数字空间建构的参数化“映射”——记一次参数化设计与数字建造实践

数字设计--从设计到建造的新途径
于雷
【期刊名称】《建筑技艺》
【年(卷),期】2014(000)004
【摘要】从设计到建造的过程是一个转译的过程。

在从概念、图纸到施工的整个过程中由于信息辗转于各种中间媒介，造成了含义上的失真。

在信息时代，采用数字设计的工作方式不仅能高效和准确地完成这种转译的任务，而且可以直接生成构造原型，甚至采用自动化装配技术完成建造。

数字技术搭建了多学科共享的平台，为建筑设计提供了更丰富的素材和有效的生成方式，将成为一种具有极大潜力的工作方法。

【总页数】6页(P48-53)
【作者】于雷
【作者单位】清华大学建筑学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.数字设计与建造中的“同济设计” [J],
2.圣家族教堂的数字设计与建造研究 [J], 李晓岸
3.数字设计与建造技术在风景园林中的应用 [J], 严梓瑞
4.数字设计与智能建造实践\r——上海西岸人工智能峰会B馆 [J], 袁烽;金晋磎
5.数字设计与建造的深度发展与未来\r——来自3D打印混凝土步行桥落成仪式的研讨 [J],
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参数设计并不是偶然出现的，它是前人在不断积累和实验后对设计方法进行归纳和总结的前提下逐渐被发现和发展起来的。

而归纳设计法对于广大设计师则是一个重要的学习方法。

19世纪晚期的加泰罗尼亚建筑师安东尼·高迪在设计天主教堂圣家族大教堂时就结合归纳设计使用到类似于参数化的设计方法。

圣教堂内部和外部表皮上有很多尖尖的高塔，各高塔之间又相互连接相互交叉，外部造型奇特富有张力，而建筑内部的穹顶和天花结构复杂，相互之间的支撑涉及力学知识，多个拱劵之间连接又各有分工，所谓牵一发而动全身。

在当时的19世纪，没有电脑的辅助设计，想贴近真实去模拟建筑物的受力情况相对比较困难，更何况还要根据各个受力点进行相对应的调整，之间涉及的参数变化的计算量颇大。

而建筑师安东尼·高迪则使用线条和线条之间相互联接模拟拱劵和穹顶之间的联系长度，用木条和铅块模拟重力和受力点，这样修改一个变量，其相互连接的地方也会出现相应的变化，借以实现整个天主教堂圣家族教堂的前期设计和图纸的绘制。

这种修改变量的方法就类似于现在电脑Grasshopper里的参数设置和Kangaroo 的拉力成型，只不过建筑师安东尼·高迪所用的是现实手动参数导致变量，而现今有了电脑的我们则可以在软件中输入需要变化的量让电脑自动计算生成数据，从而实现参数化的建模和修改。

参数化设计应用非常广泛，建筑、室内、景观、首饰、乐器、舞蹈、书法等都有涉及。

参数化设计是一种概念，是一种设计思维，参数化设计之后涉及实际建造，而数字化建造则是一种建造方法，与参数化设计之间相互衔接相互配合。

参数化设计给出实际数据，再结合数字化建造中的一些机械实现所设计物品的现实呈现。

一、数字化建造方法(一)数字化建造概念数字化建造，在当今广泛应用于建筑行业，2017年夏季同济“机器人裁缝”工作坊则使用机械臂的建造方法，采用低廉的纸片建造出结构坚固的拱形地景装置和3D打印桥。

同年9月在南京大学的DADA数字建造国际工作坊则有来自东京大学的机器人抒情（通过人、机、建造工具三者之间的互相联系和刺激，探索人机人互动对于的数字化绘制的更多可能），东南大学的神经元（模拟动物神经元之间的链接使结构更加稳固），同济大学的超薄板材空间结构设计（挑战超薄钢材的承压能力），清华大学的互动巢群（金属片模拟蟋蟀笼子，安装感应装置，当人靠近装置，装置对应会触发灯光和声音），南京大学的弹性弯曲（研究木板材料的弹性张力），南京艺术学院花之亭2.0（采用3d打印节点，特点简单结构，主要突出装置艺术性）都是采用数字化建造的方法，在电脑中利用参数化成型的方法把模型实时模拟出来，实现电脑和现实真实情况的真实模拟，之后再输出准确数据，利用数字软件和机械进行实物搭建。

参数化建模特点与建筑美学的映射关系参数化建模是一种计算机辅助设计技术，可以通过定义变量和算法模拟出复杂的几何形态，并且可以对这些几何形态进行修改和优化。

相比于传统建模方法，参数化建模的优势在于可以提高设计效率和精度，同时也可以支持自动化设计和优化。

参数化建模的特点可以总结为以下几点：1. 变量定义：通过定义变量，可以将设计元素抽象成可控制的变量，方便进行修改和优化。

2. 算法模拟：通过编写算法，可以模拟出复杂的几何形态，并且可以对这些几何形态进行优化。

3. 可视化展示：通过可视化的展示，可以更直观地了解和调整模型的各个参数，方便进行设计决策。

4. 自适应设计：通过算法模拟和参数控制，可以使设计模型具有自适应性，即能够根据不同的需求和场景进行自动适应。

这些特点使得参数化建模成为现代建筑设计中越来越重要的工具。

特别是在复杂建筑形态和自适应设计方面，参数化建模的应用更为广泛。

然而，参数化建模是一种计算机技术，对于建筑美学的影响和作用需要进一步探讨。

从建筑美学角度来看，建筑的形态和风格是建筑师和设计团队根据设计理念和美学追求所做出的决策。

相比于传统建模方法，参数化建模在形态生成方面更加自由和灵活，但是也需要注意以下几个方面来确保建筑美学不受影响。

1. 设计理念：参数化建模必须服从设计理念的要求，即不能因为技术手段的限制而妥协设计理念和美学要求。

2. 建筑风格：对于建筑风格的追求也是参数化建模需要考虑的因素之一。

建筑风格既包含了建筑形态的特点，也包含了建筑材料、色彩和纹理等要素。

参数化建模需要通过调节参数和算法来达到建筑美学的要求。

3. 可读性和可理解性：自适应和参数化建模虽然能够生成复杂的几何形态，但是也需要保证建筑模型的可读性和可理解性。

即使是复杂的设计，也必须保证在设计过程中和建造过程中的理解和交流。

总之，参数化建模是一种极其强大的工具，它能够大大提高建筑设计效率和精度。

但是，它也是建筑美学的一种工具。

城市周刊2019/3 CHENGSHIZHOUKAN 71参数化设计与数字化建造在景观建筑设计中的应用——以北京世界园艺博览会6号大门为例霍续东　中国中元国际工程有限公司摘要：参数化设计，是指借助计算机运算技术，量化了事物之间的参数化设计逻辑，形态的生成、发展、变化都可以通过参数的改变来实现，从而获得自由、动态、复杂、多解的形态，为设计带来无限的可能性。

本文以北京世界园艺博览会6号大门的设计与建造过程为例，通过参数化设计逻辑，控制构筑物造型设计，并提供装配式数字搭建逻辑，通过数字化的方式探索一种景观建筑设计的实践逻辑。

关键词：景观建筑；参数化设计；数字化建造一、项目背景2019北京世界园艺博览会是经国际园艺生产者协会批准、国际展览局认可，中国政府主办，北京市承办的最高级别的世界园艺博览会。

地位于北京市延庆区，举办时间从2019年4月29日至2019年10月7日。

2019北京世园会是一个集综合性、复杂性为一体的大型项目[1]。

本项目为2019北京世界园艺博览会六号入口门区，位于北京世园会核心景观区百康路，东侧临世园会主入口一号门区，主要服务于旅游巴士客流。

二、设计理念在建筑以及园林设计中，门或入口空间是重要的构成要素之一。

作为空间序列的开端，门不仅具有实用功能,而且包含丰富的精神内容，提示某种文化内涵。

１．传统园林入口的现代表达——礼仪之门。

2019北京世界园艺博览会作为中国在2010上海世博会之后的又一最高等级的大型室外园艺展会，主题也要体现中国传统园艺中的特色。

既要体现大国风范，又要将北京传统园林中的礼仪文化体现出来。

礼：不可唯我独尊；乐：应有节奏和旋律感。

中国传统建筑中，门是一个十分重要的要素，这种区分内外，“入必由之，出必由之”在甲骨文中，“门”上面一根横梁，左右两边的两根立柱是门框，中间是两块门板。

虽然这个有点像马厩的门，但结构上和真实的门基本是一样一样的。

《说文解字》里说：“门，闻也，从二户，象形。

参数化对建筑设计的影响浅析在计算机技术的应用下，提高了建筑设计的效率及精确性，本文将参数化设计引入其中，提升和改善了建筑设计效果，推动了现代化建筑风格的不断进步。

为现代化建筑提供给了新的设计形式，其设计具有一定的可操作性。

一、参数化设计介绍将参数化设计应用于建筑设计领域中，根据建筑过程中的具体参数进行分析和确定，具体对光照、风向以及流线等相关的参数做了分析，为提高建筑物形体、表皮形式以及建筑面积和建筑密度等提供了重要依据。

在这些参数的确定下，将其应用于建造模型的计算机软件中，根据计算机编程设计，确保这些参数生成最终的建筑形态、空间以及表皮形式。

在设计中可以在一系列参数设计中得到最终的结果，参数化技术是在数字化技术的基础上，通过确立个因子之间的相互关系，进行可调整、可控制的操作辅助设计平台。

然而将参数化设计应用于建筑设计中，不仅改变了建筑的面貌，这其中包含建造、设计方法，而且还包含设计理论等。

根据参数设计来明确建筑物的形体、平面设计以及建筑立面的开窗方式等。

在具体应用过程中当日照参数、风向以及开窗方式发生变化的时候，相应的建筑的形态、立面以及开窗方式也要进行相应的调整，最终得到合理的布局设置。

在参数化设计应用中，充分考虑了光照、风向以及风力等因素，有助于对建筑的立面开窗提供更加科学的方案指导，另外能够合理运用有效的资源，降低能耗，促进绿色建筑的不断形成。

在参数化设计的应用中为现代建筑提供了实际需要。

因此参数化设计对于建筑设计有着重要的作用。

二、参数化设计的特点分析参数化设计在具体应用中具有灵活性、可控制性以及可操作性。

具体表现在：随着人们对建筑要求在不断增多，建筑设计具有复杂性特征，在科学技术的应用下为建筑设计提供了重要依据。

然而参数设计的应用能够灵活的满足人们的建筑需要，提高审美标准，并且减少了对环境的负面影响；从建筑设计的领域中分析，参数化设计在整个过程中根据设计要求以及条件不断在变化，能够按照建筑规律提高控制效果。

记一次参数化设计实验Ⅰ——非线性空间
哈成;孙显;叶卉
【期刊名称】《建筑技艺》
【年(卷),期】2009(179)008
【摘要】参数化建筑是当代建筑界的热点,也是国际和国内的新趋势,但是目前国内大多数设计单位忙于生产,只在形体上进行模仿,没有研究相关的数字技术和数学思想,因而建成后的效果也不尽如人意.于是我们进行了这次参数化设计研究,希望能为以后真正的参数化实践打下基础,积累经验.所有的设计过程都是计算机生成的,然后将组件输出,再组装起来,将非线性的空间体完整实现.
【总页数】4页(P88-91)
【作者】哈成;孙显;叶卉
【作者单位】中国建筑设计研究院;北京建筑设计研究院;拓尚建筑设计公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU2
【相关文献】
1.记一次参数化设计实验Ⅱ——邮局问题 [J], 哈成
2."和谐号"空间站诞生记——一次有趣的空间科学亲子活动 [J], 唐未名
3.褶子思想,游牧空间——关于非线性建筑参数化设计的访谈 [J], 徐卫国
4.数字空间建构的参数化“映射”——记一次参数化设计与数字建造实践 [J], 赵明成;唐雅丹;
5.德国空间实验室飞行D—2—空间生命科学的又一次国际合作 [J], 王爱华
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记CAADRIA2018清华亚洲数字设计年会之工作营于雷;同悦;朱小风【期刊名称】《建筑技艺》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】4页(P22-25)【作者】于雷;同悦;朱小风【作者单位】清华大学建筑学院;北京建解建筑设计咨询有限公司(ASW);天津大学建筑学院;北京建解建筑设计咨询有限公司(ASW)【正文语种】中文1 概述清华大学建筑学院作为CAADRIA2018的承办方重新规划了会议日程的结构，对其中Workshop工作营环节赋予了新的意义。

会务组依据以往的CAADRIA会议日程，并参照类似其他国际会议的发展脉络，决定将工作营活动作为与论文宣讲（即学术会议的主体）同等级的内容。

也就是说，原先几乎被忽视的工作营比重被重构和加强了。

这是在对清华十年来参数化研习班的教学经验进行总结的基础上的一次国际化尝试，同时也是主办方清华大学对这个具有三十多年历史、产生国际影响的CAADRIA学术会议在数字技术与参数化方法应用于建筑设计实践方面的贡献。

经过近半年的精心准备，经历了120h的繁忙工作，其成果在参会的国内外400多名参会代表面前展开，并得到参会者们普遍的认同，梳理工作营的过往，我们总结了各个工作营的特点，并提出了一些问题，作为对其延申性的探讨：1）建造属不属于设计的范畴；2）如何交织和覆盖数字设计领域的内容；3）如何挖掘新势力、新内容；4）工作营是否为一种新的教学形式。

2 工作营的规模本次工作营吸引了国内外近140名学员参与，年龄层次和职业覆盖很广，从初涉该领域的高中生到实践多年的执业建筑师。

10个独立的工作营邀请了来自世界各地近50多位授课教师和助理，包括：德国亚琛工业大学、奥地利林茨艺术设计学院、新加坡国立大学、英国AA建筑联盟学院、澳大利亚皇家墨尔本理工大学、美国辛辛那提大学、清华大学、同济大学、台湾云林科技大学等。

为了这次200多人规模的“数字工坊”，我们进行了详细的设备及物资准备工作，其中包括：6台大小不一（荷载6～210kg）的工业机器人，其承载的任务有金属切割、互动响应生形陶土打印、混凝土3D打印、减材制造与外部系统集成、全息数字技术编织结构等；两台CNC木板切割设备、3台Microsoft HoloLens虚拟立体眼镜、5台激光切割机、30多台FDM三维打印机、两套二氧化碳气保焊机、三套等离子切割机，以及全套的木工设备；建造材料包含混凝土、定制铝型材、无缝钢管、耐候铁板、亚克力杆件、陶土等。

大空间建筑数字化设计解析在建筑设计领域，数字化是将多种复杂的建筑信息转化为可以度量的数字、数据，再建立适当的计算机代码进行统一处理。

数字化建筑设计是一个很大的概念，它涵盖了当今利用计算机进行的大部分建筑设计内容。

对于数字化建筑设计，其思想早已有之，不过针对该领域的计算机软件只是在近十幾年才涌现出来。

例如：Grasshopper、Rhinoscript、ParaCloud、Digital Project等软件，在这些软件平台下进行的参数化建筑表皮设计已经风靡全球，国内外已有很多成功的数字化建筑作品，各大建筑院校学生更是对这类新技术热衷非凡。

数字化设计方法的出现与应用，带给建筑师全新的创作契机。

当下，参数化设计（Parametric Design）风浪席卷整个建筑设计界。

众多国际先锋建筑设计团队纷纷将“参数化设计”作为他们建筑设计实践的方向与研究的载体。

在众多的参数化建筑设计作品中，有一部分表现为“表皮参数化”与“参数化空间构建”等相关的设计。

这种现象一方面被看作是新兴事物发展的必经之路；另一方面，也可以反映出参数化技术在未来更好的可操作性与可实施性。

在理想的参数化设计流程中，参数化设计软件被用来获取建筑三维概念设计模型，之后生成二维图纸来辅助工程实践。

这个过程中的参数化设计节点构成了整体框架，而其核心是参数建构而不是最终的形式。

改变数字化建筑模型中的参数数值，目标形态或配置将被重新定义。

大空间建筑参数化建筑模型中的方程式可以被用来描述目标物件间的逻辑关系，因此，复杂几何体是由多重关联的逻辑信息形成的[1]。

本文试从整个大空间建筑的数字设计流程中提炼出三个环节，以便进一步解析大空间建筑数字化设计的实现过程。

一. 参数提取一个设计项目的开展往往是从对该项目前期综合分析开始的，诸如历史、人文等信息往往会成为建筑师设计的入手点或是灵感的触发点。

在遇到一个实际的体育馆设计任务时，首先会由宏观设计角度入手，将相应的自然或是人文特征进行梳理与归纳，从而找到符合该项目的多元参数信息，这个过程即参数化设计的前期参数提取。