建筑参数化设计的发展及应用的研究

李文凯

（陕西省西北工业大学，陕西 西安 710129）

1 建筑参数化设计的概述

1.1 建筑参数化设计的概念。参数化设计，是建筑设计中一种常用的辅助设计方法。其主要原理是，在建筑设计中需要将重要因素变成某个函数的变量，通过改变某个因素，从而改变函数结果，使得人们能够获得不同的建筑设计方案。建筑参数化设计是建筑设计的辅助设计手段，其运用计算机和智能软件构建出一系列具有某种函数关系的模型，人们修改其中一个单位模型的参数，被此参数绑定的建筑要素会进行相应的调整。

1.2 建筑参数化设计早起发展及发展历程。在人类历史长河中，发生过三次有代表性的参数化革命。第一次是秦始皇时期的度量衡的确定，从此天下有了统一的度量标准。第二次是用宋朝时期用图纸来进行设计，从此建筑设计开始画图、标尺寸、做模型。第三次是计算机软件辅助下的参数化设计，这是一次极大的飞跃，对建筑设计产生了重大影响。正如上文所述，建筑参数化设计是计算机科技发展到一定阶段的产物，对于这次飞跃，参数化技术的发展可分为三个小阶段。20世界70年代末至80年代初，出现了最初的参数化理论和思想；20世纪80年代中期至90年代初，参数化设计中引入了计算机人工智能技术，这使得参数化设计变得更加专业化和精细化，能够帮助设计师精确对设计对象进行控制；20世纪90年代中期至今，研究人员开发了参数化设计软件，如CATTA、CAD等，此后，参数化设计得到了快速发展和广泛运用。

2 建筑参数化设计的发展趋势

2.1 建筑参数化设计的技术本质。建筑参数化设计的技术本质是设计师通过运用参数化设计软件，生成一系列几何模型，这些几何模型具有特殊的联动关系，当修改其中一个参数时，其他模型会作出相应的修改。参数化设计的优点在于，当设计师改变了设计思路或者某一参数时，利用软件可以轻松地做出改变，而不需要对每一个局部进行修改。建筑参数化设计为设计师提供了很多种设计方案，可以生成出各种各样的建筑造型，设计师的工作变得简单、高效。

2.2 建筑参数化设计发展趋势。建筑参数化设计方法主要有两种发展趋势：基于复杂性科学理论的发展趋势和作为普适性设计工具的发展趋势。基于复杂性科学理论的发展在于人类的空间想象能力限制了对建筑复杂性的表达，参数化设计技术可以解决建筑复杂性的表达问题。设计师通过软件设定初始参数，然后输入影响因子，编辑生产逻辑，便可生成图解信息，此图解信息可以是各种各样的形式，这些形式帮助设计师在思想上搭设了“台阶”，为下一步创作提供了依据。建筑参数化设计的另一个发展方向是作为普适性设计工具，即能够帮助设计师优化设计过程，以一种高效、便利的方式处理建筑设计中出现的问题。区别于在复杂科学理论上的运用，这种参数化设计主要用于对已经明确的方案做进一步的处理。

3 建筑参数化设计运用策略

3.1 不同设计阶段的复杂性简介。在设计理念的产生阶段和图解生形阶段，建筑设计的复杂性表现在建筑师将初始设计理念转化成图形的过程，尤其是一些人文理念和社会理念。在方案深化阶段，建筑设计的复杂性表现在协调设计理念与外部影响因素的关系上，将原始的概念雏形发展为具体的建筑方案过程中，需要全面的考虑际条件和环境。在施工图设计阶段，复杂性主要表现在各种不同的建筑要素之间相互的影响和作用，以及各专业和各工种之间的协调。

3.2 基于复杂性思维的参数化运用策略。在复杂性思维的影响下，建筑师在进行建筑设计时，将工作的重点从设计结果转向了建筑设计过程。但是，在设计的过程中，如果绝大部分都是人为操控，那么很难模拟出复杂的生成过程，建筑师必须要借助计算机人工智能软件平台来模拟完成设计的生成过程，这便是参数化设计的运用。建筑师在运用参数化设计的过程中，不仅需要设计逻辑的支持，还需要清晰明了的逻辑图形，这对完成建筑设计很重要，尤其是对涉及人文和社会思想的设计。正如上文所说，基于复杂性思维的参数化运用，在不同的设计阶段，有不同的运用方法和策略。譬如，在建筑方案设计阶段，在参数化运用的过程中，主要工作是协调各种参数要素，对概念雏形进行优化和处理，使方案变得更加科学、合理，更加符合建筑的生成规律。

3.3 基于信息模型技术的参数化运用策略。建筑信息模型技术是解决技术问题的辅助性设计工具，是参数化设计技术发展到一定时期的产物。目前，建筑师对信息模型技术的运用有多种方式，譬如推敲设计、模型表现、配合工程等，无论何种方式，都能帮助建筑师大大提高工作效率。例如，建筑师在项目中后期的主要工作不是创作，而是完成设计的精细化。此时，基于信息模型技术的参数化的优势便体现出来。建筑师利用BIM平台，可以建立参数化模型，该模型的建立不仅是几何空间和几何形状的组建，在过程中需要进行各项数据的输入，最终生成的建筑模型中包含了全部的参数，而且这些数据还可以用于相关配套专业，大大提高建筑师在整个项目的上的工作效率。

结语

建筑参数化设计技术的运用，大大减小了建筑师的设计修改和绘图工作的难度，但是，前期建模难度大、时间长，还要求建筑师有一定的编程基础。因此，建筑参数化设计技术未来的发展方向注定是兼顾强大功能和操作便捷性。另一方面，目前，国内建筑参数化设计技术主要用于解决复杂的形式问题，建筑师更喜欢用传统的设计方法完成一般主流的建筑形式的设计，这种局面严重限制了建筑参数化设计技术的发展。此外，国内建筑参数化设计技术的运用相对较落后，在项目上的使用比例比较小，只有少数实力雄厚的大型设计公司在部分项目上使用参数化技术。鉴于此，笔者期待更多的建筑师和设计机构在建筑项目上运用参数化设计，以促进建筑参数化设计技术的快速发展。

[1]潘望.基于建筑复杂性的参数化设计研究[D].华南理工大学，2012.

[2]戴春来.参数化设计理论的研究[D].南京航空航天大学，2002.

[3]曾旭东.参数化建模研究[M].华中科技大学出版社，2012.