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1、参数化概述参数化设计相对应于模数化设计，参数化设计概念的提出和应用最早都是在工业设计领域解决构件匹配问题。现在的时代相比于大工业时代的批量生产导致的模数化加工要求更加多元和复杂，参数化设计的概念和发展也就有了新的土壤。简单来讲，参数化设计和模数化设计相同在于都是以数字为依托创造产品的方法，不同就在于模数化设计有模数限制，从而局限了部分设计的可能性，而参数化设计不拘泥与固有的模数，而是将其作为可以随意变化的参数，从而大大的拓展了设计的可能性，激发了更多的设计创意。参数化设计并没有统一的绝对的名词解释，在不同的领域有不同的定义，不过其内在的主要思想就是在固定的模式中具有不固定的参与变量。建筑参数化设计参数化设计，对应的英文是ParametricDesign。是一种建筑设计方法。该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。标准的英语表达是：ParametricDesignisdesigningbynumbers.（Prof.HerrfromShenZhenUniversity）对于建筑参数化设计的解读对于当今的国内建筑设计行业，“参数化”一词已经深入到大部分设计师的心中，但是一旦提及参数化，大家一般想到的就是软件。目前用于进行建筑参数化设计的主流软件：Rhino-Grasshopper，CATIA。在这里，需要纠正一个谬误，参数化设计就是Grasshopper、CATIA。参数化设计是一种建筑设计的方法，而软件是实现这种方法的工具而并非软件本身。那么建筑参数化设计的概念到底是什么，由于目前业界对于参数化设计的概念和范围都有着自己的见解和争论，所以无法给建筑的参数化设计一个准确的定义和概念。那么我们的研究从“参数化”所解决的实际问题入手，去解读建筑参数化设计。从上文提到的内容来说，“参数化”最早广泛应用与工业设计领域，如飞机制造业、汽车制造业等等。这是源于“参数化”本身的特性：由数据或参数来驱动物体的几何特性。而随着建筑行业突飞猛进的发展，许多原来应用于工业设计领域的方法和技术逐步被建筑设计领域所应用，“参数化”的概念也进入了许多新锐建筑师的视野，开始在建筑设计中尝试应用参数化理念来解决问题。而在建筑设计领域的参数化应用，强调了“参数化”本质的特性既前文提套的“由数据和参数来驱动物体的几何特性”。列举一个最简单的例子：在常规的设计中，我们一般是先绘制图形，图形中出现的这些数字为“尺寸标注”，那么这些尺寸标注仅仅反映了几何图形的“长、宽、高、半径、厚度”等。而应用“参数化”设计的，我们的几何物体可以由这些数据进行驱动和修改。而这些数据也可以进行总结和归纳，并与其关联数据进行联动。通过这种概念，我们可以将建筑中的全部或部分构件以数据进行关联和驱动，应用参数控制整个建筑。基于上面我们提到的这种理论，我们可以实现通过一些复杂数据来控制建筑的形体、表皮、甚至结构构成。从前文的论述中，我们可以发现，实际上“参数化”设计本身是一个严谨的设计过程，如果我们想通过参数来控制物体的几何特性从而使之形成建筑的概念，则需要以一套严谨的数学逻辑概念为基础来进行设计。在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时来维护这些基本关系，即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数；其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。2、建筑参数化设计的应用现状参数化设计最初应用于工业设计领域，随着建筑工程行业的设计水平和施工水平的不断提升，参数化的应用现在被建筑工程行业广泛接纳和应用。国内建筑参数化设计成果介绍：凤凰国际传媒中心凤凰国际传媒中心是一个集电视节目制作、办公、商业等多种功能为一体的综合型建筑。该项目通过建筑参数化设计的方式以莫比乌斯环的形态有效整合了演播厅等水平布局大空间及竖向布局办公楼。深圳宝安国际机场T3航站楼深圳宝安国际机场T3航站楼通过应用BIM技术与建筑参数化设计相结合，创造出异形空间造型，并真正实现内外一体，通过参数化技术的应用有效驱动结构体系的组织形式，并在表皮设计中植入了绿色建筑概念，以全年日照数据作为可变量参数驱动创建了节能高效的开创形式。国外建筑参数化设计成果介绍：西班牙毕尔巴鄂古根海姆博物馆（弗兰克.盖里）1991年开始设计的毕尔巴鄂古根海姆博物馆，成为盖里晚年变法，跃升到更高创作境界的重要契机。博物馆选址于城市门户之地――旧城区边缘、内维隆河南岸的艺术区域，一条进入毕市的主要高架信道穿越基地一角，是从北部进入城市的必经之路。从内维隆河北岸眺望城市，该博物馆是最醒目的第一层滨水景观。面对如此重要而富于挑战性的地段，盖里给出了一个迄今为止建筑史上最大胆的解答整个建筑由一群外覆钛合金板的不规则双曲面体量组合而成，其形式与人类建筑的既往实践均无关涉，超离任何习惯的建筑经验之外。在盖里魔术般的指挥下，建筑，这一章已凝固了数千年的音乐又重新流动起来，奏出令人瞠目结舌的声响。3、建筑参数化设计应用实例国家海洋博物馆国家海洋博物馆是我国首座国家级、综合性、公益性的海洋博物馆，建成后将展示海洋自然历史和人文历史，成为集收藏保护、展示教育、科学研究、交流传播、旅游观光等功能于一体的国家级爱国主义教育基地、海洋科技交流平台和标志性文化设施。成为国家最高水平、国际一流的海洋自然和文化遗产保存、展示和研究中心。总建筑面积:80000平方米其中:公众服务区11396平方米教育交流区5157平方米陈列展览区39275平方米文保技术与业务研究区3586平方米藏品库房区13199平方米业务办公区3921平方米附属配套区3466平方米同步实施室外陆地展场和海上展场，以及海洋文化广场、道路、停车场地及园林景观绿化等室外工程。在本项目中应用建筑参数化解决了以下内容1.非线性建筑形体与建筑创意及建筑功能的结合2.非线性建筑形体与结构体系的交互设计3.建筑表皮参数化、模数化非线性建筑形体与建筑创意及建筑功能的结合基于建筑参数化设计的概念，我们可以完成许多复杂的非线性建筑形体，而这些建筑形体的概念来源可能是多种多样的，在建筑参数化设计的最初环节，我们需要对这些概念形体进行形体分析，剖析形体的构成方式。所有形体都可以通过简化最终得到以有限的构成手段而形成的几何形体，其构成手段可以分为：拉伸、旋转、单轨放样、双轨放样、不等截面放样、扭曲、沿曲面/曲线流动等。拉伸：通过固有截面向法线方向拉伸物体形成形体。旋转：以固有截面沿一个轴线进行旋转形成几个形体。单轨放样：以固有截面沿着单一轨道进行放样形成几何形体双轨放样：以多个截面多个路径进行放样形成几何形体不等截面放样不同截面放样生成几何形体扭曲使物体以一个固有的轴线进行均匀扭转创建几何形体沿曲线流动使物体沿着固有曲线进行延展创建几何形体同时，这些形体的创建过程均可以被参数来定义，这时，我们可以根据这些简单的形体构成方式来完成复杂形体的创建。如凤凰国际传媒中心的形体概念既可控扭转加沿曲面流动用参数控制基础截面的形体尺寸将形成的形体沿固有轴线均匀扭转180度将所得的曲面沿着一条圆形路径流动并延展，最后则可以得到我们所需的形体在整个过程中，我们所需要的参数包括：1、物体截面尺寸（椭圆截面的最长直径和最小直径）2、流动路径的中心定位3、流动路径的半径而通过对这些参数的控制，我们可以随意调整我们的形体。而这些参数的来源往往与建筑功能设计、建筑流线设计密切相关，下面我们以“国家海洋博物馆“项目为案例来详细论述通过建筑参数化设计如何将设计创意转化为建筑体的过程。1.建筑形体的形成首先国家海洋博物馆项目的设计灵感来源于“张开的手掌、海星、鲤鱼、海葵、港口中的船只、白色珊瑚壳“等与江河湖海有着密切联系的事物。整个建筑以一个接近于众多事物的柔和形态相似的截面，通过若干条舒展的曲线进行延展，得到了建筑最初的形态。通过对建筑内部功能的要求，我们对这些截面提出了尺寸的要求，如场馆的展陈位置与高度的结合，场馆的功能需要与截面定位及宽度的联动。为了保证建筑能够顺利建设，组成这些截面的虚线均是通过参数严格控制的。通过这一系列的调整，我们最终确定了一个符合建筑功能要求的形体。在此过程中由于数据和形体的联动关系，我们可以快速的提取我们需要的形体特征数据，也可以将我们需要改变的形体构成方式通过数据参数输入的方式快速反应。建筑表皮基于我们上文中提到的，参数化设计的最基本原理就是通过数据和参数控制形体的几何特性，而这一系列的过程是通过计算机运算完成的，所以建筑参数化设计中的又一巨大的优势就是我们可以通过我们归纳好的框架、数据参数特性来完成复杂的表皮设计工作。参数化的表皮设计思路已经和我们常规建筑设计中的立面设计有了本质上的区别，这使得建筑的外观变得丰富多彩并具有强烈的现代风格特性。由于通过建筑参数化设计所完成的表皮概念成果过多，我们无法一一介绍，那么我们就用参数化表皮设计最经典也是最常用的“干涉”“渐变”方法来诠释表皮的设计。中钢国际表皮参数化就是应用了“干涉“与“渐变”融合的项目案例在纵向构成上，我们可以观察到建筑整体立面是从等边的六边形逐渐变形为菱形的过程结合这种特点，我们控制的方法是将整个表皮以正六边形网格满铺，在对每一个六边形的上下各两个点的位移加以参数控制，通过等差数列将两点间距离逐步变为0，则我们就能得到这种渐变的变化。另外一种变化方式为干涉，我们可以观察到整个建筑开窗成规律变化，在建筑表皮上，有我们看不见的若干条控制线，离这些线越近的地方，开窗越小，离这些线越远的地方，开窗越大。在参数控制上，我们提取每个分格与这些曲线的直线距离，并将开动面积与这些距离进行关联控制，即可以得到中钢国际的表皮。4、总结与展望