建筑设计中关联参数化剖析
2016-05-14黄文耀
黄文耀
摘要：本文首先对参数化设计进行了概述，然后介绍了参数化设计系统以及在建筑发展过程中起到的作用，最后，对建筑设计中的关联参数化进行了剖析，为后期的相关建筑设计工作提供参考和借鉴。
关键词：建筑设计；关联参数化；设计剖析
中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）05—155—02
引言
我国的建筑行业发展迅速，但是随着人们生活水平的提高和商业经济的发展，对建筑功能也有了更加多样化的需求。这极大的提升了建筑设计的难度，如果还是依靠传统的设计方式完成设计图纸和设计模型，显然已经不能满足建筑行业的发展需求。计算机技术的进步促使新型设计软件的出现，为建筑的参数化设计提供了可能。因此，在对建筑设计中的关联参数化进行剖析之前，需要介绍参数化设计以及具体的应用。
1参数化设计的概述
参数化设计是基于CAD系统的一种设计方式，目前，在工业设计、建筑设计以及各种产品设计中被广泛应用。鉴于目前参数化设计在建筑工程中的应用比较广泛，本文将对其进行分析。和现在常用的CAD设计方式比较，参数化设计具有自身的应用优势和特点，方便进行模型修改以及图像表达，这样的话，就可以促进三维模型的建立和实现。在目前的建筑工程中，参数化设计主要应用于建筑整体形态和表面肌理的研究。
2参数化设计系统的介绍
参数一般可以分为两类，一类是尺寸值，它们叫做可变性参数；另一类是几何元素问的各种连续几何信息，它们是不可变参数。在参数化设计系统中，设计人员可以根据工程关系和几何管理来指定设计要求。为了使设计要求得到满足，需要考虑建筑尺寸和工程参数的初始值，并且当设计参数发生改变时，还要对这些基本关系进行维护。在参数设计系统中，设计的本质就是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，设计人员的设计意图可以通过参数化模型中建立的各种约束关系得到体现。
3参数化设计对建筑设计的影响
3.1工具的演变推动工作方式和过程的改变
设计软件的进步是参数化设计得以实现的先决条件。电脑绘图在设计中的应用已经深入到各个领域，在我国也有二十多年的发展历史，很多建筑设计师已经习惯使用CAD等软件进行绘图，而不仅仅在依靠传统的手工绘图。近些年来，设计软件得到不断的发展和更新，一方面是由于计算机技术的进步和人们强烈的探索研究精神，另一方面是建筑技术发展的需要以及建筑工程量的增多。可以说，设计工具和设计技术是相互促进的，具有互推作用。目前软件的发展已经处于从量变到质变的转化，很多强大的软件都有较为完善的计算功能和设计逻辑，这为参数化设计的诞生奠定了良好的基础。为了满足对建筑空间、形态等各个方面的综合要求，建筑行业借助机器制造行业庞大的设计功能，这就是以CATIA所代表的各类参数化建筑工程软件。利用这些软件，能够掌握功能造型建造之间的逻辑关系，然后再利用计算机技术，自动生成信息数据表格，为后期的建筑设计和施工提供极大的便利性。
3.2参数化设计在建筑设计中的位置
（1）方案设计阶段
设计人员对建筑有了整体的构想之后，就能够将设计过程中可能会面临的难题列出来，然后借助软件设定任务书，对这些问题进行整理。对问题进行进一步的分析，最终找到可行性强的设计方法和相关问题的解决方案。要想使这些东西在计算机中显示出来，就要使用脚本语言的各种参数和某些规律相对应，以数学知识中的理论为基础，把高级程序语言当做载体，从而使极端及在规定程序的设定下自动进行计算，计算过程中是分级别和分层次进行的。这样一来，就能够建立一个自功能到模型的枢纽。
参数化软件能够生成非常形象化的图形，并且可以对图形进行分类和加工，从而创造出具有外观特点独立型、视觉冲击力较强，并且有自身的数字特点和理性分析功能的建筑形象，或者是整体的结构模型。借助这些模型，可以在工程方案的招投标工作中，给投标单位更加直观化的形象感受，增强他们的投标意向。在我国很多的大型工程建筑投标过程中，都利用参数化设计模式呈现了形象化的建筑模型，大大增加了投标质量。
（2）施工图纸设计阶段
设计人员利用参数化设计软件进行关键施工部位的设计工作，利用参数化模型，建筑设计师和工程人员能够制作出二维的设计图，如果该图不符合设计需求，还可以很方便的对其进行调整，直到最终得到满意的效果。然后还可以批量打印成施工图纸，提供给施工单位。如果在实际的施工过程中，需要进行设计变更，也可以直接借助设计软件对原有的二维图进行修改，避免了人工修图的麻烦。虽然目前的建筑类型更加多样化，复杂程度也更高，但是也更加明显体现出了设计软件的作用，减轻了设计人员的工作压力。借助参数化设计可以帮助建筑师将过去不能通过人工画图实现的复杂建筑形式表现出来，并且更加有立体感和直观感。
4建筑设计中关联参数化分析
随着我国建筑行业的快速发展，对设计要求和设计质量有了更高的要求。参数化设计和算法建筑逐渐成为建筑数字化设计中最有潜力的发展领域之一。在传统建筑设计中，普遍重视建筑的实际形态和功能，属于自上而下的设计方式。而在数字化设计中，建筑的空间、功能以及建筑师对建筑的各种期望都能通过信息化模型呈现出来，并将其转译成一个个参数，利用这些参数还可以建立非形态的数理模型，而建筑的最终形态就能够通过一个抽象的结果呈现出来，这种就属于自下而上的设计。通过对建筑各个主观机能和客观机能进行参数转化，并确立设计中设计要素物体之间的关联性和相互影响的规，从而得到一个精确完整的参数模型。最后，再利用固定的算法分析对参数模型进行优化运算，实现数理化模型到形态模型的最终转化。
为了建立一个标准的参数模型，首先要对参数的定义有一个详细的了解。简单来说，参数就是一种量，可以用数学符号0或t来进行表示，该参数对系统或者函数的特定属性进行了定义。参数和变量之间存在着一定的差异性，主要在于参数定义的是系统的运作关系和特征。在几何学中，描述圆的方法有很多种：第一种是参数式（x，y）=（cost，sint），其中x和y都是t的函数，也就是参数。第二种是多项函数式，公式为x2+y2=1，这种函数又称为隐性函数，如果在变量之间无法找到明显的相依性，就不能将y表示为x的函数v=f（x）。
那么既然系统可以用参数之间的关系来进行描述，建筑作为一个复杂系统，也可以从主观参数和客观参数这两个层面出发来进行概括。在我们通常的看法中，都认为建筑是一个空间，可是当把建筑参数化之后，那么空间的本质就会变成信息。由于信息的多少可以用数量来表示，因此所有的空间信息都是可以进行度量的。受到人为因素的影响，在建筑空间中，会产生各种事件，可以运用数理供给和信息论的观点，把这些事件信息和空间的本质在描述过程中联系起来。然后用对复杂行为的分析方式对信息进行处理，于是事件同样可以用信息过程的形式来表达。
同样的道理，建筑中的一些客观性机能，比如常见的声、光、热等也可以参数化。还有光线、温度、设备等层面的物质以及使用者的行为和感知的互动都可以进行量化。只需要将不同类型建筑需要的物理环境和设施设备按照要求转化为可以量化的数据或阙值，机械设备就能够通过有/否来进行判断，然后将判断结果转化成计算机语言。
5结论
通过以上分析可以发现，参数化设计随着计算机水平的进步而诞生，给设计人员提供了很多工作上的便利，缩短了设计时间。同时，通过参数化设计形成的建筑模型，也弥补了以往设计手段中不可能实现的复杂性图形的呈现。建筑设计中的关联参数化又为建筑设计的进步提供了更多可能性，为我国建筑行业的发展提供动力。
