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【行业知识】参数化建筑设计基础知识科普

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【行业知识】参数化建筑设计基础知识科普

发表于 2021-4-17 10:05:27 阅读模式 倒序浏览
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钢结构设计

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前言



由于小编近期学业与兴趣的原因,对参数化设计稍微有了一些理解,这篇文章就将小编近期所学的部分东西拿出来和大家分享一下,希望能让大家对参数化设计有一个正确的基本理解,或能有一些启发。

文章结构



参数化是什么

为什么选择参数化

参数化的一些常见案例


正文

Main body





我们经常把非线性和参数化相提并论,但是两者含义相差深远,参数化生成的形体不一定是非线性的,非线性的建筑也不一定是参数化生成的。比如扎婶的大多数建筑是由rhino、TS、maya等等手工建模的,属于非线性建筑,而非参数化建筑,但是可能后期施工中会用到GH做一些优化设计,例如她的遗作澳门沐梵世酒店。引用许卫国老师的话:非线性科学研究自然界动态、自由、不规则、自组织、远离平衡状态的现象。说白了,就是指不是直线的。

而参数化呢?参数化不关乎形式,而是注重形式的逻辑性,注重操作步骤的关联性。它是将生形的结果通过一套操作逻辑转化为一个或多个参数来控制,我们可以改变这些参数的值来改变设计结果。

我们目前常用的参数化的工具是GH,下面我用它做一个非常简单的案例来说明上述过程:绘制一个倒角矩形,向上复制一份,分别等分两个矩形,等分后的点进行一个错位,然后对应连线。参数化工具GH会记录此番操作逻辑,当你改变某个操作步骤的参数时,最后的结果也会跟着改变。(如动图所示)






由上面那个小案例,我们不难想象,参数化设计相对于传统的设计有不少优势,比如我们可以通过修改参数,快速准确的生成一系列的不同的形式,我们可以择优录用。另外可以大大提高我们与结构工程师的沟通效率,你想啊,结构师把你的线模型导入软件一算,发现某些构件的尺寸有点小,我们就可以把相应构建的尺寸参数稍作修改即可,而不需要重新手工建模,这在一些大跨建筑中比较常用,另外我们还可以把构件的详细信息生成一个表格,方便我们统计。

而最关键的优势还不在于此,GH参数化软件还可以与一些BIM软件比如REVIT进行协同设计,甚至通过GH的插件,实现rhino的BIM化,这就厉害了,既可以发挥rhino的造型优势,又可以实现基于模型的信息化管理。另外还可以配合一些算法和插件(比如遗传传法、geco、ladybug、honeybee、kangaroo等)做一些优化设计,例如嵌板杆件的标准化、改善冬季热辐射与夏季遮阳、视线优化、力学分析等等。这些都属于一些高级应用了。






表皮


1.1干扰表皮

MAD中钢国际大厦的表皮就是这个的经典案例,这是学习GH的常用案例。网上的教程也非常多,我就不再赘述,主要的成形逻辑就是利用六边形的中心点到干扰曲线的距离来控制六边形嵌板的开洞大小。小编做了一个简易版本(如动图所示)。


1.2分型表皮

分形主要指子形与父形的自相似性,它已经延伸出一门学科。具体含义在此不加讨论,有兴趣的话可自行研究,网上相关资料不少。

分形在GH中的实现主要依靠循环语句,同一个逻辑重复执行,便形成了结构的自相似。同时也可以结合曲线干扰实现更加丰富的效果。小编也做了一个简单的案例,大家看了之后会有一个直观的理解。如动图所示。


1.3泰森多边形及其变体

若想直观的理解泰森多变形,大家可以看看水立方的表皮。虽然泰森多边形本身的形式比较固定,也被大家玩的落俗套了,但是它可以结合干扰等做出不少有趣的变体,小编做了两个小案例以供大家参考。第一个是将泰森多变形生成的结构进行了细分柔化,第二个是结合了点干扰。


1.4性能化表皮

有些建筑表皮不是纯形式化的,它们的干扰因素多为一些物理性能和建筑功能的内在要求,比如热辐射量,室内采光质量等。这主要通过借用Geco、ladybug、honeybee等一些气候分析插件来实现。

南通市通州区城市展览馆的外表皮包含双层,内表皮保证保温和防水,外表皮则通过参数化设计,在不同的功能区,根据不同的遮阳要求,开设不同大小的孔洞。


1.5像素化表皮

 常见的一种像素化表皮做法是提取图片中每个像素的色彩信息,将其与穿孔铝板的孔洞半径相关联,小编随意百度了一张蝴蝶黑白图片做了一个小案例,效果如下图。

还有一种做法,是通过细胞自动机模型生成的,详见天津滨海新区响螺湾商务区亿兆大厦。细胞自动机应用领域非常广泛,在建筑领域,它还可以用来模拟人员疏散等。


1.6其他

除了以上小编列举的几种外,还有很多诸如仿生、结构外露等等各具特色的建筑表皮类型。在此不再详述,大家有兴趣可以自行探索。


结构


由于GH可以高效的重复执行简单的命令,并且便于修改,所以可以用来做一些结构,简单的有曲面网架,复杂的有树形结构、索膜结构、编织结构等等。小编临时做了一个稍微粗糙一点的曲面网架(如下动图),没有细化龙骨与节点,但是用来说明GH的特点足够了。另外之前也做过几个结构案例,拿出来献献丑(如下动图)。树形结构可以用分形的方法做出来,在此就不做示例了


优化设计


优化设计包含很多方面,包括前文提到的嵌板的优化,以及嵌板杆件的标准化。例如在扎哈遗作澳门沐梵世酒店案例中在不影响大形的前提下,将双曲面优化成单曲面,平面。下面小编简单的做一个六边形嵌板的优化案例,将一个双曲面优化成平面六边形嵌板。同时附带一个杆件长度标准化的案例(红色趋向绿色,长度趋同),让大家对此类优化设计有一个直观的认识。


物理实验模拟


GH还可以结合kangaroo等一些插件来模拟一些物理现象,小编之前做过一个有意思的实验:液体融合的模拟,如下动图。


其他


GH能做的事情远不止列举的这些,比如做一些力学分析、大数据分析图的绘制等等,以上只是小编熟知的一些案例,用来给一些刚接触或未接触过参数化的读者做一个小小的科普。希望大家能对参数有一个基础的了解。

以上内容若有不当之处,望指正与谅解。同时文中动图为小编自绘,图片来源百度图片,侵权立删。笔者微信:zxz20121778;


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来源:AA设计手绘,作者:周栩至,如有侵权请联系删除。



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