参数化设计下建筑形态生成研究

参数化设计下建筑形态生成研究

发表时间：2019-09-22T01:25:32.657Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：陈云

[导读] 摘要：本文在对参数化设计的有关概念和内容分析基础上，对参数化设计在建筑设计中的运用及其对建筑形态生成的影响进行研究，为有关实践及研究提供参考。

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摘要：本文在对参数化设计的有关概念和内容分析基础上，对参数化设计在建筑设计中的运用及其对建筑形态生成的影响进行研究，为有关实践及研究提供参考。

关键词：参数化设计；建筑形态；生成；研究

在科学技术的不断发展影响下，建筑形态设计中先后经历了从传统的尺规制图设计形式向计算机辅助设计以及参数化辅助设计、参数化设计等方向发展转变，在满足建筑用户对建筑形态与功能设计的需求以及推动我国建筑行业发展方面起到了非常积极的作用。其中，参数化设计在建筑形态生成与设计中的应用实现，是在信息技术快速发展与广泛应用支持下，随着建筑设计中对建筑形态生成技术模式的不断创新转变，同时受我国建筑行业的快速发展与建筑施工的工艺技术不断更新变化影响，随着新型材料与技术在建筑施工中的广泛应用，而建筑住户对建筑形态与功能的追求不断提升，在这一情况下，为顺应建筑行业的发展形势，满足建筑用户的建筑需求，在国内建筑设计技术水平不断提升的带动下，作为传统建筑形态生成与设计中最为常用的技术手段，二维制图技术已经逐渐不能满足当前建筑的大体量非线性形态设计要求，因此，推动了参数化辅助设计与参数化设计在建筑形态与功能设计中的发展和应用。下文在对参数化设计的有关概念及内容分析基础上，对参数化设计下建筑形态的生成进行研究。

1、参数化设计的概念及内容分析

参数化设计在建筑设计领域的出现和应用，实际上是作为一种新的建筑设计思维模式，对建筑形态与功能等设计进行指导，并不单纯是一种具体的软件应用。参数化设计的思维理念是从机械设计中延伸出来，通过对机械设计的有关思维模式的借鉴与吸收，将其运用在建筑设计中，并经过不断探索研究，最终形成对建筑设计具有一定指导意义的参数化设计思想。参数化设计理念下，设计人员能够在有关思维理论的指导下进行一种具有无限可能性的设计思维模式寻找，并应用于相关设计实践中，促进其设计水平与效果提升。值得注意的是，以参数化设计思想为指导进行有关设计实践开展中，需要设计人员需要进行一种表达与对设计元素相互联系进行探索的设计思维模式与观念探索，从而为整个设计的开展与实施提供指导，通过数字化的互动方式在设计人员与参数化系统的自然与顺畅沟通交流过程中，促进设计思路与有关概念生成的不断推进，最终完成有关作品的设计。

2、参数化设计在建筑设计中的运用及设计媒介

建筑设计中，传统尺规制图与二维制图技术支持下的建筑设计，其设计工作开展的重要媒介是铅笔、纸张、橡皮以及计算机等，以铅笔或者是计算机为工具，进行有关设计内容与元素添加，再通过橡皮进行擦除修改，以三角板、圆规、比例尺等工具作为辅助，进行有关标记添加并修改，最后按照习惯将相关标记联系在一起后最终形成设计概念指导下的精准模型作品。参数化设计作为建筑设计的一种最新模式与理念，也是建筑设计技术水平不断发展与进步的重要标志，同时也是计算机技术在建筑设计中辅助运用的最初概念与形式。参数化设计下的建筑设计模式，其设计实施是通过一种协同方式的对设计概念中的内容进行相互关联并同步改变，表格处理软件是当前参数化设计中最为成熟的系统软件，该软件在建筑设计中运用，在进行子数据添加或删除的情况下，其他相关联的数据也会发生变动，值得注意的是，这些数据是在矩形单元格中运行，并不是传统认识上的设计。

机械设计专业领域中的参数化设计，是以参数化系统作为设计开展的媒介。而建筑设计领域中对参数化设计与参数化系统的应用，最早是在本世纪初，并且随着参数化辅助设计在建筑设计领域的应用实现，其呈现出了较快的发展与变化。值得注意的是，与建筑设计中的计算机辅助设计存在区别，参数化设计在建筑设计领域的应用实现，不仅使其设计工作速度实现了更快的提升，并且其设计过程也更具人性化。现阶段，随着参数化设计在建筑设计领域的逐渐应用与发展成熟，比较常见的参数化系统有基于Rhinoceros平台开发的Paracloud和Grasshopper、Digital Project等，此外，还包括3D脚本编程软件Processing和Rhinioscript等，并且上述参数化系统在建筑设计中应用，由于其中的Rhinoceros平台软件在和建筑设计的Auto CAD制图软件、Revit等实现数据交互时具有较为快捷、迅速的特征，同时，Rhinoceros平台Grasshopper软件又具有可视化、数据化以及动态成果演示、完整数据反馈和保存、用户自定义等功能，在建筑设计中应用作用优势十分突出，深受欢迎。

3、参数化设计下建筑形态的生成研究

3.1参数化设计下的建筑形态生成分析

参数化设计在建筑设计中运用实现，为建筑设计提供了一种新的设计思维支持，尤其是在建筑设计的非线性与外部形态表观设计上，其作用优势更加突出。参数化模型中自然、流畅的参数化对象，其实质上是具有若干控制点集的参数函数，它是对建筑设计传统设计系统有关内容与技术要素等总结运用基础上实现的，对这些参数化对象具有一定的动力支持作用，这也是说参数化系统中的一系列控制集合能够对建筑设计基础系统的控制形成覆盖，由此可见，参数化设计在建筑设计中运用的空间优势十分显著。

根据上述内容，利用参数化设计对建筑形态的生成形成影响中，由于参数化本身所关注的内容是以数学函数关系中的变量处理为主，对其函数关系中的变量处理的关注，使其在建筑形态生成中具有较大的可能性，尤其是进行具有复杂曲面系统化特征的建筑形态生成中。需要注意的是，以参数化设计实现建筑形态生成影响，在当前的建筑设计中需要以更加直观的方式对建筑形态的曲线形式进行控制，使其曲线形式中的微小变化在建筑形态整体变化中扩散和渗透，从而形成对建筑整体形态及其艺术特征的影响。现阶段，参数化技术在建筑形态生成设计中的实现方法较多，比较典型的有迭代计算、遗传算法以及V oronoi计算方法等，通过上述计算方法的设计运用，对建筑形态的生成设计进行精确控制与优化分析，以达到较好的设计效果。此外，以局部和整体自相似作为特征的L系统和分形方法等以及从其他学科演变形成的找形方法，其在准晶体结构以及最小曲面、电场线等建筑形态生成设计中都有应用实现，并且对建筑设计的影响也十分显著。

3.2实例概述

结合上述对参数化设计及其对建筑形态生成设计的作用和影响，以国外的古根海姆博物馆建筑形态生成设计为例，该建筑形态生成中，受参数化设计在建筑形式生成中的固有模式印象，即通过数字化技术实现各方面内容的联系，设计人员为摆脱这种束缚影响，实现建筑形式手绘设计保留同时对其实现动态化显示并产生具有雕塑感的三维形式，在设计过程中，将其图像转化为巨型尺度，其中就采用了参