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1、 探求建筑设计手段革新之路 从20世纪80年月以来,电讯、卫星、网络技术的兴起,切切实实转变了人类的生存方式,也使人类的社会生活发生了巨大的变化1。人类渐渐由大机器生产为代表的工业社会渐渐进入了以计算机信息技术为特征的信息社会。在信息社会,以数字化技术为代表的新兴技术给新世纪人类的生活和工作带来了史无前例的影响和巨变。面对时代进步所带来的变化,作为一门综合表达社会进展水平的学科,建筑学不行避开的要汲取时代其他学科的成果,自身做出变革和进步,来适应时代的要求。作为人类栖居环境学科的成果,建筑学的变化都是源于实际生活和社会心理、行为的需要。这些需要随着时代的变迁不断变化,同时由内到外地影响着建筑自
2、身内涵和表征的转变。 1数字建构的特点 广义的数字建筑是一个广泛的概念,只要设计、施工或治理和运行过程中运用了数字化工具,如AutoCAD、智能治理系统等的建筑都纳入数字建筑的范畴。而本文探讨的“数字建构”主要指在建筑设计和建筑的各个阶段和各个层面运用数字化的工具模拟实现建筑目标的状态和过程,其中以算法设计(AlgorithmicDesign)和参数化设计(ParametricDesign)为典型的核心技术。数字建构是继现代主义运动后,又一次基于技术革新的设计革新。它表达了以下一些特点:“数字建构”是一种建筑设计方法和工具的变革,与当今时代最先进的信息技术严密结合,呈现了新技术强大的革新力量。
3、不管是设计过程还是成果表达以及工程实施,都必需通过现代的计算机、网络技术才能实现,这是数字建构与以往建筑设计最大的区分。数字建构通过以计算机为代表的技术工具,大大提高了建筑设计的效率,其工具本身的能动性和自主性更加强大,可以帮忙人类进展能动的分析和思索。技术工具在建筑设计中担当的角色和作用更加重要,已从以往的帮助性的“助手”角色上升为互动性的“伙伴”角色。利用计算机强大的储存和计算力量,数字建构实现了在多重、简单、多变条件下,对多元组合进展无限的比拟和优化,并到达史无前例的准确性2。计算机技术的不断进步使人类克制了人脑的生理局限性。虽然现代医学技术能够证明人脑的记忆力量是特别强大的,但是就一般
4、人所具有的记忆力和计算力量与计算机相比拟而言,是特别微缺乏道的。在传统的建筑设计过程中,建筑师只能依靠自己的直觉和阅历,选择少数的几个或者数十个可能性较大的方案进展比拟和优化。而数字建构下,建筑师只需在计算机方案的生成过程中,设定限制条件,即可剔除不符合条件的方案,建筑师最重要的作用是在众多的方案中做出合理的推断,选择最优方案,省却了不同方案生成过程中的时间和精力;还可以在施工前进展全过程的模拟建筑,发觉不合理的局部马上进展修正,避开实际建筑中很多不行预知的铺张和危急。进入实际建筑的过程时,一切都根据程序的指令有条不紊地高效推动,有效地削减了人工误差(固然机器的故障离不开人的监视和制定应急措施
5、)(图13)。数字建构追求共性化与高效率、高准确率的结合。传统的手工制作虽可实现共性化制作,却不得不面对效率低下的制约;而以往批量生产则是以牺牲多元化为代价、大量制作统一标准的产品实现高效的目的。多元化只能是在有限的产品类型中进展组合而产生变化,这肯定程度上限制了共性化、多元化的进展。数字建构依靠从设计到生产全过程的数字掌握,可以在高效和节省的前提下,实现产品的多元化和共性化设计的完善结合(图4)。例如,在建筑设计创作过程中,传统设计需要大量制作模型进展方案比照。而现在可以采纳参数化设计,依靠计算机技术,对某些影响形式的参数进展掌握和调整,就可以在短时间内得到大量的阶段成果进展比拟,从而节省了
6、时间和人力。数字建构表达了可控性与不行预知性的结合。当前数字建构一个突出的特征就是将设计过程以程序规律的理性方式进展处理(经常是超出常人大脑的力量),将感性的形式转化成一种理性的计算过程。在数字建构的设计过程中,虽然设计条件的设定是由建筑师来打算的,但是由此而呈现的多元化形态有可能是建筑师无法预先想象的。它用计算机编码的准确手段模拟,替代建筑师大脑的模糊推理,但是最终的决策仍旧离不开建筑师的艺术审美和功能技术的理性推断。这对于强调共性化设计的建筑师来说,供应了更加丰富的选择性。建筑师对设计过程的掌握无需像传统设计那样深入到全部的细节(那样消耗的精力和时间太高了),而是对条件和程序的掌握与调整,
7、决策权却仍旧把握在建筑师的手中。 2数字建构的缘起与进展 数字建构当前受到很多建筑师和广阔民众的欢送和追捧,除了因其紧贴时代的技术步伐之外,更由于它在建筑造型上符合当代社会审美趣味的需求,为共性化和多元化供应了新的可能性和相应的技术保障。现代主义建筑所奉行的一元线性的机械推理造型路线,造成了单调乏味的国际式建筑风格,被建筑师们所诟病。后现代主义为突破现代主义的局限,回归传统风格,但其无病呻吟或过度夸大的做法,让普罗群众难以承受。但鉴于建筑作为一门有用科学,大多数当代建筑师在仍旧坚持理性根基的同时,不断探究造型上的多元化策略。在推动建筑学的道路上,数字建构在平衡理性与多元化上为当代建筑师供应了新
8、的可能性。使得一些外表看来特别简单的形式通过理性的数字掌握手段而获得表达,与那些随机的、即兴发挥的风格截然不同,为普罗群众供应了重新解读建筑的可能性,也从传统理性的现代主义找到了思想进展体系上的脉络。传统的平立剖表达方式以及人脑的思索局限等因素使多元简单的建筑造型受到制约,而计算机技术使得原来技术上的障碍得以突破。通过虚拟三维建模技术,数控技术解决了现实制造和建筑工艺上的准确性和简单性问题,实现了从虚拟到现实的跨越,这是传统二维图纸表达所无法到达的。从历史进展的递进关系来看,数字建构应当是工业化建构的更高阶段的形式。由于数字建构必定依靠工业化的更高阶段数控自动化工业的支持才能得以实现,从这层意
9、义上来说,工业现代化仍旧是建筑现代化的根底。西方工业革命后建筑技术和思潮的进展,充分表达了这种新的趋势。中国社会目前虽然经济进展快速,但在建筑领域尚未完全实现工业现代化的建筑过程,期盼着引进先进技术而缩短与兴旺国家的差距,实际上面临着多重的困难。因其缺乏强大的工业现代化生产的支持,数字化生产和建筑力量显得底气缺乏,步履蹒跚。 3数字建构对建筑创作的影响 数字建构是促进当代建筑创新的有力工具。最突出的一点是它克制人脑的生理局限性。强大的记忆功能、高效的统计分析和高强度重复性劳动,“能想人之不能想”;其次,它克制传统建筑工艺的局限性,能够模拟制造简单的造型,“能做人之不能做”(图5)。数字建构对于
10、建筑创作的影响既是巨大的,也是革命性的,表达在以下几个方面: 首先,数字建构作为一种系统化的工具,极大地转变了建筑设计的过程。对于建筑师而言,虽然我们从传统的图板丁字尺已经过渡到了计算机帮助设计阶段,但是设计过程的生产方式仍停留在传统的孤立分散式的合作设计阶段。数字建构是一种整体的系统化的设计方法,将传统的分阶段分技术工种的分散设计操作,转化为即时同步的协同设计过程。 其次,给建筑师带来根本变化的是内在思索方式的变化:作为使用了上千年的建筑师图纸语言,从二维图纸转换成了计算机三维(甚至四维)模拟表达。数字建构的设计过程,不再是从二维到三维的想象过程,而是直接从三维着手进展空间动态式的设计和调整
11、,二维图纸只是三维模型的输出表达结果而已。建筑师不再需要通过阅读二维图纸想象出三维的空间形态。建筑师、工程师乃至业主则可以随时观摩三维模型,甚至可以模拟不同时间、不同人群使用空间的场景,随时进展调整和修正。建筑师与业主之间的沟通,可以直接模拟观看建成之后的效果,甚至可以利用3D技术实际体验空间的变化。 此外,数字建构作为一种智能化的技术,对建筑的建筑规律产生了巨大的影响。当前很多运用数字建构技术设计的建筑大多因其独特的造型而为大家所熟悉和追捧,实际上数字建构解决的不单是外观造型的共性化问题,而且是对空间设计和建筑的数字化和智能化掌握与治理。数字化技术转变当代人的生活和工作方式,也挑战着传统审美
12、观念,在简单和多样化的造型之下,把直观的视觉形象与理性的算法规律、把设计与建筑的过程有机地结合起来,渐渐形成了新的审美标准3。数字建构对于建筑的建筑规律带来了新的变化,表达在对传统石材、木头、钢材和玻璃等材料的拓展运用,将原来静止受力状态所不行能实现的空间构造,通过动态多元的受力分析,使材料性能得到极致的发挥。此外,也转变了各种材料传统组合的构造节点和做法,形成了新的加工、组装和建筑的模式。数字建构所具有的智能化和信息化特点,对于建筑内部环境的物理性能掌握与调整起到积极的作用。依据室外环境的变化(朝向、温湿度、风速等),以节能环保为原则,能动地调整外围护构件的形式和方位,形成符合可持续进展的最
13、优的绿色建筑方案4。 结语 从数字建构与当代新技术不行剥离的严密关系来看,数字建构并不是作为一个建筑风格而存在,而是作为一种为当代建筑师所共同探究的技术才智,渐渐得到广泛的应用。从历史的角度来看,当代建筑的进展除了建筑师个体的奉献之外,更有赖于数字建构技术本身的进展。建筑师对形式与空间上的创意,主要是依靠个人的想象力,同时也依靠于对数字化技术的理解和把握。数字建构将为建筑师供应更为宽阔而自由的进展前景。固然,数字建构是时代的产物,必定有其时代的局限性:一方面,由于计算机技术的应用只是设计手段和方法的变化,并没有触及根本的建筑技术和材料的变革,因此,还不能说是真正意义上的技术革命;另一方面,计算机结果生成的随机性也在无形中鼓舞了“怪”、“异”、“特”造型的消失,掩盖了所带来的经济、功能、人文方面的不合理性,使其在材料、空间、环保上的综合效率反而被降低了。此外,数字建构带有剧烈的“技术主导”的颜色,那些在信息技术上处于领先地位的国家和地区简单获得掌握地位,而其他国家,特殊是一些落后地区在进展的过程中就简单被边缘化。
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