淺談數(shù)字化技術(shù)影響下的當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)

孫宛見(jiàn)

摘 ? ?要：日前，數(shù)字化建筑技術(shù)在建筑行業(yè)方興未艾，促使建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了一個(gè)重要的變革。本文將闡述數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮的重要作用，探討數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的價(jià)值，并論述其為建筑設(shè)計(jì)與建造帶來(lái)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)與變化，為建筑業(yè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù);建筑設(shè)計(jì);建筑形式;建筑技術(shù)

1 ?引言

如今，在科技進(jìn)步的大背景，尤其是以數(shù)字化技術(shù)為核心的推動(dòng)下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)、人們的生活與思維方式被徹底變革。這些新的技術(shù)向傳統(tǒng)的理論與實(shí)踐發(fā)起了沖擊與挑戰(zhàn)，促使建筑設(shè)計(jì)的手段、創(chuàng)意、形態(tài)和建造方式都有很大程度的變革。

2 ?數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)工作的價(jià)值

建筑設(shè)計(jì)在不同的歷史階段、生產(chǎn)水平，制圖的流程和手段有很大的區(qū)別。過(guò)去，建筑師僅能依靠自身有限的水平完成整個(gè)設(shè)計(jì)的構(gòu)思，從抽象概念到草圖成果，這些想法和思路的實(shí)現(xiàn)包含諸多的實(shí)際工作，需要大量時(shí)間來(lái)完成，經(jīng)常使得建筑師耗費(fèi)精力，靈感消失，存在諸多的不足。數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)，為設(shè)計(jì)師們提供了新的設(shè)計(jì)媒介和方法，建筑設(shè)計(jì)成果逐漸由二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體模型，為設(shè)計(jì)師提供靈感，繪制圖紙，梳理思維，且可以不斷提升技術(shù)水平以改善先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系和設(shè)計(jì)。目前已廣泛滲透各國(guó)建筑行業(yè)為設(shè)計(jì)師提供新的方向與高度。

3 ?數(shù)字化技術(shù)輔助下的建筑設(shè)計(jì)與建造

3.1 ?操作與互動(dòng)

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，建筑師習(xí)慣于利用草圖和模型來(lái)協(xié)助推敲設(shè)計(jì)方向。二者在初期輔助建筑師的設(shè)計(jì)思維，獲得設(shè)計(jì)靈感有一定幫助，但是進(jìn)入深入優(yōu)化階段顯得后勁不足。草圖繪制受到設(shè)計(jì)師自身的手繪能力的限制略顯不便，實(shí)體模型雖更加直觀但制作耗時(shí)長(zhǎng)且修改不易。伴隨數(shù)字化技術(shù)的介入，建筑師可以在計(jì)算機(jī)建模的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)空間關(guān)系與建筑形體的不足進(jìn)行快速直觀的修改，推進(jìn)設(shè)計(jì)的深度。在這樣的設(shè)計(jì)流程中，建筑師與數(shù)字化設(shè)計(jì)手段能夠建立良好的互動(dòng)關(guān)系，使得建筑設(shè)計(jì)中對(duì)繪制圖紙技巧的要求降低，讓建筑師能集中精力研究建筑本身的可行性和設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性上。

3.2 ?場(chǎng)地分析預(yù)測(cè)

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前，建筑師都會(huì)以實(shí)地勘探的方法，了解項(xiàng)目所處的自然環(huán)境及文化背景，比如場(chǎng)地的地形、地貌做出專業(yè)的基地分析。傳統(tǒng)場(chǎng)地調(diào)研中，地質(zhì)狀況復(fù)雜的項(xiàng)目對(duì)于建筑師的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)有一定的難度，需要綜合考慮不同元素來(lái)解決場(chǎng)地問(wèn)題。目前，設(shè)計(jì)師可以將數(shù)字資料輸入計(jì)算機(jī)，利用OpenSite Designer等軟件來(lái)處理算法模擬設(shè)計(jì)場(chǎng)地，評(píng)估整體項(xiàng)目以及地形地貌情況以避免決策上的重大失誤。

3.3 ?計(jì)算機(jī)軟件對(duì)思維概念的啟發(fā)

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)師在腦中構(gòu)思大致的方向、結(jié)構(gòu)和形體，隨后利用手繪圖紙輔以文字解釋等方式來(lái)闡述設(shè)計(jì)成果，依據(jù)此法，設(shè)計(jì)師所能傳達(dá)的內(nèi)容非常有限，需要專業(yè)人員進(jìn)行深度解析才能理解原本的設(shè)計(jì)理念。近年來(lái)，各類建模及參數(shù)化軟件取得突飛猛進(jìn)的成果后，極大地刺激了建筑師的創(chuàng)造性思維，對(duì)于設(shè)計(jì)的表達(dá)也有了很好的輔助，建筑師們開(kāi)始嘗試拋棄原先單純對(duì)傳統(tǒng)工具的模仿，根據(jù)不同項(xiàng)目特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)程序及人腦的經(jīng)驗(yàn)將設(shè)計(jì)邏輯化，以數(shù)理邏輯、幾何形態(tài)為基礎(chǔ)，為創(chuàng)造性思維帶來(lái)新靈感。目前，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用已突破僅是輔助設(shè)計(jì)的范疇，建筑師可以直接利用軟件進(jìn)行創(chuàng)作與構(gòu)思，計(jì)算機(jī)內(nèi)在的邏輯或某種語(yǔ)法的可能性可以視為設(shè)計(jì)概念的起點(diǎn)，由此產(chǎn)生大量嶄新的建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)，顛覆了傳統(tǒng)建筑的審美認(rèn)知。

3.4 ?數(shù)字化技術(shù)影響下的空間與立面

現(xiàn)代建筑中，建筑的空間結(jié)構(gòu)和形體是兩個(gè)重要元素，結(jié)構(gòu)圖底的轉(zhuǎn)變，墻體解放使得立面不再受最初的美學(xué)所影響和制約，而是與內(nèi)外空間關(guān)系相關(guān)。隨著設(shè)計(jì)空間趨向復(fù)雜與多樣化，建筑師對(duì)抽象空間的把握受限，需要利用數(shù)字化模型以及渲染模擬技術(shù)來(lái)推敲完善。例如，使用AutoCAD繪制平面圖底，再用SketchUp/Rhino等軟件建模，最后導(dǎo)入各類渲染軟件展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。數(shù)字化技術(shù)影響下，各類軟件從輔助繪圖轉(zhuǎn)向輔助設(shè)計(jì)的階段，建筑師可以利用軟件輔助推敲場(chǎng)地與建筑形體的關(guān)系來(lái)確定最終的造型，實(shí)現(xiàn)空間與形體關(guān)系的和諧統(tǒng)一，幫助建筑師改變先表皮后空間的設(shè)計(jì)習(xí)慣，使得建筑形式更加自由化。

3.5 ?數(shù)字化技術(shù)影響下建筑形態(tài)的演變

數(shù)字化技術(shù)的更新促使建筑師對(duì)空間形態(tài)的把握創(chuàng)造更加多元。在傳統(tǒng)建筑流程中，建筑師完成造型設(shè)計(jì)的力量有限，難以創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的建筑形體，而異形建筑的施工過(guò)程也步履艱難，導(dǎo)致過(guò)去建筑形態(tài)呈現(xiàn)較為單一的形態(tài)。近年來(lái)，數(shù)字化技術(shù)的興起使得復(fù)雜不規(guī)則的建筑形體有了理論和技術(shù)的支撐，通過(guò)數(shù)據(jù)分析運(yùn)算，建筑師可以精準(zhǔn)地控制幾何形態(tài)的數(shù)理邏輯，并且選用較為優(yōu)越的設(shè)計(jì)方案實(shí)施建造，至此，許多看似不可能的建筑構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí)。

例如，善于運(yùn)用參數(shù)化手段的建筑大師扎哈·哈迪德將早期雜亂的建筑風(fēng)格轉(zhuǎn)向大體量、極具流線和曲面的形態(tài)特征。她所設(shè)計(jì)的作品通過(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行展現(xiàn) ，如流線型的曲面表皮，利用軟件對(duì)建筑復(fù)雜精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)算，借助建筑外表皮對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，讓建筑空間能夠呈現(xiàn)出更加完整的幾何效果，具有很高的藝術(shù)價(jià)值。

3.6 ?數(shù)字化輔助在繪圖上的優(yōu)勢(shì)

近幾百年，建筑行業(yè)主要以手工繪制建筑圖紙為主，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)提高，設(shè)計(jì)人員從傳統(tǒng)機(jī)械性繪圖的艱辛中獲得了解放，建筑行業(yè)逐漸向電子出圖的可視化方向發(fā)展。數(shù)字化技術(shù)提供的繪圖平臺(tái)大大縮短了設(shè)計(jì)周期，在保留設(shè)計(jì)靈感，提高工作效率和繪圖質(zhì)量方面也有不可小覷的作用。與傳統(tǒng)的手工繪圖相比，計(jì)算機(jī)制圖高效的數(shù)據(jù)處理能力能提升繪圖速度和出圖的精度，同時(shí)使用各類建模軟件能夠很好地完成從二維圖形到三維空間的轉(zhuǎn)化。例如Rhino，SketchUp和Maya等建模軟件和3D渲染軟件為設(shè)計(jì)師提供真實(shí)清晰的圖像，并確保圖紙細(xì)節(jié)完整，提升了建筑設(shè)計(jì)的整體水平。

3.7 ?數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑方案的優(yōu)化功能

一般來(lái)說(shuō)，初步的建筑設(shè)計(jì)圖紙通常依賴于建筑師自身的想象力和大量的工作經(jīng)驗(yàn)得出，在每個(gè)環(huán)節(jié)肯定存在不足之處。因此，方案優(yōu)化是設(shè)計(jì)過(guò)程的一項(xiàng)中心環(huán)節(jié)，使用數(shù)字化技術(shù)的輔助功能，可以快速修正圖紙，不斷地根據(jù)外部環(huán)境來(lái)改變建筑物的組合方式，有效進(jìn)行整體調(diào)整，統(tǒng)一設(shè)計(jì)成果的材質(zhì)、功能、布局、造型等。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

在社會(huì)新的發(fā)展時(shí)期，數(shù)字化建筑技術(shù)日趨完善，為建筑界帶來(lái)了更多的可能性和實(shí)現(xiàn)的途徑，極大地推進(jìn)了建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展。日前，建筑的完善不僅可以依靠建筑師個(gè)人的能力，還能通過(guò)現(xiàn)代科技以及不斷更新的計(jì)算機(jī)軟件輔助技術(shù)等為建筑師提供整體化、多角度的思維方向以及圖紙模型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計(jì)師能利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑的分析、設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)完成建筑的平面及三維成果，使整個(gè)設(shè)計(jì)流程更加科學(xué)合理。利用不同的運(yùn)算法則使建筑的形體和空間更加復(fù)雜多變，顛覆了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中靠人腦和紙上研究所不能達(dá)到的創(chuàng)新高度。數(shù)字化技術(shù)促使現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的思想和方法有了極大的轉(zhuǎn)變，建筑師可以通過(guò)算法設(shè)計(jì)、數(shù)字化建造技術(shù)等方面獲得新的視野。此外，各類計(jì)算機(jī)輔助軟件的誕生在提升工作效率和精度、降低工程的成本、建筑制圖、設(shè)計(jì)成果上帶來(lái)了翻天覆地的變化。因此，在未來(lái)建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)充分融合應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，使得高端制造化建筑、大數(shù)據(jù)與人工智能想結(jié)合，帶領(lǐng)建筑行業(yè)走向新的高度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙明成.建筑數(shù)字化設(shè)計(jì)與建造研究[D].湖南大學(xué)，2013.

[2] 法比奧·格拉馬齊奧，馬蒂亞斯·科勒，揚(yáng)·維爾曼，李博.一種建造的新物學(xué)材料、工具與設(shè)計(jì)在數(shù)字建造技術(shù)下的關(guān)系[J].時(shí)代建筑，2014.