當建筑遭遇數字化

楊少林 楊少萍 高 慶

從記事以來,短短20年間,我們的生活方式發生著日新月異的變化,這主要得益于數字技術的高速發展,我們已經習慣用手機通訊、通過視頻聊天、收看衛星電視、用電腦制圖。數字技術的應用已經滲入到社會的各個領域,影響著人們認知環境的方式和結果、人的存在方式和社會意識形態及經濟基礎等,將人們帶入一個具有“非物質化(dematerialization)、運動化(demobilization)、大量用戶化(mass customization)、智能化運作(intelligent operation)及軟轉化(soft transformation)”特征的新時代——數字時代。

路易斯?康說:“建筑有它存在的意志。”作為生命形式,和自

然界其他生命一樣,建筑有適應數字時代的愿望。具體表現在:通過數字技術的輔助,建筑表現出非線性的,充滿活力的,有機的形式。這不正符合了自然界最基本的規律:世界萬物都是非規則狀的,動態的,復雜的。當建筑遇上數字化,它注定要受到顛覆,需要改變。而數字技術對建筑最直接的影響就是作為一種工具直接介入建筑設計從而對其產生影響。

1 相關概念闡述

1)數字化。數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據,再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型,把它們轉變為一系列二進制代碼,引入計算機內部,進行統一處理,這就是數字化的基本過程。簡言之,數字化本質上就是基于數字媒介的信息處理技術,所以我們通常把數字技術稱作為信息技術。

2)CAD。CAD是計算機輔助設計(Computer Aided Design)的簡稱。

3)CAAD。CAAD是計算機輔助建筑設計(Computer Aided Architectural Design)的簡稱。計算機輔助建筑設計是一門牽涉到計算機科學、建筑科學、人工智能、圖形學等多個學科綜合應用的新技術。它是利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。在建筑工程設計中,計算機可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較,以決定最優方案;各種設計信息,不論是數字的、文字的或圖形的,都能存放在計算機的內存或外存里,并能快速地檢索;設計人員通常用草圖開始設計,將草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成;由計算機自動產生的設計結果,可以快速作出圖形顯示出來,使設計人員及時對設計作出判斷和修改;利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工工作。CAAD能夠減輕設計人員的勞動,縮短設計周期和提高設計質量。

4)參數化設計。參數化設計是計算機輔助設計的一個重要思想,它分為兩個部分:參數化圖元和參數化修改引擎。參數化圖元都是以構件的形式出現,這些構件之間的不同,是通過參數的調整反映出來的,參數保存了圖元作為數字化建筑構件的所有信息。參數化修改引擎提供的參數更改技術使用戶對建筑設計或文檔部分作的任何改動都可以自動的在其他相關聯的部分反映出來,采用智能建筑構件、視圖和注釋符號,使每一個構件都通過一個變更傳播引擎互相關聯。構件的移動、刪除和尺寸的改動所引起的參數變化會引起相關構件的參數產生關聯的變化,任一視圖下所發生的變更都能參數化的、雙向的傳播到所有視圖,以保證所有圖紙的一致性,毋需逐一對所有視圖進行修改,從而提高了工作效率和工作質量。

5)BIM。BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱,是近幾年來出現在建筑界中的一個新名詞,是計算機輔助建筑設計中的信息模型。它是以三維數字技術為基礎,集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型,是對該工程項目相關信息的詳盡表達。建筑信息模型是數字技術在建筑工程中的直接應用,以解決建筑工程在軟件中的描述問題,使設計人員和工程技術人員能夠對各種建筑信息做出正確的應對,并為協同工作提供堅實的基礎。

建筑信息模型是一種應用于設計、建造、管理的數字化方法,這種方法支持建筑工程全生命周期的集成管理環境。因此,建筑信息模型的結構是一個包含有數據模型和行為模型的復合結構。它除了包含與幾何圖形及數據有關的數據模型外,還包含與管理有關的行為模型,兩相結合通過關聯為數據賦予意義,因而可用于模擬真實世界的行為,例如模擬建筑的結構應力狀況、圍護結構的傳熱狀況。當然,行為的模擬與信息的質量是密切相關的。

2 國內外建筑信息模型的發展現狀

新的世紀以來,有關建筑信息模型(BIM)和建設工程生命周期管理(BLM)的觀念給建筑設計數字化技術的發展帶來新的推動力。新一代基于建筑信息模型的建筑設計軟件已經嶄露頭角,在一些國際性的建筑工程項目中取得巨大的成功。同時,迅速發展的網絡技術和數據庫技術,大大提高了建筑設計的質量和效率,并促進了建筑設計模式的變革。

與國外對建筑信息模型運用的如火如荼之勢相比,國內對建筑信息模型運用也正方興未艾,目前全國眾多設計機構和建筑院校對建筑信息模型都有所了解,并完成了較多的成功案例,建筑信息模型發展前景也十分廣闊。然而,我國很多建筑師選用這項技術的初衷只是為了工作效率的大幅度提高,對建筑數字化的認識停留在建筑技術引入和設計工具改良層面上這是對建筑信息模型的片面認識,建筑信息模型的核心內涵并不僅限于此。可以說,它帶給建筑行業的核心意義在于設計思維和方法的改變,與效率的提高相比,其意義要深遠得多。

3 數字技術對建筑設計的作用及影響

數字技術首先改變了數千年來人類建筑設計思維活動中所依賴的媒介工具,其影響意義是難以估量的。而且,由于數字技術是可以與許多傳統的技術相結合的中性技術,這種結合將極大地改變建筑領域物質、能量和信息流動的關系鏈。由于這些改變,我們需要重新審視不同媒介在建筑設計思維中的作用,需要重新評估并重組現有建筑設計過程,生產施工過程,以及運行管理過程,重新建構建筑企業、部門、組織以及人員間多方協同、協作關系等等。總之,數字技術帶來的這些改變,將有可能完全打亂乃至推翻既有的建筑設計、生產和管理模式。

數字技術對建筑創作的影響大致表現為三個層次:第一個層次為創作成果的表達方式,這一層次上數字技術僅作為建筑設計的表達工具;第二個層次為方案創作手段,把數字建構作為設計的出發點,在此層面上帶來建筑創作的變化,包括建筑形體與空間的解放、參數化智能設計、空間概念的演化與數字媒體的呈現等;第三個層次則影響到深層次的創作思維,將建筑創作引向一種全新的思維方式。目前大多數建筑設計都停留在第二個層次甚至在第一個層次上,然而,對于建筑創作來說,第三個層次更具革命性的意義。從創作思維的總體發展趨勢上看,在數字技術的影響下,以往現代建筑的總體性思維、線性思維、理性思維逐漸向非總體性思維、混沌思維、非理性和非邏輯性思維演變,原來判定思維方式正確與否的邏輯思維模式也正漸漸地“放權”,還創作以更廣闊的空間。

4 結語

在數字時代,傳統的設計方法依然有其存在的價值和重要性,但我們必須重新思考過去的設計方法,突破它的局限,接受并思考如何使數字化給建筑設計注入新的活力。數字技術給建筑設計帶來的沖擊在于思維方式和設計方法的變革,而不能把它僅僅當作繪圖工具。無論如何,對設計來說,創造性都將是最重要的,數字化帶來的是能夠最大限度地幫助我們開發人的創造力并完美地表現它。

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