參數(shù)化藝術(shù)設(shè)計在城市景觀創(chuàng)意設(shè)計中的教學應用

摘 要：隨著城市化進程的加快，城市公園、城市濱水景觀等景觀課題再次成為了城市規(guī)劃的前沿，在高校景觀專業(yè)的教學中也越來越注重加強對學生創(chuàng)意表現(xiàn)能力的培養(yǎng)。景觀橋梁創(chuàng)意設(shè)計是其中一個重要課題，橋梁設(shè)計在城市濱水環(huán)境中，是聯(lián)系兩部分空間的重要紐帶，同時，參數(shù)化設(shè)計在景觀設(shè)計教學中也逐漸受到重視，并不斷地得到運用和發(fā)展，尤其是在方案設(shè)計初步階段，有利于學生進行方案深化與創(chuàng)意構(gòu)思。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計；創(chuàng)意；形態(tài)；橋梁設(shè)計

基金項目：本文系2014年河南省科技廳軟科學研究項目“河南省創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)中參數(shù)化藝術(shù)設(shè)計應用研究”（項目編號：142400411298）研究成果。

城市濱水景觀中的橋梁設(shè)計在當代的景觀教學中往往都會運用新材料新工藝，同時在課程教學中也存在很多對抽象的藝術(shù)造型進行實驗性摸索的內(nèi)容，這給設(shè)計教學和學生學習提出了更高的要求。參數(shù)化設(shè)計中的流動性、連續(xù)性、自由性、復雜性和分離性在一定程度上讓觀賞者有了非同尋常的視覺體驗，突破了一般建筑作品在造型上的局限性。新材料的應用與藝術(shù)造型的完美結(jié)合，也可讓設(shè)計者能夠淋漓盡致地表現(xiàn)其思想，也使整個作品具有智能化的伸張性、可觀性、可塑性，亦使環(huán)境的內(nèi)在關(guān)系和現(xiàn)實關(guān)系得到融匯，增強了現(xiàn)代感和藝術(shù)感。

參數(shù)化的概念是在當代景觀藝術(shù)設(shè)計教學中較新的內(nèi)容，為設(shè)計提供了新的方法。學生們對參數(shù)化設(shè)計的概念也頗為關(guān)注，越來越多的設(shè)計師也青睞于此，同時也使人們多了一個可以操縱的系統(tǒng)。目前參數(shù)化在景觀設(shè)計的教學中主要包含以下兩個方面：

（一）參數(shù)化設(shè)計在橋梁創(chuàng)意設(shè)計建模過程中的有效性

參數(shù)化設(shè)計在橋梁設(shè)計的初步階段作為一種全新的設(shè)計方法和技術(shù)手段能夠輕松靈活地對橋體結(jié)構(gòu)設(shè)計進行建模與調(diào)整，在很大程度上能夠優(yōu)化設(shè)計方案，并且在參數(shù)之間建立新的數(shù)值關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)拓撲約束關(guān)系，適用于方案指出的模型修正和開發(fā)學生的創(chuàng)意思維能力進行多樣方案的生成，這樣就能在設(shè)計效率和設(shè)計周期方面更加高效和有效。

（二）3D打印技術(shù)在橋梁創(chuàng)意設(shè)計中的輔助表現(xiàn)

目前3D打印技術(shù)還只是處于初期發(fā)展階段，但是其發(fā)展速度卻迅速地擴張到各個設(shè)計領(lǐng)域，它試圖通過抽象的藝術(shù)表現(xiàn)形式來表達可視世界的感受，表達設(shè)計者的思想，表達藝術(shù)的超越性，去創(chuàng)造“純粹的藝術(shù)”“純粹的抽象”，從而體現(xiàn)新時代的使用價值和精神價值，為以后的設(shè)計創(chuàng)造了無限可能。

一、參數(shù)化設(shè)計在景觀教學領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀

參數(shù)化設(shè)計是近些年來新興的建筑設(shè)計方法，更是一種先進的技術(shù)手段。國外相當一部分知名設(shè)計師都在其作品中大量運用了參數(shù)化設(shè)計的方法，國內(nèi)各高校在某些教改課程中也逐漸引用了參數(shù)化設(shè)計的一些手法來輔助教學，并且有相當一部分先鋒設(shè)計師都開始重視參數(shù)化設(shè)計方法。概括來說，參數(shù)化設(shè)計下的建筑是一種連續(xù)的形體，在技術(shù)性的控制下能夠與周圍的環(huán)境相互影響相互分析，以至于將方案發(fā)展成為一種由概念到具體的、以建筑或形態(tài)為視覺實體的結(jié)構(gòu)要素，并且存在巨大的可變性、復雜性、定制性的“獨特”形體。

二、參數(shù)化設(shè)計的邏輯性

參數(shù)化設(shè)計是為了在技術(shù)上解決建筑設(shè)計這一綜合矛盾體。但是在面對建筑設(shè)計的復雜性時，可以通過不同的角度來選擇參數(shù)，并設(shè)定參數(shù)關(guān)系。在構(gòu)建參數(shù)控制模型時，可以選擇其中的一個或幾個作為切入點，來進行參數(shù)關(guān)系的建立。

（一）形態(tài)邏輯

參數(shù)化設(shè)計中的形態(tài)邏輯是指將某些具有一定規(guī)律性和組織性的形態(tài)通過設(shè)計思維來進行重構(gòu)，得到可以控制建筑形體組織參數(shù)和表現(xiàn)形式的參數(shù)，進而生成具有非線性建筑設(shè)計特點的新的形態(tài)。然而這些新的形態(tài)的創(chuàng)造是要以自然環(huán)境中的任何一個具有可參照的形體的形態(tài)特征而展開的，而在這些紛繁復雜的形態(tài)背后，卻有著秩序井然的組織原則。我們現(xiàn)在所研究的參數(shù)化設(shè)計其實就是在探究它們的內(nèi)部邏輯。

（二）功能邏輯

功能至上是建筑設(shè)計的首要原則，高效地解決復雜的功能系統(tǒng)是邏輯功能的重要職責。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，如何將不同類型、不同風格的建筑的特點，在功能組織的原則下進行有效的設(shè)計和規(guī)劃是參數(shù)化設(shè)計中的邏輯功能所在。對于有特定使用要求的建筑，比如對動靜、聲音要求比較高的空間，可以利用點陣密度或其他方式來代表功能空間所具有的屬性，然后進入到計算機軟件中，通過確定運算法則，來得到功能空間動靜特征值的分布，進而確定功能排布。

（三）材料邏輯

在建筑形體產(chǎn)生的過程中，建筑師的設(shè)計要求和目的將會緊密地結(jié)合建筑特定的功能和要求。材料的不同會直接反映到建筑的表皮和結(jié)構(gòu)，將會形成完全不同的表達效果。此時，參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)點便逐一顯露處理，設(shè)計師將以其對材料的理解以獨立的審美和設(shè)計感產(chǎn)生多種方案的構(gòu)成，更多的是探討建筑形態(tài)的特性。大多數(shù)內(nèi)容是設(shè)計師主觀地對材料的把控參與非線性建筑參數(shù)化的設(shè)計過程，大多數(shù)情況下并不一定具有精確的數(shù)學式的表達。

（四）結(jié)構(gòu)邏輯

建筑結(jié)構(gòu)是建筑設(shè)計中的精髓所在，建筑力學和建筑結(jié)構(gòu)的配合是該建筑能否獨具特色的保障。建筑結(jié)構(gòu)是設(shè)計師對建筑最終形態(tài)的理性判斷，同時，建筑結(jié)構(gòu)是支撐建筑的骨架，是建筑形式充分表達的物質(zhì)基礎(chǔ)。建筑設(shè)計中的重要內(nèi)容是建筑結(jié)構(gòu)的選擇以及構(gòu)件之間的聯(lián)結(jié)，不同的結(jié)構(gòu)邏輯對建筑設(shè)計的影響是絕對的，不僅結(jié)構(gòu)類型的選擇會對建筑的形式產(chǎn)生根本性影響，而且同種結(jié)構(gòu)類型下采用不同構(gòu)件組合方式也會帶來建筑形式邏輯的巨大變化。

三、軟件設(shè)計在參數(shù)化設(shè)計教學中的應用

目前，參數(shù)化設(shè)計操作的軟件可分為兩類：

第一種是專門開發(fā)的具有參數(shù)化操作界面的設(shè)計軟件，如Digital Project（基于Catia），Generative Components（基于Bently的Microstation），Revit（基于AutoCad）等。主要是在軟件平臺中建立起不同建筑構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)，以使在設(shè)計優(yōu)化過程中，當一類建筑構(gòu)件，比如墻的形態(tài)位置發(fā)生變化，其他的構(gòu)件如門窗、地面、屋頂?shù)饶芨?lián)動，而不是傳統(tǒng)設(shè)計中需要重新花大量時間人工構(gòu)建模型。

第二種是通過各種三維軟件本身自帶的腳本語言來進行參數(shù)編碼，如基于犀牛軟件上的RhinoScript，基于Maya軟件上的MEL語言。雖然采用不同的語法，但二者都是軟件本身所自帶的內(nèi)置語言。以Grasshopper、Processing等為代表的可視化、圖形化編程工具讓計算機基礎(chǔ)不強的建筑師也能更好地利用計算機強大的運算能力生成復雜形體。這類軟件可以應用于建筑設(shè)計全過程，在輸入與輸出之間通過代碼或可視化編程模塊，使建模速度和模型編輯修改能力大大提高，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生整體聯(lián)動。

四、參數(shù)化設(shè)計在景觀創(chuàng)意橋梁設(shè)計中的運用

（一）課題背景

目前，由于過多重視橋梁的工程技術(shù)方面的建設(shè)要求，而對其與周圍環(huán)境協(xié)同構(gòu)成的復合空間所具有的功能與價值等存在理解和認識上的不足，所以此方面的研究并不是很深入，甚至影響到城市環(huán)境的和諧建設(shè)。城市濱水橋域空間正是本著“以人為本”的原則，基于市民的日常戶外活動行為提出的，更多地關(guān)注對人需求的滿足，以體現(xiàn)對社會的主體——人的關(guān)愛。

（二）城市景觀創(chuàng)意橋梁設(shè)計的思路分析

城市景觀創(chuàng)意橋梁設(shè)計，是為了利用當今時代下的新科技和新材料去創(chuàng)造更多的具有深遠意義的藝術(shù)形態(tài)作品，通過新材料和數(shù)字化設(shè)計的運用擺脫和顛覆傳統(tǒng)模式的古板沉重的印象，獲得輕巧、靈動、飄逸的形式，特別是對于曲線、抽象、不規(guī)則、自由組合等藝術(shù)形態(tài)的另一種實現(xiàn)。更多地追求對觀賞者視覺的強烈沖擊力，給人們一種時尚感、簡約感、科技感，讓人們能夠體會到不一樣的時間和空間的轉(zhuǎn)換。更為世人傳達出年輕人思潮的轉(zhuǎn)化，推動設(shè)計領(lǐng)域快速走上未來之路。而在不久的未來，這些抽象藝術(shù)品在被世人用高科技得以詮釋的同時，又提醒著世人在世界科技高速運轉(zhuǎn)的今天，這種新材料、新科技制作手段已經(jīng)逐漸為藝術(shù)、設(shè)計打開通往未知創(chuàng)新的大門。

橋梁設(shè)計要滿足兩岸的人流及車輛通行需求，要充分考慮交通的流向，創(chuàng)意表達要在三維空間中流轉(zhuǎn)，創(chuàng)造出行云流水般的美感。根據(jù)場地分析注重光線分析，渲染周邊景觀效果，提升整個空間領(lǐng)域的精神氣息，成為具有鮮明特色的、突出的空間符號，同時設(shè)計中也要有更深層次的精神含義，包含更多的人文內(nèi)涵。通過參數(shù)化的設(shè)計讓橋體的創(chuàng)意設(shè)計能夠形成動態(tài)的、不斷變化的場所。有著充滿表現(xiàn)力的結(jié)構(gòu)、輕巧流暢的形態(tài)、優(yōu)美的體量及充滿情調(diào)的、演化為可以容納更多行為的空間場所，以此增強周邊環(huán)境的觀賞性，打破常見性的橋的實質(zhì)功能。

（三）建筑模型的材料選擇與加工方法

以3D打印技術(shù)為依托，通過參數(shù)化設(shè)計的方法進行建模與制作。采用新材料進口光敏樹脂，它符合 SLA技術(shù)用材料根據(jù)其工藝原理和原型制件的使用要求，具有粘度低、流平快、收縮小、溶脹小、無毒副作用等性能特點，造型后材料呈半透明磨砂狀質(zhì)感，成型后產(chǎn)品具有較強的硬度和強度，表面光滑，凝固速度極快，另外，配合亞克力、金屬、PVC板材等常規(guī)材料。

（四）景觀創(chuàng)意橋梁設(shè)計手法的創(chuàng)新及其成果

將參數(shù)化運用于創(chuàng)意方案設(shè)計之中是該課程教學的亮點之一，3Dmax軟件是一個適用于三維曲面建模的設(shè)計軟件，它可以快速做出各種優(yōu)美曲面的珠寶、建筑、室內(nèi)景觀小品等各種藝術(shù)造型的形態(tài)。使異性曲面形體的設(shè)計藝術(shù)作品可以更輕易地得以實現(xiàn)，從而讓更多的抽象的藝術(shù)作品誕生，而且它的準確性很高，誤差性極小，同時配以3D打印技術(shù)和新型材料等。

五、結(jié)語

總之，參數(shù)化設(shè)計并不僅僅是用來構(gòu)成復雜幾何形態(tài)的工具，它還是一種把環(huán)境進行分析從而使環(huán)境與設(shè)計本身具有更強的契合，且更有邏輯性的一種設(shè)計方法。作為設(shè)計工具的參數(shù)化軟件，如 rhino、 grasshopper、 revit等軟件還是需要在教學中加強。現(xiàn)如今參數(shù)化設(shè)計的發(fā)展，并不代表著傳統(tǒng)的現(xiàn)代主義設(shè)計方法會被其取而代之，更不是說所有的設(shè)計都要依附于參數(shù)化這一方法。只有不斷地創(chuàng)新、不斷地發(fā)展，中國的設(shè)計在前人的基礎(chǔ)上去其糟粕取其精華，加強與國際行業(yè)的交流學習合作，才能最終實現(xiàn)與世界的先進設(shè)計并肩前行。

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作者簡介：

孫勇，鄭州大學西亞斯國際學院講師，碩士，研究方向：環(huán)境藝術(shù)設(shè)計，景觀設(shè)計。