袁小宇 高宇波

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024)

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數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化分析★

袁小宇 高宇波

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024)

論述了建筑標(biāo)準(zhǔn)化與線性思維的關(guān)系，介紹了數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，并探討了數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，指出數(shù)字化時(shí)期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是非線性思維下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化，體現(xiàn)的是整體性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性特點(diǎn)。

建筑標(biāo)準(zhǔn)化，線性思維，數(shù)字化，參數(shù)化設(shè)計(jì)法

0 引言

建筑標(biāo)準(zhǔn)化是指在建筑領(lǐng)域制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，即對(duì)建筑設(shè)計(jì)、施工和評(píng)估等過(guò)程制定可以重復(fù)或者共有的規(guī)則。建筑標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方面，推動(dòng)了建筑工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展。規(guī)模龐大和高復(fù)雜性是現(xiàn)代建筑業(yè)的突出特點(diǎn)，建筑標(biāo)準(zhǔn)化有利于保證建筑設(shè)計(jì)、施工和評(píng)估等各個(gè)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施，減少建筑原材料的消耗，確保建筑的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)適用性。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化在全國(guó)各地迅速推進(jìn)，建筑標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展起著舉足輕重的作用。然而，互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展將我們帶入“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，數(shù)字化時(shí)期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化正顯現(xiàn)出不同的特點(diǎn)和方法。因此，我們有必要對(duì)數(shù)字化時(shí)期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行再認(rèn)識(shí)[1]。

1 建筑標(biāo)準(zhǔn)化與非線性思維

1.1 傳統(tǒng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化與線性思維

傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是線性思維下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，線性思維下的建筑是一種“凝固的樂(lè)章”。線性思維是一種線性的、單因素影響和缺乏個(gè)性化的思考方式，認(rèn)為建筑的各個(gè)元素在同一個(gè)建筑系統(tǒng)中是相互獨(dú)立的。線性的建筑系統(tǒng)是系統(tǒng)中的各個(gè)因素相互疊加而成的。傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是以線性思維為主導(dǎo)思路，將經(jīng)典的牛頓經(jīng)典力學(xué)和歐式幾何學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)理論體系作為理論支撐，運(yùn)用計(jì)算機(jī)等輔助技術(shù)手段，從頂層設(shè)計(jì)到底層實(shí)施開(kāi)展的建筑體系標(biāo)準(zhǔn)化。傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)字化時(shí)期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)相比，顯得呆板、遲鈍，不能滿足新時(shí)代下人的個(gè)性化需求。建筑的功能性處于首要地位，缺乏過(guò)多考慮建筑體系中各個(gè)因素間的非線性關(guān)系。雖然傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化在以往的時(shí)期中取得了巨大的成功，推動(dòng)了建筑工業(yè)化的發(fā)展，但在數(shù)字化時(shí)期下也顯示出自身的局限。

1.2 數(shù)字化時(shí)期下建筑標(biāo)準(zhǔn)化與非線性思維

非線性思維認(rèn)為問(wèn)題的解決方案不應(yīng)該只有一個(gè)，建筑系統(tǒng)中的各個(gè)因素的相互影響是復(fù)雜和靈活的，并不是簡(jiǎn)單的線性疊加。非線性思維指出非線性系統(tǒng)中的各個(gè)元素之間是相互影響和相互制約的，整個(gè)建筑系統(tǒng)就是一個(gè)“不斷跳動(dòng)的節(jié)奏”。建筑本身作為一個(gè)非線性系統(tǒng)，是一個(gè)立體的、多維度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

建筑涉及的領(lǐng)域廣泛，建筑標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容包括設(shè)計(jì)、工程、財(cái)務(wù)管理等，是一個(gè)多因素的復(fù)雜系統(tǒng)。數(shù)字化時(shí)期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是以非線性思維基礎(chǔ)，將建筑中包含的人的意識(shí)或者思想放在一個(gè)重要的位置，重視人的精神生活，關(guān)注建筑的功能性和人的精神需求結(jié)合。數(shù)字化時(shí)期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)用BIM等技術(shù)手段，融合非線性思維的理念，自上而下和自下而上相結(jié)合，力求實(shí)現(xiàn)建筑標(biāo)準(zhǔn)化和需求相適應(yīng)。

線性思維和非線性思維實(shí)際上是辯證統(tǒng)一的，數(shù)字化時(shí)期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化需要根據(jù)實(shí)際中遇到的問(wèn)題，采用合適的方式思考，從辯證的角度對(duì)數(shù)字化時(shí)期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化再認(rèn)識(shí)。

2 數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)

數(shù)字化時(shí)期非線性理論中的混沌理論和分形理論，對(duì)數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生了重大影響。建筑中的分形理論主張建筑的整體形象是建筑的骨骼，決定了建筑的整體氣質(zhì)，因此需要把握建筑設(shè)計(jì)的整體。同時(shí)，建筑的細(xì)節(jié)也需要投入足夠的關(guān)注度，體現(xiàn)建筑的細(xì)節(jié)美。數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化需要處理好建筑的重復(fù)和相似性的問(wèn)題。

數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化具有不同于傳統(tǒng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。首先，數(shù)字化時(shí)期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化在傳統(tǒng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)建筑是動(dòng)態(tài)的而非靜態(tài)的，建筑是“跳動(dòng)的音符”而非“凝固的樂(lè)章”；其次，數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)建筑的整個(gè)生命周期投入了更多的關(guān)注，關(guān)注整個(gè)生命周期內(nèi)建筑的功能性與人的結(jié)合，而非只關(guān)注短時(shí)期內(nèi)的結(jié)果；再者，數(shù)字化時(shí)期標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)為建筑是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)而非一個(gè)自我封閉的系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)和“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的到來(lái)使得建筑的空間和功能更加模糊，只有將建筑構(gòu)建成一個(gè)開(kāi)放、運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)才能更好地符合時(shí)代的發(fā)展；最后，數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)建筑功能性的基礎(chǔ)上，注重建筑與混沌理論的結(jié)合，在非線性化思維下建筑的線條比較柔軟，盡量避免建筑線條和風(fēng)格的單調(diào)，提高人的體驗(yàn)[2]。

3 數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計(jì)法

參數(shù)化設(shè)計(jì)法是數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)方法。在數(shù)學(xué)概念中，“參數(shù)”是指函數(shù)關(guān)系中的自變量。數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法中，“參數(shù)化”是指將建筑系統(tǒng)中的各個(gè)元素之間的相互關(guān)系抽象成為函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而可以利用計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)手段建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。在建立的數(shù)學(xué)模型中，每一個(gè)因素之間是非線性的、相互關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)聯(lián)系，輸入變化必然導(dǎo)致輸出的變化，且這個(gè)變化是復(fù)雜的。我們將建筑進(jìn)行“參數(shù)化”時(shí)，需要在整個(gè)過(guò)程中保持動(dòng)態(tài)和聯(lián)系的觀點(diǎn)看待問(wèn)題，在建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)階段都要考慮各個(gè)因素的相互聯(lián)系。建筑標(biāo)準(zhǔn)化中的建筑參數(shù)化與數(shù)學(xué)中的函數(shù)關(guān)系是相互聯(lián)系，但又需要考慮到建筑設(shè)計(jì)自身的特點(diǎn)。針對(duì)建筑設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)可以總結(jié)為將建筑的諸多影響因子納入數(shù)學(xué)模型之中，并利用計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)手段表達(dá)其關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，得出一個(gè)輸入和輸出的系統(tǒng)。建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)中的參數(shù)往往不是固定的，需要考慮實(shí)際情況和條件進(jìn)行調(diào)整。邏輯性是參數(shù)化設(shè)計(jì)一個(gè)不可忽視的方面。參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)際上就是表述各個(gè)參數(shù)之間的邏輯關(guān)系，因此每一個(gè)元素之間的邏輯關(guān)系是參數(shù)化設(shè)計(jì)的最重要的東西[3]。

數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化所采用的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法在廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)之前，建筑師只能將建筑的各個(gè)元素之間固定聯(lián)系表達(dá)在抽象思維或者手繪圖紙之中，再通過(guò)重復(fù)性繪制圖紙將其實(shí)現(xiàn)。這就意味著建筑師面對(duì)相同的或者說(shuō)共有的建筑構(gòu)件也需要不斷地進(jìn)行重復(fù)工作，對(duì)于現(xiàn)代建筑標(biāo)準(zhǔn)化的龐大規(guī)模，建筑師的大量精力耗費(fèi)于此。例如，在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)中，建筑師設(shè)計(jì)建筑中一系列成比例關(guān)系的門，門的尺寸和形狀的幾何邏輯已經(jīng)在建筑師的腦海中形成，但是建筑師依然需要重復(fù)繪圖設(shè)計(jì)各個(gè)門的尺寸和形狀。而運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，借助于計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)手段，可以非常方便地通過(guò)建筑師設(shè)定的固定邏輯關(guān)系生成這一系列的門，為建筑師節(jié)約了大量的精力。參數(shù)化設(shè)計(jì)法極大地將建筑師從重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來(lái)，使得建筑師可以獲得更多的精力于建筑設(shè)計(jì)中。另外，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法本質(zhì)上是一種新的建筑設(shè)計(jì)方法，而非一種新的技術(shù)應(yīng)用。參數(shù)化設(shè)計(jì)法打破了傳統(tǒng)線性思維下各個(gè)元素相互獨(dú)立的模式，從系統(tǒng)和整體的角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系，使得設(shè)計(jì)更多地回歸到建筑之中。

數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大致分為“先參數(shù)化后傳統(tǒng)”和“先傳統(tǒng)后參數(shù)化”兩個(gè)大類?！跋葏?shù)化后傳統(tǒng)”強(qiáng)調(diào)的是首先利用參數(shù)化設(shè)計(jì)構(gòu)建整個(gè)建筑的基本形狀，生產(chǎn)一個(gè)較為滿意的建筑設(shè)計(jì)初稿，在此基礎(chǔ)上，建筑師再綜合考慮、衡量各個(gè)因素的相互影響，進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)?！跋葏?shù)化設(shè)計(jì)”是一種“自下而上”的設(shè)計(jì)方法?！跋葌鹘y(tǒng)后參數(shù)化”主張先按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在建筑設(shè)計(jì)的某個(gè)階段或者時(shí)期再進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，這是一種“自上而下”的設(shè)計(jì)方法。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化是非線性思維下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，建筑是動(dòng)態(tài)、開(kāi)放、線條柔軟的，更加強(qiáng)調(diào)建筑的功能性和人的結(jié)合。而參數(shù)化法是數(shù)字化時(shí)期建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的重要方法，將建筑師從傳統(tǒng)的重復(fù)性設(shè)計(jì)中解放出來(lái)，打破了傳統(tǒng)線性思維下各個(gè)元素相互獨(dú)立的模式，從系統(tǒng)和整體的角度出發(fā)，強(qiáng)調(diào)邏輯關(guān)系，使得設(shè)計(jì)更好的回歸到建筑之中。

[1] 田 宏.數(shù)碼時(shí)代“非標(biāo)準(zhǔn)”建筑思想的產(chǎn)生和發(fā)展[D].北京：清華大學(xué)，2005.

[2] 孫 智.建筑工程標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)多主體協(xié)同優(yōu)化研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[3] 郝 剛.多元化背景下對(duì)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的再認(rèn)識(shí)[D].南京：東南大學(xué)，2005.

Analysis on building standardization in digital era★

Yuan Xiaoyu Gao Yubo

(CollegeofBuilding&CivilEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

The paper discusses the relationship of building standardization and linear thinking, introduces characteristics of building standardization in digital era, explores building standardization parameter design methods in digital era, and points out that: building standardization in digital era is building standardization under nonlinear thinking, embodies integral, dynamic and complex features.

building standardization, linear thinking, digitization, parameter design method

1009-6825(2016)05-0003-02

2015-12-09★：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：51378329)

袁小宇(1988- )，女，在讀碩士； 高宇波(1968- )，女，博士生導(dǎo)師

TU201

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