参数化方法在景观建筑形态设计中的研究与应用

摘 要：为提高城市景观建筑形态的美学价值及设计效率，以凸显城市景观建筑的区域性特征为目的，在学习城市景观建筑参数化设计相关理论研究的基础上归纳设计原则，进而构建城市景观建筑参数化设计的思维过程。同时，归纳利用参数化方法设计的景观建筑形态的特征，从中归纳问题并找出基于参数化方法的城市景观建筑形态设计方法。

关键词：参数化方法;景观建筑形态;设计思维;Grasshopper

基金项目：本文系江苏建筑职业技术学院青年专项“参数化方法在景观建筑形态设计中的研究与应用”（JYQZ20-27）研究成果。

当前信息化技术高速发展，计算机辅助设计促进了设计表达形式的多元化发展，其中，参数化设计作为计算机辅助设计的重要内容，生成的设计更具准确性、严谨性、科学性及较强的逻辑说服能力，同时为建筑设计领域提供了更多的创作表达形式。近年来，参数化方法从建筑设计中的应用逐渐延伸到了城市景观设计领域。城市景观建筑作为景观设计的重要组成部分，具有重要的美学价值与功能性作用。在数字化时代全面到来之际，利用参数化方法探索城市景观建筑形态设计显得尤为重要。

一、参数化设计概述

参数化设计是利用计算规则把设计结果参变量化，并可将学科理论及哲学观点融入其中的一种现代化设计方式。在城市景观建筑形态设计中，参数化设计方法可以根据人文环境、自然环境及个体的活动规律等动态数据进行模拟，用来实现复杂的、异质的建筑形态表达，创造出更具科学性与合理性的城市景观，极大地提升了设计效率，提高了设计的严谨性及精准性。另外，这种方法使景观建筑形态设计拥有了更多的可能性，能有效拓宽设计师的设计思路，同时也能够满足人们更高的精神诉求。基于参数化方法的设计研究率先在国外起步，经过不断发展，已形成了较为完整的理论体系，并在20世纪80年代实现了将参数化方法应用于建筑设计。在国内，参数化设计最早应用于建筑设计领域，在城市景观建筑中的研究应用较少，起步较晚。但近几年，相关学者在理论方面有所突破，如：徐卫国在研究中揭示了参数化设计的具体算法，以及建筑形态参数生成的具体实践;李建成等在研究中指出了参数化逻辑运算算法与数字加工的建造。在应用实践方面，国内近几年也涌现出了利用参数化方法设计的城市景观建筑，例如北京銀河SOHO、北京骏豪·中央公园广场等，已成为当地的标志性建筑（图1）。

二、景观建筑概述及参数化方法在其中的应用

（一）景观建筑概述

景观建筑形态设计是一门综合性的交叉学科，理论研究涉及生态、社会、美学、心理等多方面内容，具体内容大到整体规划，小到广场、街道、景观小品及各类户外服务设施。景观建筑是景观设计中至关重要的一个部分，兼具功能性与艺术性，建筑与景观的融合度在很大程度上会对设计效果产生影响。

景观建筑按照使用功能及体量可以划分为多种类型，如：兼具形式与功能的大型景观建筑，如展馆、机场、体育馆、剧院等;主要寄托精神追求、削弱使用功能的廊架、桥体、亭子等;具有装饰性、不强调功能性的各类装饰性小品等。其中，体量较大的功能性景观建筑对城市景观具有十分重要的作用，可充分彰显城市的地域风貌。同时，城市景观中的建筑在审美方面也有突出的作用，具有特点的景观建筑往往能一下子吸引人们的注意力，进而使其对建筑的内部产生一定的联想与好奇。

（二）参数化方法在景观建筑形态设计中的应用

传统的设计方法多是在施工图纸的基础上对景观建筑的形态进行推敲，而参数化设计方法与传统方法之间存在较大差异，它是将建筑设计问题通过选择参数建立程序的方法转变为逻辑推理问题，使得景观建筑形态更具有准确性、严谨性、科学性及较强的逻辑说服能力，同时在形态上能够实现多元性与异质性。随着参数化方法在建筑设计中成功应用，其逐渐受到重视，有助于提升景观建筑形态设计质量，能为规划设计提供新的思路。

基于参数化方法设计的景观建筑能因独特的外观提升自身识别度，并增加人们对城市景观的记忆点。从20世纪50年代开始，现代主义建筑风格成为主流并逐渐影响世界建筑形态的发展，生硬的线条及千篇一律的形态让城市空间失去了特点及变化，而基于参数化方法的景观建筑形态设计使得越来越多由曲线构成的建筑形态变成可能，比如长沙梅溪湖国际文化艺术中心、大兴机场、鸟巢等，为城市风貌带来了更多的可能性（图2）。土耳其伊兹密尔歌剧院被人们称作“会流动的建筑”，因歌剧院建筑的顶部是动感的曲线造型，犹如随风而起的涟漪泛起了文化的光辉，展现了伊兹密尔的深度内涵。

三、参数化方法在景观建筑形态设计中的应用方法

首先，根据参数化设计的相关定义，通过案例分析论证参数化方法在城市景观建筑形态设计中应用的可行性，并对基于参数化方法的城市景观建筑形态设计相关理论进行概述，进一步说明参数化设计思想及其理论对景观建筑形态设计的影响。其次，以参数化理论为研究基础，结合仿生学等原理，为探究城市景观建筑形态设计与实践应用拓展思路。

（一）设计思维构建过程

研究参数化设计思维的建构过程能确保参数化设计的科学性和合理性，探索出其与城市景观建筑形态设计的关系，以此启发设计师从初始条件入手，寻找参数化设计思想与不同区域城市景观建筑形态设计的契合点，以使其更好地突破传统的设计方法，在形态与功能设计中寻找更多有内涵的内容，从中凝练出城市景观建筑参数化设计的思维构建过程。

首先，进行场地分析。通过对整个项目的前期了解，对场地进行高程分析、坡度分析、坡向分析、汇水分析，从多个角度分析、研究场地的状况。基于对数据的有效分析，设计师可以从整体控制场地的状况以及所有可变量，获得准确的信息，精确把控整个设计过程。

其次，确定设计定位。结合城市人文、地域等特点，设计出能凸显城市文化特色的景观建筑，例如徐州市可以汉文化为切入点，西安市则可以大唐文化为切入点。结合城市的自然条件，设计出更加符合自然与城市环境和谐共生的设计方案，以使城市景观建筑与当地环境、文化有更高的契合度。利用参数化辅助设计手段丰富景观建筑的设计形态，能有效激活设计创新力，增强景观体验感。

再次，设计功能分区。对于体量较大的建筑、广场、街道等，可根据景观建筑的体量、功能需求及定位，结合方案要求进行场地功能区划分。利用参数化分析方法，可使景观建筑更加准确、严谨地表现实用性。

最后，控制制作成本。要本着降低建材消耗以及精简制作工艺、加工流程的理念，使其具备消耗低、功能多、美感强的特点，从而形成与场地相融、与周围环境相协调且不失美感的景观建筑形态。

（二）景观建筑参数化设计应用

Grasshopper是Rhino软件中的一款插件。作为参数化设计常用的工具之一，其具有处理庞大数据的逻辑程序，同时具有节点模式可视化操作、实时效果呈现的特点。Grasshopper的应用原理是通过数据对场地等信息进行逻辑程序处理，对参数进行量化运算，从而形成各种不同的逻辑关系，并借助多软件，利用编程思维进行参数化设计。参数化设计方法与传统设计方法相比更具有直观性，可即时表达生成的结果，并且能够提供实时的反馈信息，可以根据数值变化使设计形态发生变化。同时，参数化逻辑的生成能够调控数据并进行及时修改，使设计过程更加高效、便捷，可操作性也更强。

根据上文阐述的设计思维构建过程，基于Grasshopper的建构方法，对城市景观建筑参数化设计的原则、设计方法进行归纳总结，分析城市景观建筑形态设计中的界面折叠、异维、连续、仿生设计和模拟地景角度等手法，以此对不同区域的城市景观建筑特征进行归纳，总结出具有地域特征的城市景观设计方法。具体实践应用如下。

基于Grasshopper，景观建筑形态设计过程可分为三部分。第一，基本形体的模型构建。根据设计场地的重点要素及功能区域划分，对设计对象进行解构，运用Graph Mapper绘制出景观亭的整体形象，确定景观建筑的基本形态。运用Grasshopper干扰运算逻辑得到干扰变化后的形态，确定景观建筑的形体走向。第二，景观建筑结构构建。通过函数进行虚拟建模，建立景观建筑的基本结构。第三，对整体形态进行调整。根据环境及功能，对景观建筑的外观进行调整。在Grasshopper建模过程中运用Graph Mapper运算器控制景观建筑的形体变化，由于Grasshopper具有可反复修改功能，所以可在景观建筑设计后期进行相应的形态调整。

（三）结合仿生形态的参数化景观建筑形态设计

参数化设计方法在景观建筑形态塑造方面有着非常显著的优势。景观建筑设计过程中要考虑诸多现实因素，并且由于时代的发展，人们对其功能、美观度的要求也越来越高，所以一些设计师将参数化方法与仿生学建筑融合，将参数化景观建筑形态的异质性、非线性特点体现得更为充分。仿生形態更多的是参照动物、花草等比较直观的形象，可利用参数化方法将其转化成景观建筑形态，以此来实现景观建筑形态的异质性、多样性，这样既能够使其与自然环境协调共生，也能够为景观建筑形态融入更多的人文情怀。同时，参数化设计理念能够更好地凸显“功能自然”，使城市景观建筑能够适应现代复杂的城市环境。这种动态的设计过程能够考虑环境与景观建筑之间各要素的关系，尊重城市生态系统的动态性。例如：四川成都麓湖的滨水绿地设计就将水作为基本形态，提取水的不同形态进行儿童乐园的设计，一方面将乐园形态与自然环境融为一体，另一方面提高了人们对于保护水环境的认知。在北京MAD事务所打造的台中会展中心中，设计团队利用层峦叠嶂的山川及山脉形态呈现出山峦迭起的景观建筑景象，使得建筑形态在与自然融为一体的同时，也传达出人与自然和谐共生的理念。因此，在参数化设计中结合城市、地域、自然等因素，对仿生形态进行合理应用，能够使景观建筑形态拥有更多的可能性。

四、结语

通过对参数化设计相关理论的概述，总结了当前参数化方法在城市景观建筑形态设计中的应用，探索出“进行场地分析—确定设计定位—设计功能分区—控制制作成本”的设计思维构建过程。之后，应用Grasshopper形成了构建基本形体模型、构建景观建筑结构、调整整体形态的设计过程，为基于参数化方法的城市景观建筑形态设计研究提供一定的理论基础。

参考文献：

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作者简介：

邢璐，硕士，江苏建筑职业技术学院艺术设计学院助教。研究方向：环境艺术设计、建筑动画技术。