城市规划展览馆建筑中，往往

4、以城市总体模型为中心，参观者通常首先环绕总体模型参观，之后再参观周边的其他展厅，这一像面包圈一样的人流参观动线可以被看成影响设计的主要因素，这里，面包圈町以作为设计的基本关系，而中心模型的尺寸，建筑空间的高低，人流量的大小，周边展厅的数量及大小等可被看成决定面包圈这一关系的参数。但我们有了这些’认识，我们就有了基本的设计参数关系。3．计算机软件参数模型的建立当有了基本的设计参数关系，我们就要用计算机语言描述参数关系，形成软件参数模型。软件参数模型的建立可通过不同的途径，比如，使用已有软件菜单，如Rhino软件里的放样操作；也可使用．1．已有的参数化设计软件，如DP、GC、Grasshopper

5、等建立形态参数模型；或利用已有软件的脚本语言的描述实现参数关系的图形可视化，如MAYA里的MEL语言或Rhino里的Rhinoscripting等；当然我们也可在操作系统平台上编写程序生成符合要求的图形。当我们给软件参数模型各变量输入一定的值的时候，就得到设计雏形，当改变输入值时，可得到新的设计雏形。4．设计雏形的进化从设计要求的某些主要因素得到的设计雏形一般只解决了建筑设计这一复杂系统的主要矛盾，许多其它因素也应该对设计结果产生作用，以便最终设计成果能最大程度地满足使用者活动行为的要求，并与环境相适应。这样，设计雏形还需在其它因素的作用下进化，正因为设计雏形是在参数化软件条件下的图形，所以它

6、可以接受其它的软件程序操作，从而发生形态优化变形并发展到令人满意的设计结果。5．最终设计形体的参数化结构系统及构造逻辑建筑设计这一复杂系统的各种因素的综合作用通常导致最终设计形体是一不规则的非线性体，仅仅满足于此是不够的，因为这一非线性形体如果没有结构系统及构造逻辑的支持是没有说服力的，也就是说设计还没完成，进一步考虑设计的基本结构系统及构造逻辑可以打开通向该建筑的构件加工及实际建造的通道。参数化的设计对确立建筑形体的结构系统及构造逻辑十分有利，我们可以研究计算机软件生成非线性形体时的内在逻辑，显示这一建构系统并可把它用来作为实际建造的基本结构系统；我们也可以在软件内根据形体的应力分布进行分块

7、并研究单元体之间的连接构造，以这种方法作为基本结构系统；也可以首先研究某种自然界生物的结构关系并把它用来作为非线性体的基本结构系统，等等诸如此类的结构关系也是当今建筑师及结构工程师乐于探索的对象。构造逻辑是指在大的结构系统下，有限尺寸的分块材料如何被连接到一起，联系的关系应该与结构逻辑具有连续性。6．设计成果的测试与反馈参数化过程设计的终极目标是要获得最高程度满足使用要求的设计结果，尽管设计过程的