參數化·建筑空間

摘 要：參數化設計是現代新技術與新設計藝術結合的產物，反過來參數化設計又把跨學科的技術引入建筑領域，形成了新的建筑設計技術。參數化設計不僅能讓建筑師控制以前無法實現的復雜形式而且能高效地創造多種備選方案。參數化設計的出現符合當前社會背景下快速、復雜且多變的設計行業環境，極大地推動了現有建筑設計的體系的發展。參數化設計的出現是我們信息時代的需要，滿足了設計行業對科技的需求并進一步優化了社會資源，推動了社會資源的合理分配與利用。

關鍵詞：信息時代 參數化設計 建筑空間形態 空間轉化

隨著信息時代的到來，藝術與科學技術有了更進一步的發展。參數化設計便是科學技術不斷發展的產物，它的出現給建筑設計帶來了新的生機與活力。計算機技術的廣泛應用改變了建筑設計外部環境的同時也深深影響著建筑創作的知識體系，建筑設計中設計手段和設計內容的變化最終導致了創作觀念的改變。

一、 建筑空間形式的轉化

伴隨交流的深化，文化、技術的不斷演進，建筑空間形式日趨多樣。新技術和新材料開始不斷出現，現代建筑的外形逐漸具有了大跨度、輕盈、通透的特征。在解決了垂直交通問題之后，摩天大樓的盛行深刻地改變了城市的空間形態。密斯曾經問道：“假如沒有玻璃，混凝土將會是什么樣子的？鋼鐵又將是什么樣子？”從他的提問中我們不難看出，20世紀主要的建筑材料——玻璃幕墻的使用大大增強了空間形式美的感受，繼貝倫斯的網格幕墻之后，格羅皮烏斯最終確立了多層框架結構懸挑玻璃幕墻這一基本原則，而密斯則進一步把它發展為“玻璃+鋼”的結構。

由于當代社會的技術進步，建筑空間形式及涵義發生了戲劇性的變化。一方面保持了傳統的建筑方式，另一方面，通過計算機圖形世界的復雜幾何形式也被創造出來。現代建筑設計如果僅僅使用傳統的直尺、三角板那樣的繪圖工具呈現和修正是十分困難的。然而由于計算機的運用特別是參數化設計的出現，使建筑空間形式更加豐富和復雜 ，而在生成和操作上卻更加簡便了。

畢爾巴鄂的古根海姆博物館是由弗蘭克·蓋里設計的，該建筑的形式更像一座巨型的雕塑。（圖1）通過對彼得·艾森曼和格雷格·林恩等人的作品觀察，我們不難發現，這類建筑空間具備傳統空間所不具有的特征。這些特性往往不只是建筑形態上的不規則，更多情況下，是因為它們具有某種非線性的空間組織架構。

二、空間形態的復雜化

現代建筑空間的復雜形式主要受到復雜文脈的影響，主要表現為交織共生的功能、四通八達的流線、環境能量的有機響應等等。建筑空間形式的復雜對于建筑師來說，既是一個全新的挑戰也是一個創造新的建筑形式的機遇，其主要的環節是如何精確調控形式，并使其從經濟角度、技術角度可行。

參數化設計把原型單元按照設計幾何排布，再通過參數關系，來控制參數原型單元根據曲面劃分的每一個格子的不同尺度，自動調整形態到充滿所有格子。參數化通過自己的設計形式來處理復雜的形態，使設計從視覺直觀走向量化理性且經濟可行。 例如；在充氣概念設計中，首先要設計出一個可以通過氣壓差控制單元“細胞”變形，從而引起整體變形的原型系統，再把不同的文脈條件配置到基地中，使基地由于環境和使用等變化而變形。（圖2）

三、空間形態智能化

通過利用參數化設計技術，建筑師可以設計一個參數化調控模型，以保持項目設計生產流線的暢通。例如，卡塔爾石油綜合體在設計中就采用了有機的設計理念并以此來懷念古代露天市場的空間特點，即如迷宮一般，具有豐富多樣的串聯空間。其高度靈敏的光線控制，使藝術氛圍油然而生。為了提高對環境的適應性，其采用了被動式手段來改善熱舒適度。通過對園區整體形式進行定義，并通過基地轉化和發散，最終確定了園區的整體形態。

園區單體建筑的建造使用混凝土結構，并以“葉片”作為建筑形象。建筑師設計了一個參數化鏈接來控制葉片的幾何形狀與其結構性能和建筑核心功能的關系。建筑結構上具有高性能雙曲面的表皮來自于從底部凹曲面到頂部凸曲面的幾何交換。通過控制功能和環境參數來生產葉片。葉片在南北方向進行延伸并以此來遮擋沙漠地區炙熱的東西向陽光，有組織地穿插布置以保證在四個方向上都具有空間的流動性、連貫性和功能的靈活性。建筑的核心功能區被包裹在混凝土葉片的巨大體塊當中，因為功能不需要設計任何形式的開窗。園區空間結構的調整為室外空間設計通風走廊提供了條件。這些室外空間利用通風走廊避免濕熱空氣的停滯，以達到降溫的效果。

四、移動的空間形態

參數化設計無疑給設計師解決了結構與技術的難題，它也讓設計師的靈感有了實現的可能。作為一個杰出的移動空間形態，香奈兒展館以其精致細部展現出了一個優雅而凝聚的空間形態。在參數化設計的輔助下，其設計的最終結構與最初的靈感無比契合，并且使之成為一個可以移動的空間。

整體空間的光源主要由兩部分組成，即由從天花上七個建筑構件射入的自然光和由從墻體和升起的地面之間的豁口處射出的人工照明。二者相互交織，共同強調“弧形”結構，同時也為室內空間提供輔助照明。整個室內透視的韻律感主要來自由構件的接縫產生的空間韻律。為了適應各個城市不同的展覽項目，具有反光作用的建筑外表皮可以被不同顏色的燈光照亮以獲得迥異的視覺感受。

香奈兒展館產生大膽而神秘的元素來自于其結構所具有的強烈雕塑質感與其表皮的輕盈之間的落差。展館外表皮一直延伸到室內空間中，并由于其平面的可塑性將再利用和反思使空間的潛力達到最大化。

五、走向仿生形態空間設計

數字技術的發展大大提高了我們的認識、描述和關照現實復雜性的能力。計算機的運用和參數化設計技術的運用，使我們得以建造“生態機器”，探索大量廣泛的、與材料和生態互動的建筑原型。

纖維結構的設計研究過程探討了數字化和材料領域之間、復雜纖維束的參數化與由此構造出的大尺度實物原型之間的相互作用。纖維結構是關于復合混凝土基礎結構的現有屬性和潛能的研究，它將這種結構定為由參數幾何規則和構造技術裝配好的三維空間絲束。虛擬和現實在邏輯上是相互聯系的，在倫敦雙年展和威尼斯雙年展中，“活態”篩光系統的運用形成了一種新的創意活動。STEM的生長變化與陽光密切相關：陽光越多，產氧量越大，阻光性能發揮得越好；陽光越少，光合作用越弱，它的透光性就越好。整體的系統配置、液態透光度和呼吸潛能的空間輻射梯度，通過參數化的設計和原型整合交互顯示系統，更好地反饋已使用的氧量級別，進行空間反映與交互作用。

六、結 語

參數化設計是現代新技術與新設計藝術結合的產物，反過來參數化設計又把跨學科的技術引入建筑領域，形成了新的建筑設計技術。參數化設計不僅能讓建筑師控制以前無法實現的復雜形式而且能高效地創造多種備選方案。參數化設計的出現符合當前社會背景下快速、復雜且多變的設計行業環境，極大地推動了現有建筑設計的體系的發展。參數化設計的出現是我們信息時代的需要，滿足了設計行業對科技的需求并進一步優化了社會資源，推動了社會資源的合理分配與利用。

參考文獻：

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作者簡介：

許英英，南陽師范學院美術與藝術設計學院助教。研究方向：環境藝術設計。