参数化设计—设计理念与工具的革命

　　日前，导演王小帅在北京798艺术区策划导演了一场绚丽表演，聚焦了艺术界的目光。在这场以“数字意境”为主题的开幕式上，他综合运用了多媒体影像、时装、行为艺术及舞蹈等多种艺术手段，集中表现了参数化非线性设计技术在众多领域的应用潜力。事实上，这正是“数字现实——参数化非线性建筑设计高峰论坛暨展览”的开幕式。

　　作为国际青年建筑师和学生作品建筑展的重要组成部分，这场由清华大学建筑学院、《城市·环境·设计》杂志社联合主办的学术论坛集合了众多国内外研究参数化设计的知名建筑师，他们以具体案例为出发点，从设计生成、技术工具及实际建造的角度，围绕“数字现实”进行了深入的交流。展览集中展示了28所国际著名建筑院校的学生作品以及54个来自世界各地极具潜力的建筑师事务所的建筑作品。

　　什么是参数化设计

　　论坛及展览吸引了200多位建筑师、软件工程师及高等院校师生，不少青年建筑师纷纷表示出对参数化设计这一理念的浓厚兴趣。然而，究竟什么是参数化设计？

　　清华大学建筑设计研究所所长徐卫国做出了解释：计算机参数化设计实际上就是要找到一种关系或称规则，用这一关系或规则来模拟影响建筑设计的某些主要因素表现出的行为或现象（这里把影响建筑设计的因素看作参 变量或参数），进而用计算机语言描述关系或规则，形成软件参数模型，然后通过软件技术输入参量及变量数据信息并转化成图形，这个图形就是设计的雏形。在这个雏形的基础上，还可以根据其他因素的影响进行不断调整，得到更高程度上满足要求的设计结果。

　　另一种更为通俗的语言将参数化设计的核心思想归纳为：把建筑设计的全部要素变成某个函数变量，通过改变函数或改变算法，使人们能获得不同的建筑设计方案。参会的建筑师告诉记者，建筑“功能空间”的组合方法是无穷的，借助各种参数化设计软件，建筑师可以在符合空间逻辑关系的条件下，得到多种答案。计算机软件延伸了人们的思维，使建筑师拥有更多选择的可能。

　　不仅仅是得出设计的雏形，参数化设计还可以帮助建筑师模拟场地内各种环境因素对建筑的影响，如地形、植物、日照、气候、景观、交通灯因素，进而不断完善设计方案。

　　伦敦Biothing建筑事务所主持建筑师AlisaAndrasek便介绍了其曼哈顿项目的数控过程。他们充分依据项目所在地的地理条件和周围环境进行设计，并在电脑上进行三维建模，对建筑方向进行调整，确定了转弯的准确位置和角度。“如果没有这样的技术，整个大楼设计出来就是非常平的，是无法实现的。但是通过运用电脑技术，可使大楼表面出现很多转换、曲折。”他表示。

　　参数化设计过程中，规则及语言、软件参数模型、参量与变量以及生成的形体都是显形可见的、科学可控的，这就与传统的设计过程中建筑师仅依靠人脑黑箱生形的不可见过程形成了巨大反差。

　　计算机参数化建筑设计代表了正在发生的一场建筑设计革命，“部分建筑师似乎已经惊喜地发现，复杂的建筑问题在新的条件下可以得到更科学更精确的解答。”徐卫国认为，作为一种前沿的建筑设计手段，参数化设计带来的不仅是技术的革新，还有非传统的创作方法和思维方式，给当今建筑的创作带来了多种潜在的可能性。

　　参数化设计在中国

　　论坛上，来自欧美的多位建筑师介绍了其在世界各地的参数化设计案例。事实上，全球范围内已有大量建筑师将参数化非线性设计的理念付诸实践。然而，对于中国大量创作一线的建筑师而言，参数化非线性设计仍是一个陌生的概念，参数、虚拟图像以及如何变成现实，是建筑师们面临的课题。

　　徐卫国介绍了参数化设计在中国的发展历程。“几乎是在2004年前后，我国建筑界开始对参数化设计予以关注。但只有少数先锋建筑师比较感兴趣，并将其作为设计工具进行建筑形象的探讨。”而在此之前，在世界主要的建筑事务所以及主要的热点城市，数字技术已经开始形成了影响。

　　及至2006年，已有越来越多的人关注参数化设计，同时，建筑教育领域开始大范围地教授数字技术，更多建筑师开始使用数字工具进行设计。当年的北京建筑双年展还展示了6个通过数控设备建造出来的建筑装置。由此，业界对参数化设计的关注开始深入到如何用数字设备进行数字设计作品的实施、构建的加工及进行建造的层面。

　　2008年，更多的建筑院校学生参与进来，并与众多建筑师事务所一起，一方面对建筑的非物质层面进行探索，另一方面研究利用数控工具建造数字化设计的作品。“数字建构”成为关键词，既强调了建筑设计要在计算机条件下进行形象建构，还提出更要用实际的数控工具来进行建造。

　　可见，近年来，参数化设计在建筑界越来越受到认可，及至2010年，参数化设计的概念更为普及。

　　北京市建筑设计研究院执行总建筑师邵韦平作为中方代表介绍了其在凤凰卫视北京传媒中心项目中的参数化实践。

　　基于项目所在的商务地段和周边优美的城市公园，设计团队初步判定做一个没有明显几何形状的建筑，并最终确定采用默比乌斯模型作为建筑形态。基本雏形确定后，通过利用参数化设置，设计团队获得了很多通过常规思维无法实现的空间。而更重要的是，通过数字化手段进行三维建模后，他们对整个场地风向和日照阴影等因素的季节变化情况进行了深入分析，确保了建筑的可行性与环境的可持续性。

　　不仅如此，数字化技术还带来了整体建造效率与精确度的提升。邵伟平介绍，由于项目较为复杂，为了提高效率，设计团队对所有机电的管线也进行了三维控制，这就使得所有的机电安装都变得更加顺畅，并且降低了风险。

　　而从团队设置来说，数字化技术也带来了不小的改变。“以往我们就是把项目分成基本的专业，而这一次，我们需要一个很强大的数字团队，包括对熟悉数字化技术的建筑师以及专长于几何、计算机算法的专业人员等。”邵伟平介绍。

　　项目的亲身实践，使邵伟平看到了数字化在未来设计中的前景：“数字化还有很多挑战，但无论有什么困难，这肯定是未来的总体发展方向。”