孫 澄 韓昀松
由概念草圖到物理模型的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)探索*
孫 澄 韓昀松
公眾審美日趨多元,非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)日漸增多。文章旨在探索非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)由設(shè)計(jì)草圖到數(shù)字模型再到物理模型的工作過程,為相關(guān)研究與工程實(shí)踐提供參考。首先闡釋了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)創(chuàng)作背景,歸納已有研究成果;再結(jié)合設(shè)計(jì)條件,提出非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)概念;然后根據(jù)設(shè)計(jì)概念,應(yīng)用Revit建立數(shù)字模型,展開非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面劃分;最后應(yīng)用激光切割設(shè)備完成非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面數(shù)控建造,建構(gòu)物理模型。實(shí)踐結(jié)果表明:非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面網(wǎng)格劃分形式對曲面平滑程度有顯著影響,參數(shù)化建模與數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用有效提升了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)效率和建造精度。因此,設(shè)計(jì)者應(yīng)在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)與建造過程中引入?yún)?shù)化建模和數(shù)控加工技術(shù),并通過調(diào)整曲面劃分網(wǎng)格優(yōu)化非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)的平滑度。
非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài);案例實(shí)踐;數(shù)控建造;曲面優(yōu)化
建筑形態(tài)不僅是建筑空間與外部環(huán)境的交互界面,還是建筑審美與文脈傳承的物化體現(xiàn)。從文藝復(fù)興、巴洛克風(fēng)格、新古典主義建筑到20世紀(jì)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代主義建筑,再到21世紀(jì)迅速興起的數(shù)字建筑,建筑形態(tài)無不受到公眾審美意識的影響和驅(qū)動(dòng)??梢?,建筑形態(tài)是建筑風(fēng)格變化最直觀的表達(dá)。近年來,德勒茲哲學(xué)思想的傳播和復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展促發(fā)了公眾審美意識的多元化衍生。全球化與可持續(xù)發(fā)展也不斷引導(dǎo)公眾關(guān)注環(huán)境、關(guān)注自然。自然環(huán)境中的復(fù)雜幾何形態(tài)之美日漸受到公眾歡迎。傳統(tǒng)的方盒子、國際式建筑已難以充分調(diào)動(dòng)起公眾的審美興致,而效法自然形態(tài),具備自然曲面特征的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)(non-standard building form)日漸受到關(guān)注,而且近年來的大型公共建筑項(xiàng)目競賽結(jié)果已印證了這一推論??梢?,公眾審美意識的演化正推動(dòng)著建筑師突破笛卡爾坐標(biāo)系的限制,展開更加靈活、自由的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)創(chuàng)作。
圖1 M Turrin 生成的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)[3]Fig.1 the non-standard building form generated by M Turrin
圖2 聯(lián)合設(shè)計(jì)工坊生成的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)Fig.2 the non-standard building form generated in the workshop
同時(shí),建筑數(shù)字化設(shè)計(jì)與數(shù)控建造技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計(jì)者展開非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)與建造提供了技術(shù)支持。近年來,Rhinoceros、Autodesk Revit等建模工具有效提升了建筑師在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)過程中的建模能力和復(fù)合信息管理水平。在公眾審美意識和數(shù)字技術(shù)的共同推動(dòng)下,非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)作為數(shù)字化語境下的建筑形態(tài)設(shè)計(jì)語匯被愈發(fā)廣泛地應(yīng)用于大跨體育建筑、觀演建筑和博覽建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,對其的研究與實(shí)踐日漸增多。
非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)是數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的時(shí)代產(chǎn)物,它泛指借助數(shù)字技術(shù)突破標(biāo)準(zhǔn)建筑界面正交關(guān)系,包含自由曲面和不規(guī)則形態(tài)界面的一類建筑形態(tài)。近年來,國內(nèi)外學(xué)者對非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)展開了廣泛研究。N. Leach受自然界中生物復(fù)雜幾何形態(tài)啟發(fā),闡釋了數(shù)字視野下的建筑形態(tài)演化趨向特征,探討了材料的性能和在過程思維影響下的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)[1]。I. Vizotto探索了大跨度屋面非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)殼面生成的設(shè)計(jì)方法[2]。M. Turrin以結(jié)構(gòu)性能和日照得熱為形態(tài)生成驅(qū)動(dòng)力,展開了大跨度非標(biāo)準(zhǔn)屋面形態(tài)設(shè)計(jì),結(jié)果表明,引入?yún)?shù)化建模技術(shù)能夠明顯改善非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)效率[3](圖1)。Hyperbody研究組應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)與建筑性能模擬工具,分別從環(huán)境性能引導(dǎo)建筑形態(tài)生成和圍護(hù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)字化定制兩方面展開了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)研究,并與哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院展開了基于風(fēng)環(huán)境模擬數(shù)據(jù)的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)生成設(shè)計(jì)研究[4](圖2)。J. Jeong-Tak建立了適用于設(shè)計(jì)前期的非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量和日照得熱量預(yù)測模型[5]。G. Caruso 基于非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)曲率變化自由的特點(diǎn),提出了日照得熱考慮下的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)找形方法[6]。M. Donofrio探索了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化找形方法[7]。
李飚基于復(fù)雜性理論,系統(tǒng)討論了基于復(fù)雜系統(tǒng)的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)生成設(shè)計(jì)方法[8]。徐衛(wèi)國結(jié)合L系統(tǒng)、維諾圖解、蟻群算法和分形理論,展開了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)生成設(shè)計(jì)研究,其團(tuán)隊(duì)旨在將算法與建筑設(shè)計(jì)語匯融合,并將其應(yīng)用于非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)創(chuàng)作[9-10]。袁烽基于結(jié)構(gòu)性能考慮,展開了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)生成設(shè)計(jì)研究[11]。孫澄宇探索了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面表皮建造中的平面擬合方法[12]。綜上所述,已有研究從理論與實(shí)踐兩方面展開了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)研究,其研究內(nèi)容覆蓋了建筑能耗、結(jié)構(gòu)性能、物理環(huán)境品質(zhì)等多個(gè)領(lǐng)域。
本文旨在結(jié)合某非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,展開從概念設(shè)計(jì)到數(shù)字模型再到數(shù)控建造物理模型的實(shí)踐過程。研究將首先闡釋非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)概念設(shè)計(jì)過程,進(jìn)一步在Autodesk Revit平臺中建構(gòu)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型,結(jié)合審美需求與數(shù)控建造要求,調(diào)整非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài),進(jìn)行三維曲面網(wǎng)格化,優(yōu)化建筑形態(tài)曲面網(wǎng)格平滑度,最后應(yīng)用數(shù)控設(shè)備建構(gòu)物理模型。
研究將結(jié)合某虛擬項(xiàng)目,探索由概念設(shè)計(jì)到數(shù)字模型再到物理模型的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)過程。為充分發(fā)揮建筑形態(tài)設(shè)計(jì)自由度,該虛擬項(xiàng)目無特定功能要求,僅規(guī)定最終建筑形態(tài)為長18 m、寬12 m的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài),預(yù)期成果為1∶20的物理模型。研究將首先展開概念設(shè)計(jì),隨后結(jié)合設(shè)計(jì)概念建立非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型,并應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)對非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)進(jìn)行優(yōu)化,最后應(yīng)用數(shù)控加工方法建構(gòu)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)物理模型。本節(jié)將闡釋實(shí)踐中非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)的概念設(shè)計(jì)過程。
研究在概念設(shè)計(jì)中要求建筑形態(tài)具備自由曲線特征,從而在后續(xù)計(jì)算機(jī)建模與數(shù)控建造實(shí)踐中探索非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)的構(gòu)建過程。在概念設(shè)計(jì)過程中,研究提出“山脊起伏”和“漣漪擴(kuò)散”兩項(xiàng)設(shè)計(jì)概念。“山脊起伏”概念受到中國傳統(tǒng)山水畫啟發(fā),希望從畫作中提取山脈輪廓邊緣作為非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)控制曲線(圖3)。“漣漪擴(kuò)散”概念則受到水體漣漪形態(tài)啟發(fā),希望以規(guī)律化的波形變化隱喻水體的漣漪形態(tài)。最終,研究選擇“漣漪擴(kuò)散”設(shè)計(jì)概念進(jìn)行深化發(fā)展。
研究以漣漪形態(tài)為切入點(diǎn),力圖通過非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面來隱喻起伏波動(dòng)的漣漪形態(tài)。在建筑形態(tài)剖面等距離設(shè)定若干起伏錨點(diǎn)(圖4),通過調(diào)整錨點(diǎn)高度營造漣漪由近及遠(yuǎn)起伏波動(dòng)的造型意向。研究采取等距方式設(shè)定錨點(diǎn)是基于以下三方面原因:首先,等距設(shè)定的錨點(diǎn)在形態(tài)曲面設(shè)計(jì)中更利于保證非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面的連續(xù)性和平滑性;其次,等距設(shè)定的錨點(diǎn)也便于梁柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的均勻分布,有助于非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)結(jié)構(gòu)性能的改善;最后,等距分布的錨點(diǎn)便于設(shè)計(jì)者控制非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)曲面所圍護(hù)的建筑空間,有利于建筑空間的均勻分布。
圖3 “山脊起伏”概念示意Fig.3 the concept of “ridge fluctuation”
圖4 實(shí)踐中設(shè)定的錨點(diǎn)Fig.4 the anchor set in the practice
在預(yù)定錨點(diǎn)的起伏變化下,由近及遠(yuǎn)逐漸散開的漣漪形態(tài)初步形成。研究在等距同心圓中截取與基地長寬比對應(yīng)的矩形區(qū)域作為非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面邊界(圖5)??紤]到后續(xù)1:20的物理模型數(shù)控建造要求,研究截取了寬度為600 mm,長度為900 mm的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面展開深化,建立數(shù)字模型,并展開數(shù)控建造,建立物理模型。
研究應(yīng)用Autodesk Revit工具建構(gòu)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型。實(shí)際上,相比Autodesk Revit平臺,Grasshopper和Rhinoceros工具因采用了NURBS曲面算法更適于非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面設(shè)計(jì)與建模[13]。研究選擇Autodesk Revit工具作為實(shí)踐中的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型建構(gòu)工具,主要原因是相比同類軟件工具,Autodesk Revit具備更強(qiáng)的建筑信息建模(building information modeling)能力。Revit平臺憑借復(fù)雜的“族”設(shè)置,在建筑模型復(fù)合信息集成方面更具優(yōu)勢[14]。同時(shí),基于Autodesk Revit平臺的可視化編程工具Dynamo也日漸完善[15],且Autodesk Revit平臺中的體量建構(gòu)功能也具備多樣化的幾何形態(tài)建模工具。因此,本文采用Autodesk Revit平臺建構(gòu)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面。
結(jié)合概念設(shè)計(jì)成果,研究應(yīng)用Autodesk Revit平臺,以體量建模方式建立了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型(圖6)。建模過程不僅建立了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)三維圖形,還建立了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面參數(shù)的約束關(guān)系。實(shí)踐中,非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面的錨點(diǎn)起伏高度受高程參數(shù)控制,建筑師能夠通過調(diào)整建筑形態(tài)中的錨點(diǎn)高度參數(shù)改變非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)的起伏程度(圖7),而無需重復(fù)建模。相比應(yīng)用傳統(tǒng)人機(jī)交互建模方法進(jìn)行的建筑形態(tài)調(diào)整,基于參數(shù)控制的形態(tài)調(diào)整在設(shè)計(jì)方案推敲過程中效率更高,且支持建筑師對非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)進(jìn)行精確調(diào)整。
完成非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面調(diào)整后,研究對建筑形態(tài)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,即將連續(xù)的建筑形態(tài)曲面分割為若干平面網(wǎng)格,從而實(shí)現(xiàn)由三維非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)曲面到二維平面網(wǎng)格的降維過程,以便應(yīng)用數(shù)控切割設(shè)備進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)曲面物理模型建構(gòu)。非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面網(wǎng)格化的關(guān)鍵問題在于如何以平板曲面保持非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)曲面的平滑性和連續(xù)性。網(wǎng)格劃分方式和網(wǎng)格控制線間距均對非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面的平滑性和連續(xù)性有顯著影響。
研究首先應(yīng)用同心圓控制線和建筑形態(tài)寬度方向控制線將非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面劃分為四邊形面板;下一步,為提升非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)曲面網(wǎng)格的平滑性和連續(xù)性,再以對角線方式將前述步驟分割出的四邊形面板進(jìn)一步劃分為2塊三角形面板(圖8),并對各面板進(jìn)行編號。最后,研究將非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)網(wǎng)格輸出為數(shù)控切割加工文件,展開數(shù)控切割制造,構(gòu)建非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)物理模型。
研究基于Autodesk Revit模型輸出非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)控加工文件,應(yīng)用激光切割機(jī)對薄木板進(jìn)行數(shù)控切割,完成非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)面板數(shù)控建造,并根據(jù)各非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)面板的序號進(jìn)行裝配。研究所選取的建構(gòu)材料雖然不是金屬板等常規(guī)建筑材料,但是其加工與裝配過程與常規(guī)建材具有技術(shù)共性,也需要解決三維建筑形態(tài)曲面降維、非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)單元序號編輯和裝配定位等技術(shù)問題,因而對相關(guān)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)踐具有參考價(jià)值。
在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)結(jié)構(gòu)方面,研究未采用梁柱體系支撐非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面,而是根據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)起伏趨勢,以拱結(jié)構(gòu)為原型設(shè)計(jì)了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)支撐結(jié)構(gòu)(圖9)。通過拱形結(jié)構(gòu)的尺度變化來適應(yīng)非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面的起伏趨勢,最終建構(gòu)完成的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面如圖10所示。
圖5 實(shí)踐中的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)概念設(shè)計(jì)Fig.5 the non-standard building form concept design in practice
圖6 實(shí)踐中建立的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型Fig.6 the non-standard building form digital model developed in practice
圖7 參數(shù)調(diào)整與建筑形態(tài)起伏控制Fig.7 the edit of parameters and the building form control
圖8 實(shí)踐中非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面的網(wǎng)格化過程Fig.8 the meshing process of non-standard building form in practice
圖9 非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)支撐結(jié)構(gòu)物理模型Fig.9 the non-standard building form structure physical model
圖10 裝配后的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)物理模型Fig.10 the fixed non-standard building form physical model
本文提出,公眾審美意識的多元化衍生和建筑形態(tài)建模工具的信息化發(fā)展推動(dòng)了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)的設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐,歸納了非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究現(xiàn)狀。進(jìn)而,研究展開了由概念草圖到數(shù)字模型再到物理模型的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)踐。
實(shí)踐表明:建筑師通過建立非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)參量間的參數(shù)約束關(guān)系,能夠精確調(diào)整非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài),相比傳統(tǒng)人機(jī)交互建模方式,參數(shù)化建模方法效率更高。因此,在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)者應(yīng)積極采用參數(shù)化建模方法與技術(shù)來提高非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)的設(shè)計(jì)效率與精度。同時(shí),數(shù)字模型的曲面網(wǎng)格化分隔也表明非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)曲面的平滑度和連續(xù)性受到曲面劃分網(wǎng)格的形式和尺度的影響。因此,在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)控加工前,設(shè)計(jì)者應(yīng)謹(jǐn)慎選擇網(wǎng)格形式和尺度。最后,數(shù)控加工過程也說明,在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)字模型建構(gòu)中應(yīng)考慮材料厚度的影響。研究在Autodesk Revit模型中所建構(gòu)的數(shù)字模型未考慮材料厚度,造成數(shù)控加工生成的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)面板在裝配過程中無法做到完全無縫拼接,導(dǎo)致物理模型存在縫隙,這說明在非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)控加工過程中需要綜合考慮幾何、材料和構(gòu)造方式的影響,也從側(cè)面反映出建筑復(fù)合信息集成對于非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)的重要作用和意義。
本文所展示的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)數(shù)控建造過程將為其他非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)與建造工作提供參考,在概念設(shè)計(jì)、數(shù)字模型建立和曲面網(wǎng)格劃分方面尤其具有參考價(jià)值。限于時(shí)間和資源,研究僅建構(gòu)了1∶20的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)物理模型,且所采用的建構(gòu)材料較為理想化,與實(shí)際建造過程還有一定差距。在后續(xù)研究中,將進(jìn)一步拓展相關(guān)內(nèi)容,并展開常規(guī)材料下的數(shù)控建造實(shí)踐。
[1] LEACH N. Digital morphogenesis[J]. Architectural Design, 2009, 79(01): 32-37.
[2] VIZOTTO I. Computational generation of free-form shells in architectural design and civil engineering[J]. Automation in Construction, 2010, 19(08): 1087-1105.
[3] TURRIN M, BUELOW P, KILIAN A, et al. Performative Skins for Passive Climatic Comfort[J]. Automation in Construction, 2012, 22(04): 36-50.
[4] 孫澄, 韓昀松, 姜宏國. 數(shù)字語境下建筑與環(huán)境互動(dòng)設(shè)計(jì)探究[J]. 新建筑, 2013(04): 32-35.
[5] JEONG-TAK J, JAE-WEO J. Thermal characteristic prediction models for a free-form building in various climate zones[J]. Energy, 2013, 50(02): 468-476.
[6] CARUSO G, FANTOZZI F, LECCESE F. Optimal theoretical building form to minimize direct solar irradiation[J]. Solar Energy, 2013, 97(11): 128-137.
[7] DONOFRIO M. Topology optimization and advanced manufacturing as a means for the design of sustainable building components[J]. Procedia Engineering. 2016, 145: 638-645.
[8] 李飚. 基于復(fù)雜系統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)生成方法研究[D]. 南京: 東南大學(xué), 2008: 79-90.
[9] 王風(fēng)濤. 基于高級幾何學(xué)復(fù)雜建筑形體的生成及建造研究[D]. 北京:清華大學(xué), 2014: 94-122.
[10] 林秋達(dá). 基于分形理論的建筑形態(tài)生成[D]. 北京: 清華大學(xué), 2014: 102-121.
[11] 袁烽. 數(shù)字化結(jié)構(gòu)性能生形研究[J]. 西部人居環(huán)境學(xué)刊, 2014, 29(06): 6-12.
[12] 孫澄宇, 呂俊超. 掌控曲面表皮建造中的平面擬合[J]. 城市建筑, 2011(09): 39-41.
[13] SHI X, YANG W J. Performancedriven architectural design and optimization technique from a perspective of architects[J]. Automation in Construction, 2013, 32(07): 125-135.
[14] 陸蕾. 基于Revit Architecture“族的方法”的自由建筑形態(tài)參數(shù)化建模初探[J].建筑與文化, 2011(03): 102-103.
[15] RAHMANI ASL M, ZARRINMEHR S, BERGIN M, et al. BPOpt: A framework for BIM-based performance optimization[J]. Energy and Buildings, 2015, 108(12): 401-412.
圖片來源:
圖1:Turrin M, Buelow P, Kilian A, et al. Performative Skins for Passive Climatic Comfort[J]. Automation in Construction, 2012, 22(04): 36-50.
圖2、圖4-10:作者繪制
圖3:作者拍攝繪制
Exploration on Non-Standard Building Form Design from Conceptual Sketch to Physical Model
SUN Cheng, HAN Yunsong
With the diversified development of populace’s aesthetic, non-standard building form gradually gains popularity. The paper aims to explore the working process of nonstandard building form from design sketches to digital model and physical model, which provides reference for related studies and engineering practices. The paper first demonstrates the creation background of non-standard building form, and reviews the related works. Then, the paper proposes the design concept of the non-standard building form based on the design conditions. Furthermore, the study adopts digital model built in Revit to divide non-standard building form surface and completed physical modeling using laser machine cutting. The practice results show that the non-standard building form surface mesh have prominent effect on the smoothing level of form surface, and parametric modeling could efficiently promote the design efficiency and construction precision of non-standard building form. Hence, the designers should use parametric modeling and numerical control processing techniques in nonstandard building form design, and improve the smoothness of the non-standard building form through editing the mesh division.
Non-standard Building Form; Case Study; Numerical Control Construction; Surface Optimization
TU201.4
B
2095-6304(2016)06-0019-04
10.13791/j.cnki.hsfwest.20160604
2016-08-21
(編輯:袁李姝)
* 黑龍江省杰出青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016JC008)
孫 澄: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院,教授,suncheng@hit.edu.cn
韓昀松:哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院,講師
孫澄, 韓昀松. 由概念草圖到物理模型的非標(biāo)準(zhǔn)建筑形態(tài)設(shè)計(jì)探索[J]. 西部人居環(huán)境學(xué)刊, 2016, 31(06): 19-22.