淺析參數化建筑設計的優勢與劣勢

張大偉

摘 要：參數化設計極大地拓展了方案設計思路、節省了設計圖制作及修改的時間和成本；同時，參數化設計在藝術造型和施工建設中的表達上具有可視化、直觀化的特點，是其它設計方法無法比擬的，這就為設計施工一體化提供了保障。

關鍵詞：參數化 ；建筑設計； 因素

一、參數化設計的優勢

1.體驗上的改變

參數化設計會給我們帶來最直接、最明顯的體驗式的改變，這類改變是不同于傳統設計的。對建筑師來說，傳統設計的理念是樹立在對中心性、完整性的審美追求之上的，建筑師進行的所有工作都是在不停的激化、加劇這個追求，并使之可以實現，換句話說，建筑師在進行方案設計之前都會在腦海里先勾畫出基本形態，而后再開始設計，之后所有的工作都是來實現這些形體。修改設計的過程也是這樣的，建筑師只有在先前的幾次改動時會洋溢著激情，屢次修改后的改動過程會感覺非常枯燥。而參數化設計的過程卻正好相反，我們會在大腦里依據設計條件先規定好一些規則，如果這些規則不夠具體但能夠控制整體設計的進行時，我們需要多增加一些限定條件（或稱規則和標準）。大多數模型在運行后，其結果是由動態生成的（如迭代），這與傳統的設計過程不同，若是結果不理想，則需要改變算法或調整參數，參數的變化和算法的變更都會得到不同的形體，一些模型的參數（如涌現）多次運行研究的結果也是不同的，在調整過程中，建筑師才能體會到參數化設計所帶來的樂趣。

參數化建筑給使用者和參觀者帶來一個特殊的空間體驗和形體上的視覺沖擊力。由于參數化設計的成果作品往往伴隨著漸變、流線狀的形態、互動式的功能等等，這些元素都與傳統的幾何形態關聯，使我們體會到的心理感受完全不同，所以動態的、不穩定感甚至百思不解都是參數化設計帶來的不同感受。

2.效率的提高。效率上的提高是建筑設計作為實際工程而非工藝品的最大優點，主要體現在以下幾方面：（1）準確的完成復雜造型的設計。過去的方法是針對基本的形體設計，但對于復雜的造型建模時采用傳統的設計方法會感到無計可施甚至不標準。在使用參數模型的過程中，能讓輸入參數和輸出形態之間具有準確、可控的關聯，這將使復雜造型的設計和建模能夠實現。例如望京SOHO項目，沒有計算機的協助生成的造型勢必沒有辦法精確的表達。（2）快速的生成多個方案。深化設計方案，為甲方做出多樣性的參考方案是建筑設計中必不可少的工作，對傳統的設計方法來講，這一工作會非常繁索，每份備選方案的設計都是一次創作過程的反復，而且還會損耗建筑師許多的創作想法，而參數化設計的關鍵是建立參數模型，只要參數模型確立了，那么建筑設計的方案階段就進行一半了。對于相同的參數模型，輸入不一樣的參數會輸出不一樣的設計結果，有多少種備選方案取決于輸入參數的數量，因為對于計算機而言生成10種模型和1000種模型基本是一樣的，不同的是我們輸入1000組參數可能會比10組要多用一些時間罷了。（3）方便的修改方案。傳統的設計中，我們通常從總圖開始進行推敲、深化、修改、再推敲、再深化、再修改，最后讓設計方案能夠實現，這些流程中所有的再推敲、再深化、再修改的部分都是之前工作的重復，而這種重復也許只用在調整容積率或是面積這樣的小問題上。正是這樣的小問題會導致重新設計，讓建筑師們既費神又費力。在參數化設計中這些過程都是以參數模型來表現的，而容積率和標準層面積只是參數模型中變量罷了，建筑師需要做得只是修改輸入參數或是添加一些腳本語言在程序中，而修改過程則是計算機來處理的，這樣設計的過程會變得便捷、高效，但是在我們建立參數模型時候會有一點點繁索。（4）專業之間的精確對接。建筑師一般主要關注的是建筑的平面功能、交通流線、立面造型，與之相對應的圖紙就是建筑的平面圖、立面圖、透視圖等等；作為結構工程師，他們普遍關心的是柱網的密度、跨度及柱和梁的尺寸等，所以需要柱網平面、配筋圖等等；而設備工程師往往只需要一些剖面或節點罷了。每個專業對同一個項目的側重點基本都是不一樣，所采用的評判標準也是不一樣的。所以各專業相互對接時要將圖紙變成自己專業可用的圖紙，各專業圖紙準確對接是對工程進度非常重要的。已往的設計方法只要專業對接都需要各專業重新布圖，許多設計時間浪費在各專業交接上。

二、參數化設計的劣勢

1.社會、文化因素。參數化設計思想并不遵守上千年以來人們習以為常的對稱性、中心性的欣賞規律，其理論根源剛好與之相反——遵循的是復雜性科學和后現代思潮中的后解構主義哲學，正因為這樣，設計出的項目常常與大部分人的欣賞水平不太一樣。這在國內的體現更加明顯，現在中國正在快速發展經濟，在自然科學方面獲得了飛速的發展，但在社會科學領域仍然落后，人們的思想境界也存在一定的不足，對新的哲學思想及學說接受也不深入。很多城市基本上都模仿歐式建筑風格紛紛懷舊，甲方對建筑認識還停留在“歐式=羅馬柱”、“中式=大屋頂”的建筑符號層面。

對建筑師而言，中國建筑業尚未經歷過真正的現代主義，而目前提拔出的建筑師只能說是在當代的思想下進行創作，對后現代理論的探索仍處在模仿的狀態實踐就更屈指可數了[16]。此外，中國的參數化設計研究多半是一些優秀的建筑師從國外帶來的，許多人不理解其理論背景、思想基礎所以不容易接受。建筑師們尚且如此，人民群眾的接受程度也就可想而之。正是在這樣的社會和文化條件下，參數化設計要想被社會真正認可還需要很長的一段時間。

2.技術因素。參數化設計在技術上有兩方面制約：（1）在建筑設計范疇，運用在一些小型的建筑或景觀小品上參數化設計的使用是相對成熟的，而對于一些復雜的大型建筑而言，它比小型建筑的約束條件要高很多，建立參數模型就比較麻煩，其轉換條件也相當復雜，建模初期這對建筑師和程序員都是很頭疼的。（2）是指一個項目從概念階段到實施階段的技術，這些技術包括施工技術，材料加工技術等等。即使有數控機床技術，但也局限于一些小尺度的構建加工。國內的施工很多情況是人工進行建筑構建的加工的，其準確度和效率有時達不到設計的要求。

3.經濟因素。經濟原因是參數化設計落成過程中最大的約束條件，參數化設計作品一般會比傳統的建筑項目造價高出幾倍乃至十幾倍，一般情況下，甲方即使接受了先進的設計理念，但也無法接受高昂的預算。例如中鋼天津響螺灣項目由于資金原因在花費了2億元挖完基坑工程后被迫停工。這主要原因是由于，參數化設計所需的構件并不像傳統建筑那般大量重復，它強調漸變、流線型，因此構建類型、生產精確度要求相對比較高，所有構建都需要依次加工，這不僅花費大量的人力物力、而且需要先進的加工技術所支持，這些沒有經濟的支持是沒有辦法進行的。鳥巢最開始的設計預算為40億，大量縮減到30億，用鋼量達5萬噸安裝時需要7000名工人來完成。

三、結語

參數化設計的優勢是顯著的，但制約因素也是多方面的，主要是由于參數化設計當前仍然很不成熟，歸根到底還是新銳的設計技術，也正是因為這種不成熟性、開拓性才會讓越來越多的建筑師為之癡迷，也會是其引領將來建筑設計的趨勢。

參考文獻：

[1] 劉艷，鄭添，曹光榮. 參數化設計的優勢與劣勢研究[J]. 城市建設理論研究，2012（9）：13-15.