基于河南创意产业的建筑参数化设计应用研究

靳鸽?崔晓甜

摘 要：随着“数控时代”的来临，人们愈发离不开数字技术的应用，而设计与生活、艺术与文化中也都将找寻到“参数化”的身影。参数化设计是一种借助计算机运算能力来解决客观设计问题的工作方法，参数化是一种新的设计思维方式。因此，主要探讨了“参数化”数字技术革新在建筑设计的深入与反映，并借助案例分析有助于河南省建筑设计师探讨数字建筑的成形方式，用数字化手段实现建筑创新设计。

关键词：参数化；创新设计；地域性符号

基金项目：2014年河南省科技厅软科学研究项目《河南省创意产业中参数化艺术设计应用研究》（项目编号：142400411298）；2015年河南省社科联、省经团联课题调研项目《基于参数化艺术设计的河南省“非遗”文化传承与创新》（SKL-2015-1660）。

全世界创意经济收益高达数百亿元，增长迅猛，尤以美、英等欧美国家为先，而目前我国还处于发展初期，亟需各省找出一条适合省情的发展道路。在中国，参数化艺术设计是正在发展中的创意产业，在文化创意产业新一轮的竞争中应当捷足先行，有所作为。随着“数字化时代”的来临，人们越来越离不开数字技术的应用。国内外的一些前卫设计师正在将软件与人的智慧进行完美结合，将以程序语言为基础的参数驱动技术辅助设计应用于新时代的艺术作品，并结合用户的参与及体验，通过计算机和工艺的互动，创作出与用户有感情联系的数字化物品以及前所未有的建筑形象和空间体验。而河南省参数化技术与建筑设计结合发展尚处于起步阶段，与京、沪、粤等数字艺术创意产业发达地区相比，仍有相当大的差距。

一、河南省创意产业中建筑参数化设计应用的意义

通过计算机编程技术融入建筑艺术设计的数学演化，运用几何规律、算法逻辑、编程设计等参数化思维方式作为设计的原动力，结合河南省文化建筑中特色传统艺术及文化资源，剖析现代艺术，使参数化技术跨界新领域，并有助于我省设计师探讨非物质文化遗产的数字物体成形方式和数字化表现平台，用数字化手段实现建筑的创新设计，研究目标是归纳出参数化艺术设计的创意思维应用又能得到文化产业创新发展的方式途径。这个概念应用于河南省创意产业开发中，使建筑文化、艺术资源与最新数字技术融会重塑，以创作、创新为根本手段，建立河南省新的生产和消费方式，产生新的产业群落，培育新的消费人群，以高端技术带动河南省传统文化艺术实现数字化更新换代，提升河南城市建筑形象，提高河南发展的核心竞争力。

参数化是一种借助计算机运算能力来解决客观设计问题的工作方法，与传统的绘图软件相比，参数化设计是一种全新的理念和技术。美国、英国、荷兰等知名国际设计事务所及艺术院校都已站在参数化设计的前沿阵地，而我国目前虽个别建筑师及家具设计师在参数化设计先锋中占有一席之位，但缺乏专门的技术设计部门和机构，用“代码”做设计这个概念还不普及，作为河南省设计师仍需努力。

二、建筑设计与参数化技术结合的优势

与传统的绘画或雕塑艺术不同，设计是需要落地实践的一门学科。虽然在设计之初仍需要设计者运用感性的思维充分发挥其想象力和创造力，但之后更需要的是理性的思维。如何才能做到既保留设计之初的美感，又能通过各种物质技术手段完成实施，使其不出问题，这就需要详尽的数据作为支撑，才能得以实现。

古代，无论是在东方或是西方，宏伟的建筑往往依靠的是“土木工程大师”个人的经验和知识，耗时数十年甚至数百年才得以完成。他们通常身兼多职，既要完成项目的视觉设计工作，同时也是建筑的结构设计者和现场负责人。现代，物质和精神文明日益进步使人们不断对建筑提出了更高的要求。建筑的复杂性与多样性导致了专业的细分，完成设计除了土木工程的专业以外，还需要多个相关专业进行密切配合才能实践。

参数化设计使设计师从不断修改图纸的苦海中解脱出来，设计的精准度却因使用工具的改变大幅提高；而三维建模软件的应用也使得建筑空间形式更加丰富，通过计算机图形世界的复杂几何形式也被创造出来了。

例如国家游泳中心，又名“水立方”，是为迎接2008年北京奥运会而兴建的比赛场馆。“水立方”的设计灵感来自于肥皂泡泡以及有机细胞天然图案的形成。由于设计人员应用了BIM技术，使设计人员摆脱了以往设计中线形造型的束缚，使用Bentley Structural和Microstation TriForma制作一个3D细胞阵列，然后为建筑作造型。由于该技术具有工作效率高，便于修改，工作强度小等优势，在较短的时间内完成如此复杂的几何图形的设计以及相关的文档，他们赢得了2005年美国建筑史学会（AIA）颁发的“建筑信息模型奖”。

在参数化没有进入设计领域时，大多数设计师所作的方案及项目都无法摆脱直线构造的影子。如果没有参数化的介入，对于如此密集的图形变化根本是无法想象的，这就是参数化带给设计师的启发。

此外，在传统的二维设计中，平立剖面往往是由不同人员分开制作完成。画剖面的时候，要与平面图进行精准对位才能把一个剖面图画出来。当建筑空间复杂，层数很多时，就非常耗费工作者的精力并且容易出现错误。最可怕的是当所有的图纸画的差不多了，突然平面中的某个数据改了，还得花大量时间重新对位修改剖面，同时相关设计参数都会像多米诺骨牌一样受到牵连，产生连锁反应，以至于最终结果是所有图纸都得改。但是，在Revit中，参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档任何部分的更改能自动反映到其他视图的位置，引起关联变更。所有的二维图纸与三维模型都紧密关联，模型的任何地方发生修改，所有图纸全部立即自动更新，这样做就把设计师从反复修改图纸错误的煎熬中解脱出来，使其能够更加投入到创新设计中。例如在敦煌莫高窟游客中心设计案例中，由于曲面屋顶的变化丰富，在任意一处的剖面都不一样，事先也不能完全确定需要剖切的位置，因此将参数化应用在设计方案中，通过参数化的关联功能和即时显示的特性，能够非常好地获得令人满意的设计效果。

三、河南省建筑创新中参数化设计应用的价值

中原文化博大精深，从不可再生的物质文化遗产到非物质文化遗产，均具有深厚的文化底蕴和独特的艺术面貌，如：以老子、庄子为代表的名人文化；以嵩岳塔、康百万庄园等为代表的中原建筑文化；以夏、商、周、唐、宋为代表的中原历史文化等。

然而，建筑创意设计在河南正如其所处的地理位置那样，中规中矩。在设计创新的道路上河南一直处于保守、封闭、缓慢的状态中。对于河南悠久的历史文化和鲜明的民间建筑艺术形象无动于衷，或是形而上学地进行一些所谓的创新设计，换汤不换药。陈旧的设计手法、落后的艺术形式不能满足当代人的审美需求，在逐渐被淘汰的过程中，最令人痛心地就是地域性特色的渐渐消逝，找不到能够被大众认可新形式、新面貌。

河南省建筑创新设计与参数化设计技术结合，一方面在于为参数化技术提供艺术灵感和空间，为艺术的创新发展提供技术的支撑和实现途径，从而推动我省数字化艺术的创新与发展，为我省未来基于理性和数字分析的参数化高科技艺术设计进行补充，具有理论意义。另一方面，在参数化艺术设计的形式源于逻辑规律、结构形态空间关联设计等理论支持下，培养开发设计师及受众者的参数化思维，揭示一些设计领域中未被前人所发现的新视野。

在发展河南创意设计产业中将这些特有的地域文化资源与现代经济技术相融合，以文化特色支撑起河南创意设计产业的特点，是发展具有核心竞争力的创意设计产业的必由之路。

四、参数化在河南建筑创新设计中的应用实例

参数化正如火如荼地应用在各个设计领域，作为一种全新的设计载体，它也具有文化传承的重要意义。如《考工记》、《园冶》、《营造法式》、《天工开物》等书籍中所记载的工艺品、建筑、园林等的艺术形式、施工规范、设计规律等，是在参数化诞生之前已经存在的一些关于规则或数据的思想描述，这些都可以为参数化设计提供依据。无论是复原传统建筑、园林还是基于此进行的新形式的研究，都具有重要的意义。

此外，参数化为设计者提供了一种全新的可能性。由于其关联、高效、可视、非线性等多个特征，使设计者可以无惧于复杂形式的困扰，大胆地提取具有鲜明特色的地域性符号作为设计元素，通过借用、解构、重构等手机手法，用先进的物质技术手段完成符号信息的提炼、演变，从而获得具有典型地域特色并适应现代审美要求的新形象。河南省创意产业中参数化与建筑设计的渗入与互融，具体包括对地域、文化、经济的研究与分析，特别是对传统建筑、文化、艺术形式及内容的提炼与归纳，以及在此基础上通过参数化的方式进行的建筑创新设计。

例如河南省广播电视塔（中原福塔）的设计与建造。中原福塔由塔座、塔身、塔楼和桅杆四个部分组成。在设计过程中，设计团队对河南省的地域性符号进行了充分的调查研究，将象征“定鼎中原”的国之重器——鼎和寓意中原福塔的传播功能的 “编铙齐鸣”的古代乐器组合编钟经过艺术加工应用于中原福塔的塔座和塔身上。从上空俯瞰电视塔像一朵盛开的梅花，寓意为花开五福，福泽中原；从地面仰视，电视塔像一尊竖立旋转向上、自然腾跃、飘逸飞舞的凝固礼花。

通过参数化技术的开发及应用将设计者的设计思想准确地表现出来，清晰地展现出中原福塔的形式美感、文化内涵、结构关系、物质材料应用和比例尺寸等，从艺术和技术角度为后期建造提供了全面的图形及数据资料。人们能够通过参数化设计明确了解该建筑的造型特点，与周边环境的关系，内部空间功能布局等设计内容，及时发现问题并通过参数化手段高效地修改问题，从而提高工作效率、节约设计资源。

五、结语

本文力图以科学的发展观，挖掘参数化在艺术设计中应用的特质、整合数字化与艺术化资源、利用参数化解放艺术表达，提升我省高科技设计发展水平，用参数化思维引领创意生活，提出契合实际的我省参数化设计在艺术设计中运用的发展构想。

参考文献：

[1]李玲.论BIM工程的应用[J].城市建设理论研究，2013（29）

[2]姜曦.谈BIM技术在建筑工程中的应用[J].山西建筑，2013（02）

[3]任向.参数化对于设计的作用[J].现代装饰（理论），2013（09）

[4]陈晅嵘.中原文化语境下的河南创意设计产业发展研究[J].包装工程，2011（18）

作者简介：

靳鸽，硕士，工作于郑州大学西亚斯国际学院，讲师。研究方向：环境艺术设计。

崔晓甜，开封市市政工程设计研究有限公司，助理工程师。研究方向：景观设计。