建筑设计数字化的应用

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据,再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型,把它们转变为一系列二进制代码,引入计算机内部进行统一处理。数字化的核心思想就是用数字化手段来处理具体目标,最大限度地利用资源,是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,使之作为工具来支持和改善人类活动和生活质量。

科学的进步,使建筑师有条件考虑用工业化的技术,通过建筑的形式来表现自然的丰富性。数字技术的介入导致多元化的大规模生产成为现实,极大改变了建筑形成的方式。

回顾20世纪末,Autocad软件为建筑设计带来了划时代的数字革命,至今数字化在建筑业、制造业等很多行业中无限荣光,数字化应用彻底改变了传统的建筑设计生产工具,如今的新生代已不知图板为何物,怎知俯首贴背、长尺横刀的艰辛。

新世纪以来,随着数字化技术在建筑领域内的快速运用,设计和建造的关系正在数字化技术的共同平台上得以重新整合。建筑师运用数字化技术进行设计,改变的不只是建筑的面貌,也包括了建造、设计方法等各种内容。

1 数字技术使建筑形式更加丰富

由于建筑本身的功能性及特殊性,建筑设计非常讲究对规则的运用,早期的建筑难以有所突破,大多方正规矩,而数字时代的建筑设计变得更加多样化,建筑师可以通过对数字模型的控制来达到既定的设计目标。

自20世纪90年代以来,建筑设计和研究上广泛出现了一种追求动态性空间和形式的运动。它挑战现有的静态自闭的建筑观念,当代建筑师已经不再认为建筑是一个为人类提供栖息的载体,相反,它变成了一个活生生的有机结构,有鲜活的主题,体现着地域文化特点,甚至融入了个人思想元素。

数字化模型的多变性及开放性,将千变万化的设计目标融合到建筑之中,使建筑显示出复杂多变的形态。如果没有数字化的应用,这类复杂建筑的形态将意味着巨大的成本和技术难度。如今的建筑师可以从容地将思维模型转化为数字模型,便捷的多角度观察建筑外观及空间构造,最大程度地实现设计理念。与数字技术相对应的自由建筑形态,成为这个时代最具特点的记忆。拉伸、扭曲、错位、折叠、非线性等均成为建筑设计中的常用词汇。

澳大利亚联邦广场的建筑师唐纳德-贝茨(DonaldL.Bates)这样解释他们的工作过程:我们相信数码工具的一个重要优势就是这些技术固有的'可视性',……使之具备更准确的尺寸或更好的可变性。只有在进行了上述程序之后,建筑的平面、剖面、立面或整体就开始浮现出来。

2 数字技术在建筑设计中的延伸

数字技术不仅可以让建筑多元化,更可以实现统计功能,可以通过数字技术细化、量化建筑,将建筑的所有细节展现出来,建筑的空间、分隔状态、门窗数量,或是梁柱构造、钢筋的数量等等,依据最新的设计软件,甚至可以计算出建筑本身的能耗,为研究发展绿色建筑提供数据支持。

即将开幕的上海世博会,德国馆就在建筑设计中采用了先进的数字技术,用封闭式建筑方式,冬天仅用太阳能、室内电器的散热以及居住者的体温即可保暖,无需暖气,夏天则利用可以制冷、降温的特殊通风装置,免去空调,这种建筑的成本高出普通建筑20%~50%,但能耗最多可降低90%。

在不断的开拓探索中,建筑设计及建造一体化的新途径正在展现在人们的面前。这种模式的发展取决于数字技术的发展,脚本、编程及参数化模型软件可以用来生成建筑设计的形体,这一非物质性过程创造了与传统迥异的建筑新形。

在今后的建筑设计中,也许会更加智能化,可以设想这样一种场景,数字技术研发人员将设计的建筑功能、指标及思路用数字技术设定为多种模式,建筑师则将某种建筑对文化、环境及应用的需求按照参数模式输入计算机后,即可产生建筑造型,也许产生的造型正是建筑师所需要的感觉,触发其设计灵感,通过对参数的修正,可以产生多种不同的建筑造型便于选择。现在很多建筑,如鸟巢、水立方、上海世博会都运用了数字技术设计的一些元素和造型,达到一种建筑与生态自然和谐之美的效果。

3 结束语

在中国建筑领域,对数字技术的应用是人们第一次面对正在高速发展中的新技术革命,这既是中国建筑学在发展中面临的巨大挑战,又蕴含着良好的机遇和更多、更新无法预测的可能性。

不久的将来,数字技术让普通人成为建筑师也成为可能。通过作品创作,可更深地探究建筑,每个人都可以利用自己独一无二的个性设计出自己的建筑作品,这样的建筑才是大众的、民族的,才是世界的。