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基于数字化技术的建筑设计构思与表达

来源:发立捷期刊网  时间:2018-02-26 09:02:04  点击:

作者:粟庆


  摘要:随着社会的进步与科技的发展,当前的数字化技术正在不断的完善,并广泛的应用到了建筑设计中,对建筑设计的观念以及构思都造成了深刻的影响[1]。在这种背景之下,本文对基于数字化技术的建筑设计构思与表达进行了简要的分析与探讨,以期对我国建筑设计行业的发展起到一定的帮助。
  关键词:数字化技术;建筑设计;构思;表达
  引言
  严格来说,数字化建筑设计可以分为广义的数字化建筑设计以及狭义的数字化建筑设计[2]。所谓狭义数字化建筑设计,指的是建筑师根据设计的问题需要,自行选择适当的设计切入因素,构建使用参数化模型来表达的设计原型,借助计算机技术,使用不同的参数组合,来得到大量不同的建筑设计方案,同时通过与设计切入因素所对应的计算机性能评价指标来自动评比所得到的建筑设计方案的优劣,在设计资源用完或者设计目标已经达到的情况下,建筑师从大量的已经优化过的设计方案中来选取最终的设计成果;所谓的广义数字化建筑设计则包括计算机辅助表达技术、计算机辅助建造以及建筑信息管理技术。而适应环境、最大程度的发挥出数字化技术的优势则是建筑设计发展的必然趋势。
  1建筑设计中数字化技术的应用方法
  1.1注重数字化技术在建筑设计构思阶段的思考
  在建筑设计构思阶段考虑数字化技术对整个项目的最终完成度都有着非常重要的作用。技术手段的考虑并没有限制建筑设计方案的想象力,反而是从实际问题出发、从实际的数字化技术角度出发来进行设计,往往会带来更好的设计立足点和创意出发点。目前我国的设计行业因为种种原因仍然存在设计与技术脱节的现象,因为技术工艺无法满足设计要求而导致的临时变更设计的情况屡见不鲜。所以就要求建筑师应该能有一个设计与建造的整体观,真正的实现功能、形式以及技术的统一。
  1.2挖掘数字化技术的潜能
  如今前沿的建筑技术已经处于领先地位了,从建筑手段上的机器人装配、3D打印以及新型的建筑材料的出现,都昭示了新的数字化范式的到来。目前来说国内大多数的设计师都正在或者曾经经历过从传统到新工具方法使用的转变期,在进行设计的时候也总是愿意赋予材料不同的情感,来让材料能够传达与其本身相应的优雅及特性。在设计构思阶段充分考虑材料的性能,不仅仅能够找到更加经济合理的建筑形式,同时也能够赋予材料更加真实性的表达,增强建筑设计的表现力。建筑师应该通过长期的实践来增强自身对建筑物的理解,更好的挖掘数字化设计的潜能,做出更加具有创意也能更好的落地的建筑设计作品。
  1.3挖掘易建几何形式的表现力
  建筑的易建性指的是建筑设计使得建筑施工能够相对建议,一般来说具有三个基本原则,分别是标准化、简易化以及集成化。利用好数字化设计的工具优势,在传统的欧式几何中由直线、折现等等简单线性形体下最大化的来挖掘数字化的设计优势。直线和折线这些元素方便于材料的加工以及施工定位和其他操作,所以用直线来进行建筑的几何构型是建筑师长期以来最为常用的设计手段,随着计算机技术的发展,数字化设计技术的出现最大限度的挖掘了直线在几何构型中的潜力,例如常见的“折叠”思想。
  2基于数字化技术的建筑设计具体过程
  2.1信息收集与设计分析
  在设计的第一阶段,信息的收集是必不可少的一个环节,信息的内容和深度,直接决定了方案的合理性和可行性[3]。与建筑相关的信息过于繁杂,计算机数字技术大大增加了任务阶段的信息收集量。信息收集已经不是简单的设计前期准备,而是一种设计策略的选择。
  建筑设计信息的收集,主要包括环境信息,如地形地貌、气候条件等;还包括用户要求、构思概念等设计条件。以往的建筑设计前期资料收集无论从内容上还是方法上都比较简单,主要是关于场地的一些直观的资料和简单的技术数据。收集方法也主要是现场和手工测绘。数字媒介收集资料的质量变得精确性、可视化、可计算。例如利用计算机三维信息模型对自然环境进行深度解读,如地形、水文、地质、地貌以及基础设施情况等,使环境信息的收集更全面、更准确,信息的表达更直观,为信息分析奠定了量化的基础和便捷的途径,使信息分析的准确性和效率都有了极大的提高。
  通过数字信息收集的前期资料,能够更准确地理解设计任务。数字技术的三维数据和可视化图像,对三维实体和二维图形的扫描技术的发展,实现了实物和图形信息的数字转化过程。例如为了适应基地地形,尽量减少土方工程,格雷姆肖建筑事务所设计的伊甸园(E-den)工程,采用了航测的方法进行了地形学分析。首先根据航测到的资料建立数字化的地表模型,然后把建筑的球体方案嵌入到地形图中,使球体的基座尽量与基地吻合,建筑与地形融为一体。还包括对具体建筑形式的进一步推敲,如与功能的适应、材料的运用、形状的调整等。
  2.2数字信息运作与设计决策
  在设计分析与综合发展阶段,设计决策的过程除了传统的可视化研究方式外,当代数字化技术还采用了大量不可见的计算机内部信息处理模式。运用算法、参数化设计等手段,把建筑设计的几何问题转化为代数问题。
  数字信息的内部运作在设计分析中起到了重要作用,信息运作的原理是采用数学抽象的方法,把种种现象或形态转化为数字信息,进行数学分析和建立数学模型,得出相关的结论。它比传统的设计分析更加科学化、系统化。主要是运用核心算法。算法是一系列解决问题的指令集合,通过计算机编程及计算,指令集合可以进行数字建模、生成可视化图形,而这些图形即为建筑设计的雏形。核心算法多为物理和数学家所提供。
  算法和参数化设计可以创造新的形态。通过运用各种类型的计算机语言进行编程,建立输入信息和输出结果之间的联系,进而建立一个形态生成和变化的规则,就产生了一个有程序控制的形态。近年来对形态发生学的深入研究,发现在有生命的结构里,不规则性是生物体结构的重要特征。不规则的细胞排列,形成生物体柔软、坚固、具有渗透性的柔性结构,这种结构能够产生不同的动作,使其对外力作用具有很强的适应性。这些“活”的结构,其刚度和强度远远超过简单几何形状的人造结构。科学家用人工的算法创造生命,进而希望通过对生命世界的模拟来更好地理解生命现象。同样,也为当代建筑创作提供了一个方向。
  2.3可视化操作界面与设计表征
  恰当的表征是理解与交流的前提。在最终形成建筑方案阶段,可视化操作界面使设计表征更加清晰、便捷。设计表征可以使设计操作过程有效地在不同思维模式之间相互转换;也可以促进心智影像和建筑构思的形成。
  建筑设计的无形工具是想象和变形,“变形是一个过程,它有助于建筑师挑战那些在传统上被人们广为接受的观念和陈腐的琐事,并且避免传统和僵化的保守主义”。由于有了计算机这一更精确的设计,形体设计更加自由。当代建筑设计抓住了“变形”这一古老而又崭新的创作方法,通过计算机的可视化界面,精确地完成对建筑形体的构思和表现。如专业绘图软件通过旋转、拉伸、折叠、扭转等命令的基本操作对建筑形体进行变形处理,将简单形体转换为复杂形体。从绘图时代明确给出形体的尺寸和形状,到数字时代描绘形体的变化过程,当代建筑的形体出现了更加丰富的中间状态。
  结束语
  数字化技术对建筑设计产生了十分巨大的影响,但设计人员需要注意的是,掌握先进的技术并不代表着一定可以设计出伟大的作品,最先进的技术都可能产生出平庸甚至拙劣的设计。优秀的作品是在技术掌握的基础之上超越技术而产生的。运用好数字化技术,并将其与独特的构思与理念相结合,才是提高建筑设计水平的正确手段。
  参考文献
  [1]方睿.基于数字化技术的建筑设计构思与表达[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2009,02:118-121.
  [2]石晶.数字化进程中建筑设计方式的发展变迁[D].湖南大学,2007.
  [3]王瑞.数字化建筑设计中的适宜技术运用研究[D].华南理工大学,2015.