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信息化时代下的数字渗透与建筑参数化设计浅析 —— 对帕特里克·舒马赫“参数化主义”的解读和思考

更新时间:2009-03-28

前言:

自20世纪90年代以来,随着计算机科学的迅猛发展,数字技术在建筑设计领域中应用越来越广阔,数字技术逐步深入的渗透导致了建筑设计的诸多方面发生剧烈改变。

一方面,数字技术的介入大大提高了建筑设计工作的效率和质量。比如,计算机图形学的发展使得设计师对标准几何形体的生形及控制变得轻而易举,同时,设计的精准度也得到大大提高;又比如,近年来BIM技术的迅猛发展奠定了协同设计的基础,建筑设计团队的各个专业方将以一种更为直观、便捷、精准的协作方式进行团队工作。基于BIM技术的协同工作、碰撞检查、施工模拟等应用能够及早地发现工程矛盾并提前进行处理,减少大量不必要的工程浪费,等等。

另一方面,数字技术的介入使得建筑师曾经难以落地的建筑理想成为现实。比如,生态建筑在数字技术支持下得到不同程度的实现,性能模拟、环境响应、室内舒适度数控等均是建筑生态节能的表现;空间句法基于数字化计算手段,采用整合度、连接值等一系列量化的、准确的数据来分析空间属性,突破了传统设计师对于空间的感性理解,让空间解读“可视化”;基于建构理论的建筑设计手法从建筑本身的结构形式和构造特点出发,以最真实的建筑形态来反映这种内在逻辑,而基于参数化的算法生成设计很好地契合了这一思路,将建筑结构系统及构造方法的内在关系凝练成建筑形式的表达,经过数控加工的方式最终形成反应参数化思想的建筑作品。

扎哈·哈迪德事务所是当今世界建筑界中最为活跃的建筑设计公司之一,数字化设计、加工、建造等一系列技术应用,使得扎哈的作品突破了“图纸上的建筑”束缚,随着一件件造型新颖、线条优美的建筑作品落地建成,扎哈也成为了大众所熟知的“明星建筑师”。

数字技术所带来的变化绝不仅仅是建筑师作图工具的升级,它所包含的内容也远远不只建筑外在的奇异形态。更为深入的是,这些变化将使得建筑的形态与其背后的逻辑产生不可分离的关联,缔造一种数字新建筑。

  

图1 银河SOHO采用数字技术模拟建造(图片来源:参考论文2)

1 设计程式——参数化

1.1 参数化设计的概念

潘石屹在《未来建筑是什么样的》博客中所说:“我们未来的社会、未来的城市是多维的,人和建筑会和植物一样要自由地伸展、自由地成长和自由地交往。过去的那种固定的关系、直线化的、平面化的表达方式、思维习惯和建筑空间都将受到巨大的冲击。”

1) 本文引入熵权法与模糊物元评价方法,建立基于熵权模糊物元的智慧城市建设公众参与水平评价模型,并且以青岛市智慧城市建设公众参与现状为例对该模型进行验证,证明该评价方法能有效提高权重的可信度,科学合理地衡量出现阶段青岛市智慧城市建设公众参与水平.

在利益协调分配机制下,当分配因子λ1、λ2、λ3满足相关条件且取不同值时,制造商、零售商、物流服务集成商、物流服务提供商、产品供应链以及物流服务供应链的利润均大于分散决策下各自的利润。

“数”读浙江经济发展与城镇土地利用依存关系(徐志红等) ....................................................................11-42

1.2 参数化设计与数字化设计

在这里,我们要区分一下参数化设计(Parametric Design)与数字化设计(Digital Design),它们是不同的概念,在范围上后者包含了前者,而在应用上,前者是后者的进一步拓展和深化。

(5)《缁衣》简1:“好美如好缁衣,恶恶如恶巷伯,则民咸力而型不屯(蠢)。”(屯,定母文部;蠢,昌母文部。)

帕特里克·舒马赫是当今参数化主义的先驱者,它对参数化主义做了理念和实践两个方面的定义。在他的解释中:现代主义的标签是标准化与可复制,而参数化主义的特点则是多样性与连续性。落实到建筑作品,则体现了二者对待建筑设计中的基本单元的界定:现代主义在进行建筑设计时主要运用封闭的简单几何体,比如三角形、矩形、圆形等,最终建筑形态较为保守、刻板;而参数化主义的设计基本单元主要是nurbs曲线、泰森多边形、泡泡体等可塑性强、灵活多变的形态。

首先,国土资源所负责人要把档案工作作为一项重要的基础工作来抓,并要求全体人员都重视国土档案资料的形成、收集和保管。只有这样,档案工作才能与业务工作同步进行。其次,开展档案业务培训,组织大家学习《档案法》《档案管理实施办法》《浙江省国土资源档案分类方案》等文件。在学习中,注意把档案的法律法规学习与国土管理业务学习结合起来,使全体人员既得到档案法律法规的培训,树立了档案意识,又学到了国土管理的业务知识,从而使档案工作真正落实到实处。

  

图2 银河SOHO效果图(左)和实景照片(右)(图片来源:http://house.chinadaily.com.cn/2011-09/29/content_13817920.htm)

2 建筑理念——参数化主义

2.1 参数化主义与参数化设计

上文所述的“参数化设计”,是解决问题的一种方法、手段,而并不具体指代具有某一特征的建筑。而“参数化主义”理念不仅包含了设计手段,更是一种对建筑本身内在逻辑的更深层次理解及数字化模拟运用,对传统设计观的突破与颠覆。因而“参数化主义”所体现出来的,也绝不仅仅只是我们所看到的拥有“炫酷表皮”的建筑风格。

建筑“数字化”是指实体建筑空间的数字化延仲,在虚拟空间中,实现现有建筑观、建筑美学、空间体验,包括智能化建筑环境的创造,以及从设计、施工到管理的数字化实现。

2.2 参数化主义与现代主义

“参数化”则定义了事物之间的关系,将变量与输出建立起一定的相互联系,形成衍生关系,它关注的是事物之间的“相互”关系,而非事物本身的形式,从而使形式成为带有一定目的性的副产品。

最为关键的是,参数化主义要求一方面避免固定的几何体,避免简单的重复和不相关元素的并置,另一方面又需要考虑所有形状可以进行参数化塑形,在逐渐变化的差异性上表现出系统的关联性。在这个不断演进的组织体系中,所有的元素和子系统组织密不可分,相互适应、关联,呈现出建筑的内在逻辑框架。

另一种更为通俗的语言将参数化设计的核心思想归纳为:“建立建筑设计中初始因素和最终结果的关系函数,将影响件数设计的所有因素作为函数的输入因子,通过调整函数表达式,从而得到不同的设计方案结果。建筑‘功能空介’的组合方法是无穷的,建筑师的思考能力则是有限的,借助计算机及参数化设计软件,建筑师能够快速得到符合既定逻辑限定条件下的多种设计结果。参数化设计方法延伸了建筑师的思维宽度,让建筑师能够具有更为丰富的选择机会。”

运用参数化设计,不仅仅是得出设计的雏形,还可以协助建筑师模拟场地中的诸多环境因素及建筑所造成的影响,如地形、植物、日照、气候、景观、交通灯因素,进而帮助不断完善设计方案。

2.3 非线性理论与参数化内在逻辑

对于参数化设计(本文默认均指建筑参数化设计)的定义,清华大学建筑设计研究所所长徐卫国阐述了其要点:建立建筑设计的某种“关系”或者说“规则”,参数化设计的过程中我们称之为“算法”。参数化设计的算法建立就是用计算机语言来描述我们进行建筑设计的规则,设定建筑形态与影响建筑态的因素之间的逻辑关系。基于特定的算法,我们将影响建筑设计的某些因素作为因变量输入,经由计算机执行运算操作,快速地反馈运算后的结果并以图形化的方式展现在计算机屏幕上,我们可以将这一反馈的图形作为建筑设计的雏形。随着影响因子的增多,我们可以不断加入新的算法进行调整,不断优化设计得到更加理想的结果。

非线性一词来源于非线性科学,既复杂科学。它完全不同于发源于牛顿原理的现代经典科学,它可以对动态、不规则、自组织、远离平衡状态等现象进行合理的阐述,是人类对自然及社会的一种全新的认识理论。尽管科学家们对非线性理论还未达成一致的看法,但是,非线性科学所揭示出的关于宇宙的事实让人类认识到,宇宙其实要比牛顿、达尔文及其他人设想的更具活力、更自由、更开放、更具自组织性。

正如参数化主义对于现代主义风格的冲击,参数化理念所蕴含的建筑内部的深刻逻辑关系规则,将打破传统的建筑空间组织模式,来适应这种多维的、开放的、自由的、非线性的复杂关系。可识别的内部和外部联系密度是一个成功的参数化体系的关键评判标准,基于参数化理念的建筑实践,给我们带来的,不单是奇异的外表造型,更深刻的是其内在逻辑组织呈现。

历代建筑师对于“功能与形式”相互关系的理解,从现代主义设计之初的“功能至上”“形式追随功能”,到后现代主义时期建筑功能的相对稳定,建筑“功能之上”更加强调技术的突破和感性情感的表达,再到当今的辩证取舍,追求功能与形式的融合,实质上就是一个从建筑物本身的内在逻辑关系中抽离功能组织与形式表达的两个方面进行取舍的过程。在参数化主义思潮的影响下,随着参数化算法的进一步发展,这种内在的算法规则本身也就体现出功能与形式之间的既相互影响又密不可分的系统关联性。

3 数字渗透——内在逻辑

参数化主义很有可能并不会像舒马赫描述那样——成为“全球化的建筑设计风格”,它也并不能像“现代主义”那样成为一种“划时代的建筑风格”。因为当今社会秩序已不同于过往,经济全球化趋势下的社会文化及价值多元化仍然十分剧烈。不同于曾经对于物质需求的相对迫切,当今社会环境下,多元化的需求决定了建筑风格的多变。就比如工业化建筑、模块化施工,就与参数化中特别强调的连续性多元化不同,却因为其绿色低碳、施工周期短、便于维护更新,越来越被人们接受,尤其适用于大量的保障性住宅建设。大型的复杂性的建筑是一种趋势,但不是唯一的,参数化主义亦是如此。

在我国,现在存有多种预算会计制度。这就导致了会计不统一,会计信息分散,难以实现规范、科学的财政管理,不利于财政制度的优化。在实行权责发生制政府综合财务报告编制之后,能够全方位反映出政府的资产、负债、收入以及费用等等,不仅可以加强政府的财务管理,还能够对预算会计制度的统一提供基础,从而提高我国政府财政管理的水平。

总而言之,与传统的建筑设计理念最大的不同点在于,参数化设计工具提供了一套全新的设计程式体系,这是参数化主义理念最为简单的最表面的层次,并且已经逐步渗透到设计领域诸多方面。这种新技术所带来的设计效率提升和建筑师的建筑理想实现能力,是一个令人唏嘘的发展趋势。

复杂、精确、内在逻辑、衍生形体等关键词也体现出这种趋势下诞生的新型数字建筑的基本特征。参数化俨然成为当今建筑学者与建筑师热捧的名词。我们需要以冷静的心态和理智的思维来对待当今极速更迭的新技术,清晰地认识其内涵特点,以适当地应用于工程实践当中。

参考文献:

[1] 帕特里克·舒马赫.作为建筑风格的参数化主义——参数化主义者的宣言[J].徐丰译.世界建筑,2009(8):18-19.

[2] 扎哈·哈迪德.扎哈·哈迪德[D].北京:中国电力出版社,2005.

[3] 徐卫国.参数化设计与算法生成[J].城市环境设计,2012(1):250-253.

[4] 何关培.BIM和BIM的相关软件[J].土木建筑工程能信息技术,2010(4):110-117.

[5] 俞传飞.数字化信息集成下的建筑、设计与建造 [M].北京:中国建筑工业出版社,2008:134.

 
龚淳
《建筑与文化》 2018年第04期
《建筑与文化》2018年第04期文献

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