基于几何学的数字化建筑设计策略探讨

袁 崟 中国联合工程有限公司

1 建筑几何学

建筑几何学的理论基础为西方建筑设计学，这一理论本质上是建筑设计理论和计算机数字设计理论的融合产物，借助数字模型，来实现建筑的科学设计。建筑几何学属于综合性学科，其中包含了多个不同的学科分支，例如设计学科、建筑学科、计算机学科、结构学科、材料学科等等。建筑几何学问世之后，受到了设计领域相关人员的青睐，经过多年的发展历程，无论是理论框架的形成还是实际应用都已经相对成熟。几何建筑学在国内的发展年限较短，在理论设计与实践应用方面还存在一定的局限性，容易受到西方几何学的约束，为了打破这种局限性，我国建筑领域的设计人员必须要具备创新精神，从西方相关理论的桎梏中脱离出来。

在建筑工程中，其材质的类型和结构与建筑物本身的安全等级息息相关，不同类型的几何造型稳定性也存在差异，在数字化建筑设计的领域中，巧妙应用几何造型设计策略能够更多的降低成本，并实现创新目标。对于传统建筑设计来说，其中虽然包括几何学的应用，但是人工绘制存在很多局限，还会出现较大误差，为了避免出现绘制误差，设计人员往往会选择保守的设计方式，应用几种固定的几何模型进行设计。久而久之，很难出现新颖的设计作品。几何学作为建筑设计的核心灵魂，合理运用几何元素不但能够保证设计作品的逻辑性，其设计体系和建筑的后期建设也可以完美融合，建筑设计师能够突破僵化的传统设计理论，充分发散设计思维，做出更多优秀的建筑设计。

2 基于几何学的数字化建筑设计策略分析

2.1 几何生形设计策略

几何生形是数字化建筑设计与几何学最直接的融合设计模式，通过在计算机设备中设置几何算法的参数方程，能够生成建筑形体的雏形，设计人员以此作为设计起点进行优化设计，常见几种几何形模式包括森泰多边形、分型几何以及几何镶嵌等。

通过计算机智能技术，能够实现建筑设计图的三维可视化目标，建筑设计人员通过计算机能够同时观察不同种类的几何图形设计效果，利用计算机技术，设计人员能够在建筑原有地形基础设计中进行规划调整，更换多种几何模型，观察不同模型中的建筑结构属性，最终实现建筑功能性设计。

2.2 几何转化设计策略

当前，数字技术处于飞速发展状态，生物内部的几何结构能够通过此类技术实现观察分析、复制以及转译等。在此种情况下，建筑仿生设计也出现了变化，由初期对于生物形态的模仿设计，变成将生物的几何系统转化为建筑系统。生物的几何系统中不仅仅包括生物形态，与此同时还包括其内部结构组织关系，这些都能在设计中转化成为科学合理的建筑设计形式。

与传统建筑放生设计相比，几何转化设计更加注重设计形式与建筑中各环节的对应匹配关系，并以此来决定关键设计节点、建筑材料的选择以及建造模式等。在此过程中，几何特性的选择以及建筑设计语言的转化模式要根据建筑设计人员对生物几何特点的分析判断来决定，设计人员还需要了解相关的生物学原理，才能保证建筑设计形式的创新性和合理性。

2.3 协同模拟设计策略

利用计算机技术，作为建筑设计对象的几何形式本身能够实现衍生处理和操作控制。在这一建筑设计策略中，将几何属性和物质性能的双向制约关系作为基础，对二者的动态融合过程实施模拟，最终形成几何协同设计模式的建筑设计找形，为建筑设计注入新鲜血液。

无论是建筑的环境性能设计还是建筑的结构性能设计，几何协同设计的核心内容是几何形式与建筑性能参数的融合，此种方式能够为建筑设计人员呈现明确的动态模拟过程。建筑形体一方面能够反映出物质性能方面的需求，与此同时还能匹配几何生成逻辑，为建筑创新设计提供有力依据。

2.4 几何重构设计策略

目前，复杂建筑的形体设计涉及了嵌板类型的选择、材料尺寸的控制以及曲面加工等问题，这些都是几何学研究的重要议题。面对复杂建筑形体建造实施建筑几何设计，主要应用的核心设计策略就是几何重构策略。该策略主要是指借助建筑单元进行原始复杂几何建筑形态的拟合，进而实现建筑实质建造的近似形体的重构，此种设计能够满足建筑施工成本控制需求和材料加工要求。

3 结束语

总而言之，计算机技术的应用普加速了各行各业智能化和信息化发展，也为建筑行业的发展增添了活力。现代建筑设计必须根据用户的多方面需求，虽然不同建筑物在功能层面有一定的区分，但是在设计领域存在很大程度的共性。建筑几何学就是在建筑物共性角度分析问题，在保证建筑物空间稳定性的基础上提升其艺术欣赏价值。