非线性建筑的参数化设计与建造研究计算机图学论文(张璐).doc

研究生课程考核试卷 （适用于课程论文、提交报告） 科 目： 建筑技术理论 教 师： 翁 季 姓 名： 张 璐 学 号： 座机电话号码020 专 业： 建筑技术科学 类 别： （ 学 术 ） 上课时间： 2013 年 10 月至2013 年 11 月 考 生 成 绩： 卷面成绩 平时成绩 课程综合成绩 阅卷评语： 阅卷教师 签名 重庆大学研究生院制 非线性建筑的参数化设计与建造研究 张璐 重庆大学建筑城规学院 摘要：在数字技术蓬勃发展的大背景下，以复杂科学为依托、强调自下而上的设计策略、并具有动态多解设计特征的非线性建筑设计正由过去的边缘前卫状态逐渐走上主流的设计舞台。在面对非线性建筑设计所要处理的复杂系统时，参数化设计能以构建参数控制模型的方法，较好地应对复杂性问题。在技术发展的推动下，建筑设计与建造的无缝连接和彼此互动将是设计发展的必然趋势。因此，有必要从设计与建造的整体关系出发研究建筑设计，以推动其发展。论文以实际参与的建筑设计和建筑活动出发，结合理论研究及总结，试图以参数化设计的视角对当今非线性建筑设计进行系统的总结。 关键词：非线性建筑 参数化设计 数字建构 一、非线性建筑的“参数化设计”概述 数字技术己经引发建筑的深刻变革。从曾激起广泛讨论的毕尔巴鄂古根海 美术馆开始，到扎哈·哈迪德事务所设计的小至家具大至整个城市的错综复杂的流线型造型，发展到目前为止在杂志和互联网上随处可见的充斥着数字气息的模型和令人震撼的渲染图，种种现象似乎要重新判定当下的整个建筑学。 但是，在这些看似纷繁复杂的建筑现象背后，我们仍然可以基于他们各自特征而进行一定的分类。参数化建筑设计便是其中之一。参数化设计是计算机辅助设计技术发展和应用达到一定水平后，在对生产组织集成化和自动化程度提出更高要求中孕育成长起来的，诞生后便一直大量应用于工业产品设计中。参数化设计的发展虽然由来己久，但它与建筑的结合也只是上世纪末在数字技术的推动下，才走进建筑设计领域并对建筑业产生了积极的影响。与此同时，由于自然科学和哲学的发展，复杂科学理论也对建筑设计产生了深远的影响，出现了非线性建筑的设计思潮。本文即是从参数化设计的角度对非线性建筑的设计及其建造进行解释和研究。如无特殊说明，参数化设计在本文里的涵义特指非线性建筑领域内的参数化设计。 1.1 有关非线性建筑 非线性建筑设计思想即是在充分认识复杂性的前提下，对建筑发展转变的新认识。首先一点应该是建筑设计逻辑的演变。建筑设计逻辑指的是建筑创作活动中所遵循的生成规则，在哲学层面上指的就是方法论。以往建筑设计过程都是自上而下的，多少带有建筑师主观臆想的性质。对设计中的各种控制因素大都停留在粗浅的把握上，不具有设计的精确性;有的则以武断的方式强加给设计以某种莫须有的内涵，又容易陷入形式主义的误区，设计的最终结果往往无法满足现实生活复杂多变的特性。非线性建筑设计的建筑逻辑深深根植于复杂性科学理论，强调各设计因素以非线性方式相互作用，并对这种作用方式进行模拟。反映在实际创作中就是注重“过程设计”的方法，强调各种影响设计的参变量的相互作用，并通过分析研究过程，让建筑形态自然浮现，这样将作为“结果”的建筑转化成了作为“过程”的建筑，体现了自下而上的设计思想。 1.2“参数”及参数化设计释义 “参数”的概念源于数学，是一种定义了系统或函数特定属性的“量”。参数描述的是系统中各组件的关系与运作方式，也就是内在秩序。参数化设计技术可以概括为参数化图元和参数化修改引擎两部分。参数化图元对应的是设计的输入值以及自下而上系统中处于底层的组件等，而参数化修改引擎是指各参数之间关联模型的控制驱动。参数化设计的优点除了能对复杂系统进行模拟外，还能在设计操作过程中，通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动其中进行驱动所需的几何信息和拓扑信息由计算机自动提取。1 1.2非线性建筑参数化设计的发展 非线性建筑参数化设计以复杂科学理论为背景，以非线性哲学思想为立足点，以先进的数字技术为手段，自上世纪末出现以来，无论在建筑研究和教育，还是在建筑实践上都已取得了一定的发展成就。尽管目前还没有十分成形和完备的系统理论来概括和介绍这些实践和研究，也没有通用的词汇来标识他们，但总的来说，这些研究和实践成果都是非线性建筑参数化设计在设计理论及思想、工具手段等方面的具体体现。 图1 The Evening Line 图2 Unstudio的作品 图3 威尼斯双年展上所展示的Zaha的作品 二、参数化设计及其建造关系 2.1 设计与建造关系概述 设计与建造的关系，在这里表现为设计过程中建筑与结构、设备、建筑师之间的配合，以及设计与后期建造施工之间的互动关系。建造在这里主要指的是