導語：參數(shù)化在建筑方案和施工設(shè)計的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】從建筑參數(shù)化設(shè)計的概念入手，通過梳理參數(shù)化相關(guān)概念，探討其在建筑方案與施工設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢；分析參數(shù)化設(shè)計在建筑方案和施工設(shè)計中的應(yīng)用要點，進一步探討參數(shù)化設(shè)計在建筑工程設(shè)計中的具體應(yīng)用。以深圳某軌道交通樞紐站為分析對象，深入探索將參數(shù)化引入現(xiàn)代建筑工程中的現(xiàn)實意義。

【關(guān)鍵詞】參數(shù)化；建筑方案；施工設(shè)計

1引言

在計算機技術(shù)高速發(fā)展的背景下，以參數(shù)化為代表的數(shù)字化設(shè)計理念及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)融入建筑工程領(lǐng)域。在以往的建筑設(shè)計中，以CAD為代表的技術(shù)及應(yīng)用軟件僅能為設(shè)計人員提供工具性價值，無法為建筑人員提供更進一步的啟發(fā)和決策幫助，應(yīng)將參數(shù)化積極引入建筑工程設(shè)計的全生命周期，打造更智能化的建筑空間。

2建筑設(shè)計參數(shù)化概述及其優(yōu)勢分析

當前，參數(shù)化設(shè)計在建筑方案及施工設(shè)計中的應(yīng)用頻繁，作為重要的輔助設(shè)計方式可以將建筑工程設(shè)計中的某些要素轉(zhuǎn)化為函數(shù)變量，隨后得到相應(yīng)的函數(shù)結(jié)果，進而幫助建筑工程設(shè)計人員提供多種可參考的設(shè)計方案與結(jié)果。在建筑工程信息化水平不斷提高的背景下，參數(shù)化設(shè)計是建筑方案與施工設(shè)計的主要方式之一，現(xiàn)階段的參數(shù)化建筑設(shè)計可以依托計算機技術(shù)以及軟件系統(tǒng)生成符合建筑工程實踐需要的特殊函數(shù)關(guān)系，建筑工程設(shè)計人員能夠在改變參數(shù)條件的過程中形成更科學的建筑方案和施工設(shè)計。在建筑工程中應(yīng)用參數(shù)化方案可以有效擺脫因傳統(tǒng)技術(shù)而造成的限制，全面優(yōu)化建筑空間。通過參數(shù)化工具展現(xiàn)設(shè)計意圖并進行輔助施工，有以下幾點突出優(yōu)勢：首先，保持理性設(shè)計，實現(xiàn)經(jīng)濟可行。將參數(shù)化應(yīng)用于建筑工程方案及施工設(shè)計中，可以通過程序設(shè)定輸入值與輸出值模擬復雜建筑工程中的參數(shù)化關(guān)系，并形成精確度極高的模型控制平臺，以確保建筑設(shè)計施工方案向量化發(fā)展。同時，在參數(shù)控制過程中，能夠有效約束建筑的造型、形態(tài)和尺寸，實現(xiàn)建筑工程施工資源的最優(yōu)排列與有機組合，確保建筑工程項目的標準化建設(shè)與生產(chǎn)管理。其次，為設(shè)計人員提供可靠的設(shè)計與施工方案。在建立參數(shù)化模型的過程中，相關(guān)參數(shù)具有一定的可調(diào)性，能夠在固定時間內(nèi)生成多種合理方案，供建筑工程負責人選擇，減少在工程決策階段的時間成本。最后，快速響應(yīng)施工項目條件的改變，保證多專業(yè)協(xié)同應(yīng)用的順暢性和便捷性，避免專業(yè)沖突。設(shè)計人員在梳理參數(shù)化方案和施工設(shè)計的過程中，可以及時更新平面信息和技術(shù)指標，更快速地響應(yīng)項目變化。另外，參數(shù)化調(diào)控模型可以生成滿足建筑工程各專業(yè)需求的技術(shù)圖紙，以確保從概念設(shè)計到運維階段的信息流暢、真實與準確[1]。

3參數(shù)化在建筑方案和施工設(shè)計中應(yīng)用要點分析

3.1滿足不同設(shè)計階段的復雜性需求

建筑工程設(shè)計是一項復雜的思維性活動，設(shè)計人員通過用線條與圖形展示個人的人文與社會理念。然而建筑方案形成過程中，普遍難以實現(xiàn)協(xié)調(diào)設(shè)計與對外部影響因素的處理，尤其將平面化、概念化的方案用于具體建筑施工時，需要對建筑工程本身與施工環(huán)境進行全面、細致的勘察與考量。在參數(shù)化應(yīng)用中，應(yīng)進一步把握施工設(shè)計圖中的難點，例如，不同建筑物的普遍性和特殊性，把握個體與整體之間的聯(lián)系，進而實現(xiàn)對建筑工程不同專業(yè)和施工工種的合理安排。

3.2建筑建模

對建筑設(shè)計人員來說，快速且高效地設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)是極為重要的環(huán)節(jié)。在建筑工程未應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計軟件前，傳統(tǒng)的以網(wǎng)格面為建筑工程建模載體的工具有很大的局限性，如sketchup。尤其是在面對復雜的建筑結(jié)構(gòu)以及不規(guī)則建筑曲面建模時，難以滿足建筑工程設(shè)計嚴謹性與周密性的需求。而通過在建筑方案與施工設(shè)計中應(yīng)用參數(shù)化，可以滿足快速建模與精準建模的需要。當前，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機的運行速度越來越快，數(shù)據(jù)處理效率高的計算機可以生成更復雜的參數(shù)化建筑模型，使施工操作更經(jīng)濟、便利。以其在大型交通運輸建筑設(shè)施為例，通過應(yīng)用參數(shù)化模型能夠提高建筑流線設(shè)計的流暢性，保證內(nèi)外部結(jié)構(gòu)銜接的順暢度，能夠很好地完成流線組織的各個功能，保證滿足屋面結(jié)構(gòu)的受力特征，符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要求。

3.3多種對比方案的生成

設(shè)計方案的生成，一方面是通過改變參數(shù)生成多方案，可以在改變參數(shù)的過程中，生產(chǎn)多個不同方案，供建筑工程設(shè)計人員自行選擇。被改變的參數(shù)通常代表建筑的某一特性，如建筑的長度、寬度、層高、外立面模數(shù)等。另一方面，改變邏輯生成方案。除了改變個別參數(shù)生成多個對比方案，通過改變部分參數(shù)化邏輯也是有效方案。

3.4建筑設(shè)計方案的優(yōu)化

多次調(diào)整設(shè)計方案是建筑施工階段的一個特點，造成建筑方案不斷調(diào)整的原因多種多樣，例如，客觀施工條件的影響、建筑施工技術(shù)及工藝的限制、資金投入、投資方主觀想法的改變等。為了便于設(shè)計人員及時調(diào)整建筑方案，需要適時引入?yún)?shù)化設(shè)計軟件，優(yōu)化建筑工程設(shè)計施工方案。通過參數(shù)化設(shè)計軟件產(chǎn)生的設(shè)計模型，不僅能參考設(shè)計人員的主觀想法，還能根據(jù)精確性更高的算法進一步滿足在不同限制條件下的方案模型量化需要，通過人為輸入限制條件，保證設(shè)計方案的合理性，減少試錯及后續(xù)工程變更的時間和資金成本。

3.5實現(xiàn)信息的快速交換

在建筑工程的參數(shù)化設(shè)計模型中，可以快速、方便地實現(xiàn)在各個專業(yè)及工種之間進行信息交換。當前，建筑工程從設(shè)計環(huán)節(jié)到施工環(huán)節(jié)，不僅已經(jīng)細分出了許多獨立的專業(yè)，而且對不同環(huán)節(jié)的圖紙要求也各不相同。一旦涉及比較復雜的建筑，很難滿足建筑整體方案設(shè)計的科學性，而采用參數(shù)化設(shè)計則可以通過改變和控制參數(shù)實現(xiàn)對建筑信息化模型的調(diào)整，進而滿足復雜形態(tài)建筑對流動分布空間與結(jié)構(gòu)尺寸的需求[2]。

4參數(shù)化應(yīng)用實例分析

深圳某軌道交通樞紐站位于中央商務(wù)區(qū)，且擁有高密度的辦公人群，分布著大部分的都市公共空間以及文化藝術(shù)設(shè)施，還包括4條地鐵換乘節(jié)點。作為大型交通建筑工程，通過在工程設(shè)計階段引入?yún)?shù)化設(shè)計，一方面實現(xiàn)了功能性與藝術(shù)性的結(jié)合，另一方面提高了項目動靜數(shù)據(jù)分析的綜合水平。該軌道交通樞紐站作為優(yōu)秀的交通建筑設(shè)計，與其具備科學性和美學性的結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。作為開放包容式的建筑工程，采用了“浪潮涌動”的理念，在借助無數(shù)圓盤造型吊件構(gòu)成廣闊展廳穹頂天花燈同時，采用了參數(shù)化設(shè)計技術(shù)，更好地發(fā)揮了建筑綜合空間以及動線材料的優(yōu)勢，平衡了在大體量空間下結(jié)構(gòu)與藝術(shù)感之間的關(guān)系。在參數(shù)化設(shè)計中，還最大限度地考慮了乘客出行體驗的便捷性與安全性需要，在功能區(qū)的合理布局下，保證了各個空間尺度與功能的適應(yīng)性。例如，通過將天花板吊件作為參數(shù)基準面，根據(jù)不同空間的樓板高度形成波浪形曲面，實現(xiàn)“浪潮涌動”的設(shè)計。不僅如此，站廳環(huán)廊與地面站臺之間形成的高差滿足了天花造型的需要，為了更好地滿足人體視覺對高度及空間的造型感受，實現(xiàn)整體平衡，將環(huán)廊區(qū)域的天花圓盤密度控制在其他區(qū)域的1倍以上，并向邊緣逐漸過渡（見圖1）。在參數(shù)化模型的支持下，圓盤設(shè)計根據(jù)新輸入條件自動計算出了相應(yīng)結(jié)果，獲得了不同圓盤密度方案和波浪效果應(yīng)用方案，有效控制了洞口和波浪在不同區(qū)域的起伏變化，最終通過參數(shù)化實現(xiàn)了建筑工程的造型需求。在以往的軌道交通建筑設(shè)計中，往往會考慮無自然光線的地下空間，本建筑工程改變了以往的設(shè)計傾向，在道路中央隔離帶上進行了自然采光的天窗設(shè)計，不僅為地下交通空間營造了開放輕快的舒適氛圍，還有效降低了傳統(tǒng)地下交通空間對人工照明光源的需求，實現(xiàn)了城市地面空間與地下空間的有機交互（見圖2）。其中，在天窗部分的設(shè)計中，為了保證整個空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更好地與天花造型結(jié)構(gòu)形成呼應(yīng)，以及滿足光線強弱的需求，通過參數(shù)化設(shè)計對天窗的比例進行了深入分析，在合理優(yōu)化和篩選過程中，提高了整個設(shè)計的準確度與科學性（見圖3）。不僅如此，在形成參數(shù)化模型的過程中，還對綠色能源（風能、光能等）的利用進行了分析，保證了天花弧度和造型起伏趨勢的合理性，同時根據(jù)結(jié)構(gòu)模型和最大采光放射參數(shù)，優(yōu)化了各個天窗之間的距離、尺寸等其他建筑部件之間的關(guān)系，最終，使自然光線被合理地應(yīng)用在各個時段的交通空間中。此外，借助新風系統(tǒng)以及地熱系統(tǒng)，還營造了溫度適應(yīng)、氣體流通的室內(nèi)空間微生態(tài)氣候，在自然光和建筑形態(tài)的指引下，有效發(fā)揮了交通空間的引導與輔助功能。

5結(jié)語

綜上所述，參數(shù)化設(shè)計是滿足我國建筑工程精細化發(fā)展需要，也是實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)與功能一體化的重要路徑。為了更好地將參數(shù)化理念、技術(shù)以軟件應(yīng)用與建筑工程設(shè)計階段，還應(yīng)進一步完善其實踐應(yīng)用和軟硬件基礎(chǔ)，通過資源整合以及按需開發(fā)，促進參數(shù)化技術(shù)的完善和普及。

【參考文獻】

[1]路垚.基于參數(shù)化BIM建筑設(shè)計的特點及應(yīng)用[J].城市建筑,2021,18(5):158-160.

[2]吳哲昊,王天裕,張群力,等.數(shù)字建筑參數(shù)化設(shè)計中的幾何學理論與方法[J].土木建筑工程信息技術(shù),2021,13(2):169-178.

[3]周浩,鄧慶坦,陳平,等.建筑性能導向的參數(shù)化設(shè)計方法研究[J].建筑節(jié)能,2020,48(8):28-32.

作者：崔乃夫 桑映輝 單位：中國城市建設(shè)研究院有限公司