论文部分内容阅读
【摘要】如今，参数化设计在建筑设计行业的应用情况日益廣泛，本研究以参数化设计与建筑表皮的来源与特点作为研究切入点，探讨参数化设计的应用情况及形态表现。
【关键词】参数化设计；建筑表皮；形态表现
在科学技术（特别是数控制造技术、计算机软件等）的发展影响下，在建筑表皮表现中所应用的参数化软件日益增多，使建筑表皮在含义、样式等方面日益丰富化。通过参数控制建筑表皮由设计到生产、由图纸到3D优化等过程中的各项问题，属于参数化软件所具备的优势[1]。随着参数化设计的诞生，使建筑表皮的生成效率得到了大幅度提高，该设计方法通过结合数据间信息数据、逻辑串联等的传递，使表皮模型由复杂化变成可控化与可视化，改善了建筑表皮的设计质量，提高施工安全性。
1.参数化设计及建筑表皮概述
1.1参数化设计
早在20世纪90年代便兴起了参数化设计，其较常在非线性建筑的设计中应用，且此概念在当时主要是在教学研究中采用，例如麻省理工大学、哥伦比亚法大学。而建筑联盟学院（英国最老的独立建筑教学院校）也根据参数化设计设置了与之相关的教学课程。
参数化设计是指在建筑设计中，将建筑设计中的各项相关影响因素视为参数，同时从各项相关影响因素中寻找个因素之间的关系，采用计算机程序将此类参数组织起来，借助计算机运算取得最终参数模型。
可调节的数据以及自动生成的数据模型属于参数化设计当中最为显著的优势。基于参数化理念，分组化与数据化建筑设计中的各项相关元素，并采用不同的算法及逻辑对各元素相互间加以控制，当中输入数据或是改变任何一个可变数据均会对建筑模型所生成的结果带来影响[2]。参数化具备灵活性、可变性等优点，有效提高了建筑设计的灵活性与精确性，建筑设计师在设计中仅需要对运算逻辑中的部分参数进行改变，短时间便可获取方案结果，此设计方法使设计方案的修改得到了有效提高，并为建筑设计注入了新活力。
1.2建筑表皮
在建筑历史不断发展的背景下，使建筑表皮的相关定义、含义等也处于一个不断更新的状态，并日益丰富化。从英语单词看，包裹（envelope）、界面（interface）、外围护（enclosure）、立面（facade）、皮肤（skin）、表皮（surface）等均是建筑表皮所涉及到的单词，这是在发展变化影响下而形成的发展格局，具备了抽象化、多元化等特点。
从原始时代到现代，建筑表皮由编织墙体逐渐发展成正立面，到目前为止，其发展格局日益多元化，囊括了人文化、数字化以及生态化等特性。站在现代建筑的角度上看，建筑表皮由建筑结构内部跳脱出来，同时其形式语言也较为独立。现代建筑一元化发展局面自20世纪后半叶起遭遇到了挑战，此时开始建筑表皮的发展格局逐渐由一元化转变为多元化。1966年，罗伯特·文丘里（来自美国的建筑师）在《建筑的复杂性与矛盾性》这一著作中表明，除了有限的空间创造外还存在无限的表皮创造，这一理论为后现代主义的建筑奠定了理论基础，使后现代的建筑将表皮意义与建筑空间分为两个部分。
在混沌理论、非线性思想、多元化社会背景等多项因素的影响下，建筑表皮在功能承载方面也越来越复杂化，导致过去所使用的设计工具在表达建筑表皮设计时难以实现精确化、具体化的目标。此后，越来越多的建筑设计师开始关注建筑表皮设计中所应用的参数化建筑设计BIM技术。
2.建筑表皮中参数化设计的应用情况分析
2.1形成手法分析
在建筑表皮设计中，实现参数化设计的软件有多种，通过整理可归纳为两类，一类为Rhinoscript、Grasshopper等通过脚本编写而生成表皮的软件，另一类为Digital Project、Revit、ArchiCAD等核心为BIM理念的参数化建筑软件。通过参数控制建筑表皮由设计到生产、由图纸到3D优化等过程中的各项问题，属于参数化软件所具备的优势。
2.2以“天津空港健身中心”为例，分析建筑表皮中参数化设计的应用情况
天津空港健身中心的占地面积为28000m3，建筑总面积高达23000m3。该项目全过程均融入了参数化设计理念，尤其是建筑表皮在设计环节与项目的深化环节，应用了Grasshopper软件模数化了大部分玻璃幕墙，使玻璃幕墙在尺寸方面实现统一化，不仅方便了建筑表皮的施工，还有效节约了项目的造价成本，降低了施工难度。在构建复杂的形体表皮时，介入参数化设计有利于设计方案的修改与控制[3]。设计前期介入参数化设计，可提高复杂形态模型的生成效率，借由参数对其进行反复的推敲与修改；设计中期介入参数化设计，可进一步强化设计方案在细节方面的构建，同时与建筑表皮的施工方共享表皮模型的参数，从而对建筑中所使用的建材、材料尺寸等进行优化。施工阶段介入参数化设计，可有效提高表皮施工的效率，提高施工精确度。在建筑表皮设计中应用参数化设计，不仅有效改善了设计方案的质量，还提高施工效率，其对于建筑设计、施工流程等而言，具有重要意义。
3.建筑表皮形态表现的参数化
3.1图形化渐变
在建筑表皮的参数化设计中，图形化渐变的应用范围十分广泛，其中几何图形渐变的情况最为常见。以Grasshopper生成的渐变表皮为例子，首先是在建筑的立面上形成点阵，基本点阵形成后，随意赋予一个几何图形中心点，再通过干扰曲线对几何图形的尺寸进行控制，从而在视觉上形成图形渐变的效果。例如上海世博会中的中国展馆，其外立面表皮就是通过渐变矩阵使表皮呈现出后现代建筑中的渐变连续，使表皮空间所表现出的图形化得到明显加强。此外，再加上表皮图形中的大小递归，室内形成了光影空间，使中国馆的空间品质得到了有效提高。
3.2动态化建筑表皮
动态化表皮属于表皮参数化形态多种表现形式中的一种。动态化表皮是通过现代数控技术使表皮实现可调节化、智能化等特点。奢侈的动态化表皮除了要表现出建筑中前卫与精密的装饰构件，还突出全套电子技术的昂贵，在建筑设计中应用这一电子技术时，更是直接表现出建筑表皮的动态化[4]。以FLARE-Kinetic Mem braneFacade动态表皮为例，该建筑表皮通过电脑对The FLARE system制动系统进行控制，从而掌握表皮的方向、旋转幅度等，使建筑立面可随意转变图案，与户外环境实现互动。
3.3建筑表皮的参数化
建筑表皮的设计逐渐朝参数化趋势发展，参数化设计也成为实现精确施工，解决复杂化结构设计的有效措施。此类结构复杂的建筑表皮的参数化生成均由参数进行控制，通常情况下，在设计期间简建筑设计时需要解决的重复性表皮设计与建模的工作量十分大，在设计中还需确保施工精确性，由于是对于高层建筑的表皮设计，当中繁重的重复性工作对于设计环节与施工环节而言均是较大的挑战，而参数化的介入为建筑表皮设计注入了新思路，令建筑表皮的设计工作相比以往，取得了事半功倍的效果。
4.结束语
在建筑表皮的设计中应用参数化设计，不仅使建筑表皮在生成效率方面得到了显著提高，通过结合数据间信息数据、逻辑串联等的传递，使表皮模型由复杂化变成可控化与可视化，还优化了建筑表皮在设计方面的质量，提高施工安全性。
【参考文献】
[1]董玉香，柴哲雄，赵鹤.数字技术影响下的建筑表皮设计[J].中国建筑装饰装修，2010（11）：160-163.
[2]谢明洋.和而不同——2010年上海世界博览会建筑设计观察[J].艺术设计研究，2010（04）：64-67.
[3]解勇，文增著.当代建筑表皮的“镂空派”设计剖析[J].美苑，2011（04）：74-75.
[4]陈静.孕育在艺术中的建筑表情——浅析建筑表皮的现实意义[J].艺术与设计（理论），2010（06）：125-127.
【关键词】参数化设计；建筑表皮；形态表现
在科学技术（特别是数控制造技术、计算机软件等）的发展影响下，在建筑表皮表现中所应用的参数化软件日益增多，使建筑表皮在含义、样式等方面日益丰富化。通过参数控制建筑表皮由设计到生产、由图纸到3D优化等过程中的各项问题，属于参数化软件所具备的优势[1]。随着参数化设计的诞生，使建筑表皮的生成效率得到了大幅度提高，该设计方法通过结合数据间信息数据、逻辑串联等的传递，使表皮模型由复杂化变成可控化与可视化，改善了建筑表皮的设计质量，提高施工安全性。
1.参数化设计及建筑表皮概述
1.1参数化设计
早在20世纪90年代便兴起了参数化设计，其较常在非线性建筑的设计中应用，且此概念在当时主要是在教学研究中采用，例如麻省理工大学、哥伦比亚法大学。而建筑联盟学院（英国最老的独立建筑教学院校）也根据参数化设计设置了与之相关的教学课程。
参数化设计是指在建筑设计中，将建筑设计中的各项相关影响因素视为参数，同时从各项相关影响因素中寻找个因素之间的关系，采用计算机程序将此类参数组织起来，借助计算机运算取得最终参数模型。
可调节的数据以及自动生成的数据模型属于参数化设计当中最为显著的优势。基于参数化理念，分组化与数据化建筑设计中的各项相关元素，并采用不同的算法及逻辑对各元素相互间加以控制，当中输入数据或是改变任何一个可变数据均会对建筑模型所生成的结果带来影响[2]。参数化具备灵活性、可变性等优点，有效提高了建筑设计的灵活性与精确性，建筑设计师在设计中仅需要对运算逻辑中的部分参数进行改变，短时间便可获取方案结果，此设计方法使设计方案的修改得到了有效提高，并为建筑设计注入了新活力。
1.2建筑表皮
在建筑历史不断发展的背景下，使建筑表皮的相关定义、含义等也处于一个不断更新的状态，并日益丰富化。从英语单词看，包裹（envelope）、界面（interface）、外围护（enclosure）、立面（facade）、皮肤（skin）、表皮（surface）等均是建筑表皮所涉及到的单词，这是在发展变化影响下而形成的发展格局，具备了抽象化、多元化等特点。
从原始时代到现代，建筑表皮由编织墙体逐渐发展成正立面，到目前为止，其发展格局日益多元化，囊括了人文化、数字化以及生态化等特性。站在现代建筑的角度上看，建筑表皮由建筑结构内部跳脱出来，同时其形式语言也较为独立。现代建筑一元化发展局面自20世纪后半叶起遭遇到了挑战，此时开始建筑表皮的发展格局逐渐由一元化转变为多元化。1966年，罗伯特·文丘里（来自美国的建筑师）在《建筑的复杂性与矛盾性》这一著作中表明，除了有限的空间创造外还存在无限的表皮创造，这一理论为后现代主义的建筑奠定了理论基础，使后现代的建筑将表皮意义与建筑空间分为两个部分。
在混沌理论、非线性思想、多元化社会背景等多项因素的影响下，建筑表皮在功能承载方面也越来越复杂化，导致过去所使用的设计工具在表达建筑表皮设计时难以实现精确化、具体化的目标。此后，越来越多的建筑设计师开始关注建筑表皮设计中所应用的参数化建筑设计BIM技术。
2.建筑表皮中参数化设计的应用情况分析
2.1形成手法分析
在建筑表皮设计中，实现参数化设计的软件有多种，通过整理可归纳为两类，一类为Rhinoscript、Grasshopper等通过脚本编写而生成表皮的软件，另一类为Digital Project、Revit、ArchiCAD等核心为BIM理念的参数化建筑软件。通过参数控制建筑表皮由设计到生产、由图纸到3D优化等过程中的各项问题，属于参数化软件所具备的优势。
2.2以“天津空港健身中心”为例，分析建筑表皮中参数化设计的应用情况
天津空港健身中心的占地面积为28000m3，建筑总面积高达23000m3。该项目全过程均融入了参数化设计理念，尤其是建筑表皮在设计环节与项目的深化环节，应用了Grasshopper软件模数化了大部分玻璃幕墙，使玻璃幕墙在尺寸方面实现统一化，不仅方便了建筑表皮的施工，还有效节约了项目的造价成本，降低了施工难度。在构建复杂的形体表皮时，介入参数化设计有利于设计方案的修改与控制[3]。设计前期介入参数化设计，可提高复杂形态模型的生成效率，借由参数对其进行反复的推敲与修改；设计中期介入参数化设计，可进一步强化设计方案在细节方面的构建，同时与建筑表皮的施工方共享表皮模型的参数，从而对建筑中所使用的建材、材料尺寸等进行优化。施工阶段介入参数化设计，可有效提高表皮施工的效率，提高施工精确度。在建筑表皮设计中应用参数化设计，不仅有效改善了设计方案的质量，还提高施工效率，其对于建筑设计、施工流程等而言，具有重要意义。
3.建筑表皮形态表现的参数化
3.1图形化渐变
在建筑表皮的参数化设计中，图形化渐变的应用范围十分广泛，其中几何图形渐变的情况最为常见。以Grasshopper生成的渐变表皮为例子，首先是在建筑的立面上形成点阵，基本点阵形成后，随意赋予一个几何图形中心点，再通过干扰曲线对几何图形的尺寸进行控制，从而在视觉上形成图形渐变的效果。例如上海世博会中的中国展馆，其外立面表皮就是通过渐变矩阵使表皮呈现出后现代建筑中的渐变连续，使表皮空间所表现出的图形化得到明显加强。此外，再加上表皮图形中的大小递归，室内形成了光影空间，使中国馆的空间品质得到了有效提高。
3.2动态化建筑表皮
动态化表皮属于表皮参数化形态多种表现形式中的一种。动态化表皮是通过现代数控技术使表皮实现可调节化、智能化等特点。奢侈的动态化表皮除了要表现出建筑中前卫与精密的装饰构件，还突出全套电子技术的昂贵，在建筑设计中应用这一电子技术时，更是直接表现出建筑表皮的动态化[4]。以FLARE-Kinetic Mem braneFacade动态表皮为例，该建筑表皮通过电脑对The FLARE system制动系统进行控制，从而掌握表皮的方向、旋转幅度等，使建筑立面可随意转变图案，与户外环境实现互动。
3.3建筑表皮的参数化
建筑表皮的设计逐渐朝参数化趋势发展，参数化设计也成为实现精确施工，解决复杂化结构设计的有效措施。此类结构复杂的建筑表皮的参数化生成均由参数进行控制，通常情况下，在设计期间简建筑设计时需要解决的重复性表皮设计与建模的工作量十分大，在设计中还需确保施工精确性，由于是对于高层建筑的表皮设计，当中繁重的重复性工作对于设计环节与施工环节而言均是较大的挑战，而参数化的介入为建筑表皮设计注入了新思路，令建筑表皮的设计工作相比以往，取得了事半功倍的效果。
4.结束语
在建筑表皮的设计中应用参数化设计，不仅使建筑表皮在生成效率方面得到了显著提高，通过结合数据间信息数据、逻辑串联等的传递，使表皮模型由复杂化变成可控化与可视化，还优化了建筑表皮在设计方面的质量，提高施工安全性。
【参考文献】
[1]董玉香，柴哲雄，赵鹤.数字技术影响下的建筑表皮设计[J].中国建筑装饰装修，2010（11）：160-163.
[2]谢明洋.和而不同——2010年上海世界博览会建筑设计观察[J].艺术设计研究，2010（04）：64-67.
[3]解勇，文增著.当代建筑表皮的“镂空派”设计剖析[J].美苑，2011（04）：74-75.
[4]陈静.孕育在艺术中的建筑表情——浅析建筑表皮的现实意义[J].艺术与设计（理论），2010（06）：125-127.