钢木混合张弦壳体结构游泳馆实践——上海崇明体育训练基地游泳馆设计

以上海市崇明体育训练基地游泳馆工程为例,从结构用材与体系选型、结构形态肌理优化、杆件节点优化和力的集中释放4个方面展现了其在设计过程中建筑与结构性能化互动以及钢木混合张弦壳体结构的建构过程。     

基于粒子群优化算法的算法实现及建筑生形——模拟鸟类觅食形态的建筑雏形设计

参数化设计中,建筑生形的核心就是算法。该文研究鸟类觅食形态所衍生的粒子群优化算法,并将其成果应用于建筑形态生成。首先通过对鸟类觅食形态观察,分析生形原理,结合数字图解方法总结出生形特征;其次使用开发工具对犀牛(Rhinoceros)软件进行二次开发,实现粒子群优化算法;最后在设计中对算法进行应用,并通过对比建筑设计雏形更直观地理解参数对建筑形体生成的影响。文章以西宁某项目中的生形设计为例,对该算法在建筑设计中进行实际应用。研究针对生形设计算法,并对软件进行二次开发,提高了生形算法的准确性与效率。粒子群优化算法可将点元素生成三维曲线,并产生富于变化的复杂形态,具有生成和优化建筑形态的巨大潜力。     

壳体结构形态的量化重构——基于建筑参数化设计技术与结构力学的协同机制

复杂形态与结构体系之间所存在的数学逻辑与力学法则之间的偏差,构成了当今国际建筑参数化设计深化研究与面向现实实施的困境与挑战。因此,实现数字化复杂形态与结构力学逻辑的有机统一构成了该研究的初衷与最终目标。从结构工程学的角度出发,以双曲抛物面壳体为实验对象,提出了“结构原型——力学机制——力与形数字重构——验算与优化”的实验方法与创作思路,并通过圆形、三角形、菱形与编织状四种反映力学机制的肌理形式的量化试验与数据分析,论证了该技术路线的可行性与有效性,并最终形成一种从结构原型到多样性形态重塑的创新建筑设计模式。文中着力于如何利用与发掘潜在的结构力学机制,指出了复杂空间形态的创作如何结合结构力学的关键点,可为现时建筑参数化设计的现实运用与纵深研究提供实证参考与理论线索。     

数字技术下壳体结构艺术的重塑——泸州沙茜体育中心建筑设计方案

该项目设计以建筑的地域性与公共性为重要出发点,探求壳体结构在空间形态塑造上与建筑形体及空间的协同方式。在明确壳体结构的力学逻辑的基础上,引入了参数化设计的技术手段,结合结构力学软件的动态、实时的计算验证,实现在双曲抛物面壳体上开洞以产生自然采光与营造戏剧性室内场景的效果。通过该项目的数字技术设计,重新发掘壳体结构在现代性语境下的空间形态表现力,企求达到结构艺术中"经济、高效、美观"的最终目标。     

螺旋线的几何关系及其生形算法比较研究

算法生形是参数化设计中的核心内容。以螺旋线的生成算法为研究对象,结合三个设计实例分析比较生成螺旋线的极坐标法、控制点法和向量法三种不同算法在生形原理、生形特征、设计应用上的异同,得出结论:基于同一种几何关系的不同算法本身有较大差异,但是所生成的形态结果相近;不同算法的形态生成与调整方式差异显著,应当根据不同的场地、环境、功能、体量等加以选择。     

参数化设计与算法生形

本文在阐述了参数化设计概念的基础上,着重论述参数化建筑方案设计过程的6个重要环节;并以设计实例阐述了通过设计参数关系建立及软件参数模型构筑,实现建筑方案设计的算法找形。     

坡道空间形态的地景式建构探析

本文以坡道作为空间形态的建构方式为切入点,引入地景概念,分别从基地关系、建筑本体形态语汇系统、城市及环境肌理角度探讨了其建筑功能与形态的对位辨证关系,以此希冀能给设计实践提供启迪。     

基于数字技术的编织建造

编织作为中国传统形态有着由来已久的历史,在建筑设计中的发展与应用从未间断,随着近年数字技术的迅速发展,基于数字工具的参数化编织设计与建造日趋增多,使编织结构本身的复杂形态和结构问题得以精准计算和设计,极大促进了编织结构与建筑形态的有机结合。文中探索并梳理编织图形的生形理论,并以大连理工大学与清华大学联合举办的参数化编织设计工作营建造作品为例,为编织形态及结构的数字化设计提供思路和具体操作方法。     

建筑表皮的肌理化建构

伴随表皮概念的引入,肌理化成为当代建筑表皮建构的一个重要趋向。从辨析建筑表皮肌理化建构的概念入手,全面阐释其本质、特征、类型、建构方式、产生背景和构思来源,从更为宽广的视域探讨其在设计中的整体控制,以求对建筑表皮的创新建构有所帮助。     

超越尺度：大跨壳体建筑的微结构仿生设计研究

壳体结构在自由曲面与网格布置方面的研究与设计相对成熟，却与新时期下大跨建筑工程向性能化、可持续、交叉创新发展等需求存在鸿沟。针对这一矛盾问题，提出大跨壳体建筑的微结构仿生设计新思路，首先是从复杂性科学与数字化技术两个维度对大跨壳体形态系统进行解读和层级化重构；进而尝试在微结构层级中引入仿生学，从涌现主体、生成逻辑、环境响应3个方面对微结构的仿生设计流程进行建构。最后提出未来壳体建筑发展途径，试图实现微观与宏观的融合和超越。     

基于技术美学的建筑形态数字化设计

以当代建筑学中“工程引导意匠”“技术转化诗意”的技术美学理念为切入点,将数字化设计中的参数化建构方法及非线性美学拓展作为主要的研究对象,以数字化设计中的函数构建、数型联动、表皮优化等作为研究内容,探究了基于参数化程序搭建数字化模型以实现精准调控非线性建筑形态与表皮的过程。结合景观构筑物、公共活动中心、体育馆等不同规模的设计实践,介绍了基于RH/GH平台的建筑非线性形态及表皮的设计过程及优化内容,在技术方法中强调了通过Grasshopper参数化建模软件搭建不同数学函数的“图形脚本形式”对整体形态及表皮的调节作用,应用数学建模方法对数字化设计的基本原则进行了数字建模与理论分析,展示了参数化建模程序与函数曲线在数字化设计中的重要性。通过研究总结了数字化设计过程在非线性形态设计中的要点,强调了当代建筑美学的拓展与延伸。研究结果可为非线性建构的异形形态设计提供精准调控及优化的设计思路与方法,可为当代建筑形态与表皮的设计策略与量化研究提供借鉴。     

基于信息建筑技术的城市肌理研究

本文以城市肌理作为研究对象,综合利用多种信息建筑技术,包括GIS技术、空间句法、参数化技术、数理分析模型、视觉追踪技术、商业智能技术等,提出一种将信息建筑技术应用于城市研究与设计的方法。论文在梳理、研究相关理论与方法的基础上,将城市肌理分为不同层面的形态类型:街巷系统、街区肌理单元、建筑斑块肌理单元、空间肌理单元,并结合汉口沿江片区案例,通过建立信息建筑技术为基础的分析框架对不同层面的城市肌理进行研究。提出了相应的特征描述参数、计量算法以及空间图解分析模型,结合数据可视化技术对城市肌理的特征属性进行了解析,在此基础上对城市肌理的拓扑结构、几何形态、空间属性、空间品质等方面进行了综合研究,探索利用新的技术手段对城市肌理进行解读和评价,揭示潜在的形态规律。本研究构建了一套定量分析框架用以对城市肌理的复杂空间形态进行多维度分析,为提高空间环境的品质提供科学准确的判断依据,为城市设计过程提供科学化的技术支持,对于切实推进科学合理的新型城市化建设具有重要的现实意义。本文对城市肌理的相关概念进行了界定,在总结城市肌理研究的相关理论和方法的基础上,按照城市肌理的形态要素将其分解为不同的肌理形态分析单元,对街巷系统、街区肌理单元、建筑斑块肌理单元、空间肌理单元进行多维度分析,主要研究内容与成果包括以下几点:1)利用空间句法对汉口沿江片区的街巷拓扑结构进行了研究,基于城区、街区、邻里3个结构层级,对街巷系统的整合度、穿行度、路网密度以及指标间的相关性进行了量化分析,基于参数化分析方法计算了整合度和穿行度的Ht指数,对街巷系统的潜在结构活力进行了进一步解析,探明了该区域在不同层级的潜在核心地段,探明了街巷系统中城市公共生活与邻里社区活动所对应的空间属性和分布情况。2)通过构建街区肌理单元的几何形态指标体系,对多个几何形态指标的概念、计量方式、作用进行了详细说明,对街区肌理单元的形态、质地、强度进行比较全面的量化描述和比较。分析了街区肌理单元在不同形态指标上的数据分布、变异程度、集中趋势、极值区间,对代表性的街区肌理单元和原五国租界区范围内的肌理形态进行了比较分析。建立了街区肌理单元的几何形态指标相关矩阵,在此基础上利用因子分析对冗余指标进行降维,并通过聚类方法对汉口沿江片区内的街区肌理单元进行类型学分析,结果显示该分类方法对于不同类型的街区肌理单元具有良好的区分度和准确性,有效的探明了汉口沿江片区的核心肌理带和断裂区,并分析了产生这些问题的原因,提出运用"城市织补"实现城市可持续发展的策略。3)对城市肌理中的空间场效应进行了探索性研究。首先对"中心场"理论进行了论述,提出运用"中心场"描述建筑斑块在城市肌理中的影响力和重要程度,并对汉口沿江片区中建筑斑块的中心场的强度和分布进行了量化分析。其次,发展了一套对城市肌理的不规则、非匀质空间属性进行分析的方法,对不规则、非匀质性空间的发生地点、影响强度、作用范围进行了量化解析和图示说明,利用该方法对汉口沿江片区中的4个代表性街区进行了案例剖析,揭示了隐藏在复杂肌理中的空间形态规律。     

由概念草图到物理模型的非标准建筑形态设计探索

公众审美日趋多元,非标准建筑形 态日渐增多。文章旨在探索非标准建筑形态 由设计草图到数字模型再到物理模型的工 作过程,为相关研究与工程实践提供参考。 首先阐释了非标准建筑形态创作背景,归纳 已有研究成果;再结合设计条件,提出非 标准建筑形态设计概念;然后根据设计概 念,应用Rev it建立数字模型,展开非标准 建筑形态曲面划分;最后应用激光切割设 备完成非标准建筑形态曲面数控建造,建 构物理模型。实践结果表明：非标准建筑形 态曲面网格划分形式对曲面平滑程度有显 著影响,参数化建模与数控加工技术的应 用有效提升了非标准建筑形态设计效率和 建造精度。因此,设计者应在非标准建筑形 态设计与建造过程中引入参数化建模和数 控加工技术,并通过调整曲面划分网格优 化非标准建筑形态的平滑度。     

非线性建筑设计中参数化设计方法的实践探索

非线性建筑设计打破了传统建筑设计框架,凸显了建筑结构的动态性与融合性,赋予了建筑更具融合感的几何转换形态。对参数化设计方法进行介绍,阐述非线性建筑的设计过程中的关键内容,非线性建筑中参数化设计不仅要考虑建筑形态的曲线特征控制,更要根据建筑的使用要求进行特色设计。参数化实践分析中介绍具有典型代表的建筑结构,分析其中的参数化设计流程与应用效果,为非线性建筑的参数化设计提供新的思路。     

性能导向的数字化设计与建造

借助算法技术和计算机模拟工具,性能参数能够被转化为生成逻辑融入到设计流程中,从而辅助建筑师获得合理的建筑形式和有效的建造途径。研究梳理了基于结构性能、材料性能、建造性能的设计方法、流程、常用算法和工具,解读了性能驱动设计的代表性案例。文章介绍了天津大学建筑学院的数字化设计与建造项目"褶皱",该项目首先通过物理实验研究柔性材料的受力分布和三维形体之间的对应关系,结合生形逻辑、性能模拟、数字运算,建立了各项性能和几何形式之间动态关联的参数化模型,最终完成了设计–建造的全流程。     

建筑形态地景化在自然环境中的形态策略

建筑形态地景化表现为建筑与大地形态整合,形成一种以水平延展的、与大地肌理及其周围景观相融合的状态。本文通过三个不同形态的设计案例,展现了建筑形态地景化在自然环境中的结构形态策略。     

传统村落空间肌理的参数化解析与重构体系

针对当前主流规划设计手段缺乏有效“认知”和“延续”传统村落空间肌理的技术方法,导致传统村落的空间肌理在更新改造过程中迅速消亡或变异的问题,本文尝试将参数化技术引入村落空间肌理分析：首先将传统村落空间肌理分解成道路、地块和建筑三大类要素;其次,为不同要素构建了能够表征对象特征的参数集,即将肌理特征解析成若干个可度量的参数;在此基础上,提出了适用于不同要素的参数化重构方法,以获得与原始村落相似的空间肌理。本研究从定量化的视角解析并反演了传统村落空间形态构成要素的特征,旨在为传统村落空间肌理的保护和传承提供全新的研究思路和技术支撑。     

数字化结构性能生形研究

结构性能生形技术的快速发展和 建筑形式创新的需求正逐渐将建筑学引向数 字化结构性能生形时代。数字化结构性能生 形时代重新定义了建筑学与结构工程之间的 关系,为推动学科融合带来了新的机遇。数 字生形技术的发展同时为建筑设计思想和方 法的革新带来了巨大推动力。在学术界,不少 教育机构积极探索结构性能生形时代的教育 模式,试图将结构教学重新引入建筑教育中。 文章从建筑视角对结构性能生形时代的历 史、工具、设计思想和教育模式进行梳理和 总结,结合同济大学暑期设计教学实践对国 内结构性能生形教育进行初步探索。     

传统城镇形态的整合与发展规划--安吉报福镇行政服务中心与旅游集散中心详细规划

本文从形态整合的角度分析了报福镇行政中心与旅游集散中心详细规划。规划整合报福镇老街原有的传统城镇结构肌理,突出“街巷”和“院落”,重新建构具有人文理念的空间形态,实现城镇形态上的关联耦合,复原人性化的空间尺度;建筑上通过对报福镇老建筑特色的提炼,进行创新式的继承,以现代建筑语言来抽象表达传统的地方建筑风貌。     

几何诱导下的形态统合——以实验性人行桥设计为例

文章以三则经典案例的设计分析为基础,通过类比和归纳,总结出几何诱导下的形态统合性设计手法,并将其运用于实验性人行桥的设计,最后建构出三角形几何元素诱导下的集结构支撑、建筑空间和表皮肌理为一体的统合性设计。