劉廣忠 林 旭

（阜新二建工程有限公司 遼寧阜新 123000）

前言

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計中，計算機一般以發(fā)揮輔助作用為主，許多建筑設(shè)計者僅僅局限在利用計算機制圖以及進行基本的模擬分析。實際上，數(shù)字技術(shù)的概念是比較寬泛的，數(shù)字集成分析技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、三維可視化都是其重要分支，目前計算機輔助設(shè)計中的參數(shù)化設(shè)計、生成設(shè)計等領(lǐng)域都在國內(nèi)外的建筑業(yè)引發(fā)了廣泛的關(guān)注。在建筑設(shè)計的前期、中期和后期都已經(jīng)有了數(shù)字化技術(shù)的影子，軟件技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合可全面指導建筑設(shè)計的開展和進行。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對建筑工程的質(zhì)量的要求也越來越高，因此如何做好建筑的設(shè)計工作就成為相關(guān)的人員需要重點關(guān)注的課題。將計算機技術(shù)應用到建筑設(shè)計領(lǐng)域中，不僅有利于建筑設(shè)計工作效率的提高，更有助于各種先進的建筑設(shè)計理念的有效實現(xiàn)。

1 建筑工程中的方案設(shè)計

1.1 生成設(shè)計

在建筑領(lǐng)域中，生成法能夠研究自律形態(tài)、自然演化以及社會組織等問題，是一種應用范圍較廣的研究和設(shè)計方法[1]。在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，一些復雜的設(shè)計問題只能靠建筑設(shè)計師自身的經(jīng)驗和主觀判斷去處理，因此解決的效果并不理想。生成法在設(shè)計中可以發(fā)揮較大的作用，對許多復雜問題的解決和方案優(yōu)化都有很大的幫助，能夠通過精準和高效的計算得出最優(yōu)的解決方案，從而幫助設(shè)計師做出更優(yōu)的判斷。比如說對東南大學的教工廳的改造就是應用生成設(shè)計所取得成功的例子。在傳統(tǒng)設(shè)計中，想要解決門廳的技術(shù)合理性和設(shè)計美觀性等問題，難度是非常大的，但是生成法能夠完美地解決這些問題，有效地構(gòu)成了最終的三維空間設(shè)計方案[2]。

1.2 非線性建筑設(shè)計

建筑設(shè)計的過程也就是研究各種影響建筑因素的過程。影響建筑設(shè)計的因素是多種多樣的，因此通過對各種建筑因素的整合和分析，形成比較符合建筑設(shè)計理念的設(shè)計方案。對于復雜的非線性建筑設(shè)計問題，數(shù)字化技術(shù)是一種有效的設(shè)計手段，設(shè)計師可以利用計算機來描述各種矛盾，分析各個矛盾之間的關(guān)系，并作出新的思考和分析。國外最先開始研究數(shù)字化技術(shù)，在此領(lǐng)域發(fā)展和起步較早，并取得了較大的成就。國內(nèi)在這方面的研究主要集中在各大高校，比如清華大學和同濟大學等，非線性建筑設(shè)計的典型例子是2008年北京奧運會的信息亭設(shè)計，設(shè)計者是清華大學建筑學院的學生，在設(shè)計的時候充分分析了奧運賽場的總體布局和環(huán)境狀況，并通過編寫MEL的語言編寫代理系統(tǒng)，來設(shè)置和模擬人的行走速度、室內(nèi)和室外的環(huán)境以及人體行走的代碼軌跡形成了信息亭的總體形體，最終完成了其復雜的建筑方案設(shè)計[3]。

1.3 參數(shù)化設(shè)計

在數(shù)字技術(shù)支持下，模擬建筑設(shè)計的過程可以轉(zhuǎn)變?yōu)閰?shù)化設(shè)計的過程[4]。參數(shù)化設(shè)計是最先是在日本、美國、澳大利亞等國家構(gòu)建和使用的一種功能設(shè)計方法，該方法的核心思想是把建筑設(shè)計的全部要素都定義為可以用某些函數(shù)來表達的變量，在設(shè)計過程中，通過對函數(shù)進行分析和優(yōu)化，并采取適合的算法，可以獲得不同的建筑設(shè)計方案并最終選出較優(yōu)的設(shè)計結(jié)果。比如在復雜建筑如醫(yī)院或者機場的設(shè)計中，我們可在定義好各種參數(shù)屬性以及優(yōu)化目標之后，進行基于代碼驅(qū)動計算機的自動搜索，通過不斷調(diào)整各項參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)代碼驅(qū)動的最優(yōu)組合，通過對各種參數(shù)化指標的迭代分析與更新，就得到能夠滿足各方面使用功能要求的建筑設(shè)計方案。

2 建筑的分析和評價

建筑評價的核心內(nèi)容是建筑物的物理性能評價和使用功能評價。在建筑物正式投入使用之前，相關(guān)部門需要對建筑的使用狀況進行檢測，檢測建筑物能否滿足各項物理性能要求和人們的使用功能需求，比如采光、通風、消聲、節(jié)能、環(huán)保等方面的要求，特別是在危險或者緊急的情況下能否滿足人們的逃生需求等[5]。以往傳統(tǒng)的檢測方法是以人工為主要方式的計算與測試方法，不僅耗費巨大的人力、物力和財力，而且結(jié)果也往往差強人意，和實際情況存在較大的偏差。隨著建筑設(shè)計和數(shù)字技術(shù)的融合，數(shù)字化技術(shù)和相關(guān)的軟件能夠幫助我們進行高效的計算和評價，不僅評價的速度快，而且誤差較小。

在設(shè)計建筑方案的時候，設(shè)計師應該對建筑未來的用途進行合理的分析和預測，比如控制好空間和布局，空間的使用效率以及建筑物的舒適、安全、便捷的程度等。傳統(tǒng)的預測只是建筑師的主觀預測，帶有很大的主觀性和局限性，但是現(xiàn)在計算機仿真技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計師的預測奠定了可靠的基礎(chǔ)。仿真技術(shù)能夠為建筑設(shè)計提供良好的技術(shù)支持，對建筑未來的布局和使用情況進行數(shù)字化構(gòu)建，進行各項仿真的功能分析以評價未來建筑在使用中的舒適化、合理化程度，還可以對地震、火災等災害進行模擬研究，從而在一定程度上避免出現(xiàn)安全問題。

在數(shù)字技術(shù)支持下建筑設(shè)計可實現(xiàn)多主體的仿真設(shè)計技術(shù)方法，通過對復雜的系統(tǒng)中建筑和人相互作用的仿真和模擬，在對一些微觀行為進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上解決許多復雜的問題或者不確定的問題，進而通過科學、客觀、全面的觀察和分析，給予建筑設(shè)計師很多重要的參考，比如在電影院、體育場、商場、學校等人口聚集的地區(qū)，在設(shè)計建筑物之前一定要做好疏通設(shè)計，精確計算從室內(nèi)疏散到室外所需要的時間，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件或者自然災害，能夠?qū)p失降到最低。國外十分重視公共場所的人流分散的設(shè)計，在此領(lǐng)域取得了很多有價值的研究成果[6]，國內(nèi)雖然起步較晚，但隨著我國綜合實力的日益提升，數(shù)字技術(shù)在建筑業(yè)的應用也得到了長足的進步，特別是在建筑設(shè)計中，卻來越多的數(shù)字技術(shù)融合到其中，同時想要使數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計中發(fā)揮更大的作用，僅僅將其局限在建筑行業(yè)是遠遠不夠的，需要和軟件、電子、電力、通信、燃氣、管道以及互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)全面配合，通力合作。因此隨著數(shù)字建筑設(shè)計技術(shù)的不斷革新，將同時帶動許多產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展和進步。

3 結(jié)語

盡管我國的建筑設(shè)計中的數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進步和發(fā)展，但是就我國現(xiàn)實情況而言，由于各地的經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊，技術(shù)水平也不盡相同，因此還存在許多技術(shù)上的問題需要研究和解決。通過計算機語言，我們可以更好的了解生成法設(shè)計最優(yōu)解答的途徑，也可以用計算機語言來描述問題和建立相應的評價機制。在進行建筑工程的設(shè)計的時候，不管是計算機仿真技術(shù)還是正在開發(fā)和應用的新的軟件，都應該在很大程度上減少建筑設(shè)計師的工作量，提高工作的效率。因此在今后的發(fā)展和設(shè)計中，還需不斷加強數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計中的應用研究和創(chuàng)新，探索數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計中的更好的發(fā)展模式。