參數化方法在景觀建筑形態(tài)設計中的研究與應用

摘 要：為提高城市景觀建筑形態(tài)的美學價值及設計效率，以凸顯城市景觀建筑的區(qū)域性特征為目的，在學習城市景觀建筑參數化設計相關理論研究的基礎上歸納設計原則，進而構建城市景觀建筑參數化設計的思維過程。同時，歸納利用參數化方法設計的景觀建筑形態(tài)的特征，從中歸納問題并找出基于參數化方法的城市景觀建筑形態(tài)設計方法。

關鍵詞：參數化方法;景觀建筑形態(tài);設計思維;Grasshopper

基金項目：本文系江蘇建筑職業(yè)技術學院青年專項“參數化方法在景觀建筑形態(tài)設計中的研究與應用”（JYQZ20-27）研究成果。

當前信息化技術高速發(fā)展，計算機輔助設計促進了設計表達形式的多元化發(fā)展，其中，參數化設計作為計算機輔助設計的重要內容，生成的設計更具準確性、嚴謹性、科學性及較強的邏輯說服能力，同時為建筑設計領域提供了更多的創(chuàng)作表達形式。近年來，參數化方法從建筑設計中的應用逐漸延伸到了城市景觀設計領域。城市景觀建筑作為景觀設計的重要組成部分，具有重要的美學價值與功能性作用。在數字化時代全面到來之際，利用參數化方法探索城市景觀建筑形態(tài)設計顯得尤為重要。

一、參數化設計概述

參數化設計是利用計算規(guī)則把設計結果參變量化，并可將學科理論及哲學觀點融入其中的一種現代化設計方式。在城市景觀建筑形態(tài)設計中，參數化設計方法可以根據人文環(huán)境、自然環(huán)境及個體的活動規(guī)律等動態(tài)數據進行模擬，用來實現復雜的、異質的建筑形態(tài)表達，創(chuàng)造出更具科學性與合理性的城市景觀，極大地提升了設計效率，提高了設計的嚴謹性及精準性。另外，這種方法使景觀建筑形態(tài)設計擁有了更多的可能性，能有效拓寬設計師的設計思路，同時也能夠滿足人們更高的精神訴求?；趨祷椒ǖ脑O計研究率先在國外起步，經過不斷發(fā)展，已形成了較為完整的理論體系，并在20世紀80年代實現了將參數化方法應用于建筑設計。在國內，參數化設計最早應用于建筑設計領域，在城市景觀建筑中的研究應用較少，起步較晚。但近幾年，相關學者在理論方面有所突破，如：徐衛(wèi)國在研究中揭示了參數化設計的具體算法，以及建筑形態(tài)參數生成的具體實踐;李建成等在研究中指出了參數化邏輯運算算法與數字加工的建造。在應用實踐方面，國內近幾年也涌現出了利用參數化方法設計的城市景觀建筑，例如北京銀河SOHO、北京駿豪·中央公園廣場等，已成為當地的標志性建筑（圖1）。

二、景觀建筑概述及參數化方法在其中的應用

（一）景觀建筑概述

景觀建筑形態(tài)設計是一門綜合性的交叉學科，理論研究涉及生態(tài)、社會、美學、心理等多方面內容，具體內容大到整體規(guī)劃，小到廣場、街道、景觀小品及各類戶外服務設施。景觀建筑是景觀設計中至關重要的一個部分，兼具功能性與藝術性，建筑與景觀的融合度在很大程度上會對設計效果產生影響。

景觀建筑按照使用功能及體量可以劃分為多種類型，如：兼具形式與功能的大型景觀建筑，如展館、機場、體育館、劇院等;主要寄托精神追求、削弱使用功能的廊架、橋體、亭子等;具有裝飾性、不強調功能性的各類裝飾性小品等。其中，體量較大的功能性景觀建筑對城市景觀具有十分重要的作用，可充分彰顯城市的地域風貌。同時，城市景觀中的建筑在審美方面也有突出的作用，具有特點的景觀建筑往往能一下子吸引人們的注意力，進而使其對建筑的內部產生一定的聯想與好奇。

（二）參數化方法在景觀建筑形態(tài)設計中的應用

傳統的設計方法多是在施工圖紙的基礎上對景觀建筑的形態(tài)進行推敲，而參數化設計方法與傳統方法之間存在較大差異，它是將建筑設計問題通過選擇參數建立程序的方法轉變?yōu)檫壿嬐评韱栴}，使得景觀建筑形態(tài)更具有準確性、嚴謹性、科學性及較強的邏輯說服能力，同時在形態(tài)上能夠實現多元性與異質性。隨著參數化方法在建筑設計中成功應用，其逐漸受到重視，有助于提升景觀建筑形態(tài)設計質量，能為規(guī)劃設計提供新的思路。

基于參數化方法設計的景觀建筑能因獨特的外觀提升自身識別度，并增加人們對城市景觀的記憶點。從20世紀50年代開始，現代主義建筑風格成為主流并逐漸影響世界建筑形態(tài)的發(fā)展，生硬的線條及千篇一律的形態(tài)讓城市空間失去了特點及變化，而基于參數化方法的景觀建筑形態(tài)設計使得越來越多由曲線構成的建筑形態(tài)變成可能，比如長沙梅溪湖國際文化藝術中心、大興機場、鳥巢等，為城市風貌帶來了更多的可能性（圖2）。土耳其伊茲密爾歌劇院被人們稱作“會流動的建筑”，因歌劇院建筑的頂部是動感的曲線造型，猶如隨風而起的漣漪泛起了文化的光輝，展現了伊茲密爾的深度內涵。

三、參數化方法在景觀建筑形態(tài)設計中的應用方法

首先，根據參數化設計的相關定義，通過案例分析論證參數化方法在城市景觀建筑形態(tài)設計中應用的可行性，并對基于參數化方法的城市景觀建筑形態(tài)設計相關理論進行概述，進一步說明參數化設計思想及其理論對景觀建筑形態(tài)設計的影響。其次，以參數化理論為研究基礎，結合仿生學等原理，為探究城市景觀建筑形態(tài)設計與實踐應用拓展思路。

（一）設計思維構建過程

研究參數化設計思維的建構過程能確保參數化設計的科學性和合理性，探索出其與城市景觀建筑形態(tài)設計的關系，以此啟發(fā)設計師從初始條件入手，尋找參數化設計思想與不同區(qū)域城市景觀建筑形態(tài)設計的契合點，以使其更好地突破傳統的設計方法，在形態(tài)與功能設計中尋找更多有內涵的內容，從中凝練出城市景觀建筑參數化設計的思維構建過程。

首先，進行場地分析。通過對整個項目的前期了解，對場地進行高程分析、坡度分析、坡向分析、匯水分析，從多個角度分析、研究場地的狀況?；趯祿挠行Х治?，設計師可以從整體控制場地的狀況以及所有可變量，獲得準確的信息，精確把控整個設計過程。

其次，確定設計定位。結合城市人文、地域等特點，設計出能凸顯城市文化特色的景觀建筑，例如徐州市可以漢文化為切入點，西安市則可以大唐文化為切入點。結合城市的自然條件，設計出更加符合自然與城市環(huán)境和諧共生的設計方案，以使城市景觀建筑與當地環(huán)境、文化有更高的契合度。利用參數化輔助設計手段豐富景觀建筑的設計形態(tài)，能有效激活設計創(chuàng)新力，增強景觀體驗感。

再次，設計功能分區(qū)。對于體量較大的建筑、廣場、街道等，可根據景觀建筑的體量、功能需求及定位，結合方案要求進行場地功能區(qū)劃分。利用參數化分析方法，可使景觀建筑更加準確、嚴謹地表現實用性。

最后，控制制作成本。要本著降低建材消耗以及精簡制作工藝、加工流程的理念，使其具備消耗低、功能多、美感強的特點，從而形成與場地相融、與周圍環(huán)境相協調且不失美感的景觀建筑形態(tài)。

（二）景觀建筑參數化設計應用

Grasshopper是Rhino軟件中的一款插件。作為參數化設計常用的工具之一，其具有處理龐大數據的邏輯程序，同時具有節(jié)點模式可視化操作、實時效果呈現的特點。Grasshopper的應用原理是通過數據對場地等信息進行邏輯程序處理，對參數進行量化運算，從而形成各種不同的邏輯關系，并借助多軟件，利用編程思維進行參數化設計。參數化設計方法與傳統設計方法相比更具有直觀性，可即時表達生成的結果，并且能夠提供實時的反饋信息，可以根據數值變化使設計形態(tài)發(fā)生變化。同時，參數化邏輯的生成能夠調控數據并進行及時修改，使設計過程更加高效、便捷，可操作性也更強。

根據上文闡述的設計思維構建過程，基于Grasshopper的建構方法，對城市景觀建筑參數化設計的原則、設計方法進行歸納總結，分析城市景觀建筑形態(tài)設計中的界面折疊、異維、連續(xù)、仿生設計和模擬地景角度等手法，以此對不同區(qū)域的城市景觀建筑特征進行歸納，總結出具有地域特征的城市景觀設計方法。具體實踐應用如下。

基于Grasshopper，景觀建筑形態(tài)設計過程可分為三部分。第一，基本形體的模型構建。根據設計場地的重點要素及功能區(qū)域劃分，對設計對象進行解構，運用Graph Mapper繪制出景觀亭的整體形象，確定景觀建筑的基本形態(tài)。運用Grasshopper干擾運算邏輯得到干擾變化后的形態(tài)，確定景觀建筑的形體走向。第二，景觀建筑結構構建。通過函數進行虛擬建模，建立景觀建筑的基本結構。第三，對整體形態(tài)進行調整。根據環(huán)境及功能，對景觀建筑的外觀進行調整。在Grasshopper建模過程中運用Graph Mapper運算器控制景觀建筑的形體變化，由于Grasshopper具有可反復修改功能，所以可在景觀建筑設計后期進行相應的形態(tài)調整。

（三）結合仿生形態(tài)的參數化景觀建筑形態(tài)設計

參數化設計方法在景觀建筑形態(tài)塑造方面有著非常顯著的優(yōu)勢。景觀建筑設計過程中要考慮諸多現實因素，并且由于時代的發(fā)展，人們對其功能、美觀度的要求也越來越高，所以一些設計師將參數化方法與仿生學建筑融合，將參數化景觀建筑形態(tài)的異質性、非線性特點體現得更為充分。仿生形態(tài)更多的是參照動物、花草等比較直觀的形象，可利用參數化方法將其轉化成景觀建筑形態(tài)，以此來實現景觀建筑形態(tài)的異質性、多樣性，這樣既能夠使其與自然環(huán)境協調共生，也能夠為景觀建筑形態(tài)融入更多的人文情懷。同時，參數化設計理念能夠更好地凸顯“功能自然”，使城市景觀建筑能夠適應現代復雜的城市環(huán)境。這種動態(tài)的設計過程能夠考慮環(huán)境與景觀建筑之間各要素的關系，尊重城市生態(tài)系統的動態(tài)性。例如：四川成都麓湖的濱水綠地設計就將水作為基本形態(tài)，提取水的不同形態(tài)進行兒童樂園的設計，一方面將樂園形態(tài)與自然環(huán)境融為一體，另一方面提高了人們對于保護水環(huán)境的認知。在北京MAD事務所打造的臺中會展中心中，設計團隊利用層巒疊嶂的山川及山脈形態(tài)呈現出山巒迭起的景觀建筑景象，使得建筑形態(tài)在與自然融為一體的同時，也傳達出人與自然和諧共生的理念。因此，在參數化設計中結合城市、地域、自然等因素，對仿生形態(tài)進行合理應用，能夠使景觀建筑形態(tài)擁有更多的可能性。

四、結語

通過對參數化設計相關理論的概述，總結了當前參數化方法在城市景觀建筑形態(tài)設計中的應用，探索出“進行場地分析—確定設計定位—設計功能分區(qū)—控制制作成本”的設計思維構建過程。之后，應用Grasshopper形成了構建基本形體模型、構建景觀建筑結構、調整整體形態(tài)的設計過程，為基于參數化方法的城市景觀建筑形態(tài)設計研究提供一定的理論基礎。

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作者簡介：

邢璐，碩士，江蘇建筑職業(yè)技術學院藝術設計學院助教。研究方向：環(huán)境藝術設計、建筑動畫技術。