數(shù)字技術(shù)在自助建筑體系中的應(yīng)用

李尊

摘要：本文通過(guò)闡述數(shù)字技術(shù)在建筑建造過(guò)程中的重要地位，說(shuō)明了構(gòu)建基于數(shù)字技術(shù)的技術(shù)建筑平臺(tái)的可能性和重要性，并提出了未來(lái)以數(shù)字技術(shù)構(gòu)建自助建筑框架的基本思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)字技術(shù)；自助建筑；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU201.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）07-0106-02

1 緒論

相對(duì)于商業(yè)建筑來(lái)說(shuō)，自助店主是人類，根據(jù)自我需求建造住宅的一種模式，對(duì)住宅的經(jīng)濟(jì)利益和形式感基本上沒(méi)有特別的要求。也就是說(shuō)，自主建筑不拘泥于建筑的形式，同時(shí)也不要求建筑取得商業(yè)利益，出發(fā)點(diǎn)只是人們對(duì)建筑的需求和建筑的需求性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個(gè)方面，數(shù)字技術(shù)早就已經(jīng)開(kāi)始融于建筑體系中的各個(gè)方面，這也是數(shù)字技術(shù)能夠用于自助建筑體系中的基礎(chǔ)。

1.1 數(shù)字技術(shù)概述

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個(gè)方面，可以說(shuō)現(xiàn)今社會(huì)，依托于計(jì)算機(jī)應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用是數(shù)字化和數(shù)字技術(shù)的體現(xiàn)。數(shù)字建筑是數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的重要方向也是重要方面之一，是通過(guò)數(shù)字技術(shù)驅(qū)動(dòng)建筑也發(fā)展的行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略體現(xiàn)，對(duì)建筑業(yè)發(fā)展和人類社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步具有重要的作用。

1.2 數(shù)字自助建筑起源

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)在人們生產(chǎn)生活過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，相比較原始的建造者，我們本身或許不具備建造建筑的技能，但是我們可以利用大量的計(jì)算機(jī)程序，解決越來(lái)越多的建筑建造的問(wèn)題。也就是說(shuō)在數(shù)字時(shí)代原始的建筑技術(shù)可以通過(guò)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用完成對(duì)原始建造技術(shù)的編程設(shè)計(jì)，從而構(gòu)建出建筑模型或建筑物，特別是現(xiàn)今3D打印技術(shù)，正在越來(lái)越多的應(yīng)用于生產(chǎn)生活之中。

自助建筑可以理解為行為者出于自身的需求完成對(duì)房屋或者建筑物的建筑活動(dòng)，自助建筑實(shí)現(xiàn)的是建筑本身的使用價(jià)值，而非建筑體現(xiàn)了其他的價(jià)值，比如建筑的商業(yè)價(jià)值，這是自住建筑和其他商業(yè)建筑最根本的區(qū)別所在。作為人類征服自然過(guò)程中最常見(jiàn)的一種建造方式，自住建筑所體現(xiàn)出的是一種人與自然和諧共處美感。

2 數(shù)字建筑的發(fā)展

隨著1997年首個(gè)基于數(shù)字化技術(shù)建筑的畢爾巴鄂古根漢姆博物館建成，整個(gè)建筑行業(yè)獲得了劃時(shí)代行的變革，數(shù)字技術(shù)不僅解決了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的挑戰(zhàn)，同樣完成了建筑生產(chǎn)建造方式的革新，數(shù)字技術(shù)以傳統(tǒng)建造技藝難以企及的方式改變了建筑設(shè)計(jì)和建筑實(shí)踐方式，通過(guò)數(shù)字技術(shù)模擬建筑的三維形態(tài)，開(kāi)啟了建筑設(shè)計(jì)的新紀(jì)元。這是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，CD等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的產(chǎn)生和應(yīng)用，完成了數(shù)字技術(shù)在建筑業(yè)中的普及。數(shù)字技術(shù)在應(yīng)對(duì)高度復(fù)雜建筑形態(tài)的表現(xiàn)能力和計(jì)算控制能力，深刻的影響了建筑建造實(shí)踐過(guò)程。

2.1 數(shù)字建筑的特征和優(yōu)勢(shì)

數(shù)字技術(shù)的采用使建筑設(shè)計(jì)擺脫了傳統(tǒng)建筑歐幾里得幾何空間的限制，大大降低了費(fèi)，歐里幾得集合空間的設(shè)計(jì)難度通過(guò)超曲面形式的建筑設(shè)計(jì)開(kāi)啟了數(shù)字技術(shù)下一種新的建筑設(shè)計(jì)形式，同時(shí)新的設(shè)計(jì)形式推動(dòng)了建筑師對(duì)新的建筑構(gòu)造方式的探索，從而引領(lǐng)了新的建筑思想。數(shù)字技術(shù)通過(guò)將設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)化成見(jiàn)到信息的過(guò)程，提高了建造過(guò)程的可控制性，使建筑師可以更多的參與到建筑的過(guò)程中來(lái)。數(shù)字本身具有極高的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，所以數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用，可以使建筑師更好的完成，對(duì)建筑細(xì)節(jié)，比如建筑空間形式，建造方式等的控制，從某方面來(lái)說(shuō)，數(shù)字建筑就是完成對(duì)數(shù)字模型的構(gòu)建。

在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，其不僅可以作為傳統(tǒng)圖紙工具的替代品還可以利用計(jì)算機(jī)程序真正影響設(shè)計(jì)過(guò)程，甚至是完成智能的創(chuàng)造，從而使數(shù)字技術(shù)從簡(jiǎn)單的技術(shù)工具轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)助手。同時(shí)可以采用更多自定義的程序完成解決許多設(shè)計(jì)中的復(fù)雜工作，比如設(shè)定一些組件，或者幾何圖形簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程。同時(shí)還可以設(shè)計(jì)一些分析程序，精確找出設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中存在的不足，所以智能化的數(shù)字技術(shù)不僅作為一種工具而存在，企業(yè)更是建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中一種新的設(shè)計(jì)形式。

2.2 數(shù)字建筑發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)數(shù)字建筑發(fā)展的趨勢(shì)主要有三個(gè)方面，一是從建造者和數(shù)字技術(shù)之間更多智能化互動(dòng)；二是從設(shè)計(jì)師數(shù)字化設(shè)計(jì)的方式；三是根據(jù)用戶的需求定制建造產(chǎn)品，并完成用戶差異化需求的量產(chǎn)化。

第一點(diǎn)更多的體現(xiàn)在建造過(guò)程的智能化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)建筑行業(yè)從業(yè)人員開(kāi)始慢慢的向機(jī)械化和自動(dòng)化靠攏。建造師在進(jìn)行建筑建造過(guò)程中，只需要通過(guò)對(duì)程序的控制，只能計(jì)算機(jī)就能夠控制機(jī)械進(jìn)行工作，一方面可以減少用人成本，另一方面也能夠顯著的提高建筑質(zhì)量。

第二點(diǎn)數(shù)字技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)越來(lái)越具有智能化，最終設(shè)計(jì)師只需要提出構(gòu)想，在與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互過(guò)程中，計(jì)算機(jī)計(jì)算和提供建造結(jié)構(gòu)、成本等，并給出不同的方案，供設(shè)計(jì)師選擇，數(shù)字技術(shù)不僅僅作為設(shè)計(jì)的助手而存在，更是演變成一種設(shè)計(jì)方式。

第三點(diǎn)是最求量產(chǎn)降低建造成本和建造難度的同時(shí)，滿足不同人群和個(gè)人需求的差異化，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和差異化供給的有機(jī)結(jié)合，這樣每個(gè)人的需求都能夠滿足，同時(shí)又能夠滿足一種非標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的量產(chǎn)模式。

3 數(shù)字建筑平臺(tái)構(gòu)建措施

3.1 數(shù)字建筑平臺(tái)框架構(gòu)想

首先數(shù)字化建筑平臺(tái)必須能夠描繪或者表現(xiàn)出設(shè)計(jì)者理想的設(shè)計(jì)模型，也就是通過(guò)數(shù)字技術(shù)完成設(shè)計(jì)者構(gòu)想的數(shù)字模型。比如三維掃描或者草圖識(shí)別等，更簡(jiǎn)單的將設(shè)計(jì)者或者建造者需要的建造方式或者建筑類型表現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)構(gòu)建數(shù)字設(shè)計(jì)模塊和數(shù)字分析模塊包含造價(jià)分析、結(jié)構(gòu)分析等模塊，在這一過(guò)程中，設(shè)計(jì)者只需要提出構(gòu)想，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和方案可以通過(guò)數(shù)字技術(shù)給出可視化的方案和可行性報(bào)告，并給出相應(yīng)的數(shù)字設(shè)計(jì)模型和數(shù)字結(jié)構(gòu)模型。最后通過(guò)基于數(shù)字化的智能化建造系統(tǒng)完成建筑的建造過(guò)程。

3.2 數(shù)字建造系統(tǒng)

智能化建造系統(tǒng)主要有智能化施工組織系統(tǒng)、三維控制下的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)以及數(shù)字化控制的自動(dòng)化裝配和施工系統(tǒng)構(gòu)成。

智能化施工組織系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成對(duì)工程施工進(jìn)度、施工技術(shù)要求和建造成本等方面的控制，并在不同的施工階段指導(dǎo)施工流程和施工要求，從而使建造過(guò)程更加智能化，這也是完成數(shù)字建造系統(tǒng)的第一步，建造師只需要預(yù)先將施工工期要求、技術(shù)要求和施工安排預(yù)先輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)就自動(dòng)控制施工流程，組織施工。

三維控制下的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)是通過(guò)利用數(shù)字技術(shù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程生產(chǎn)和制造預(yù)制構(gòu)件。數(shù)字技術(shù)控制下將建筑構(gòu)建生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，是提升建筑質(zhì)量的重要手段之一，相較于人工控制，計(jì)算機(jī)控制具有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)性。構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化也是自動(dòng)化裝配施工的前提之一。

數(shù)字化控制的自動(dòng)化裝配和施工系統(tǒng)可以通過(guò)數(shù)字三維模型精確地將每一個(gè)構(gòu)件精準(zhǔn)的分配到預(yù)定的位置上，完成構(gòu)件的裝配和建筑物施工。建筑行業(yè)很多技術(shù)施工都是高危施工作業(yè)，這樣在很大程度上保證了施工者的人身安全，另一方面數(shù)字技術(shù)控制下的施工流程和施工精準(zhǔn)性都遠(yuǎn)高于人工施工，進(jìn)一步提高了施工質(zhì)量。同時(shí)機(jī)械只要有足夠的動(dòng)力和建筑構(gòu)件就能持續(xù)施工，施工效率也遠(yuǎn)高于人工施工。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于自助建筑體系的前提，是數(shù)字技術(shù)能夠完成用戶需求表達(dá)、數(shù)字設(shè)計(jì)、方案甄選和智能化建造等一系列建造。目前我國(guó)在數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于建筑行業(yè)的投入和發(fā)展還有很大的不足。數(shù)字建造工具在我國(guó)更是比較新的一種產(chǎn)品，甚至是很多建筑師都沒(méi)有通過(guò)的新的概念。從現(xiàn)階段來(lái)看，數(shù)字建筑系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)還有很長(zhǎng)的路要走，然而其具有的優(yōu)勢(shì)是我們所不能忽視的，隨著3D打印快速發(fā)展，數(shù)字技術(shù)也將更多的應(yīng)用于建筑體系中，進(jìn)一步推進(jìn)建筑行業(yè)整體的發(fā)展。

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