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LOCALIZED LOW-TECH PARAMETRIC DESIGN

参数化设计的本土化低技策略

 


文 / 王振飞、王鹿鸣

王振飞


2008—今   华汇设计北京分公司主持建筑师  
2007—2008 荷兰 UNStudio 事务所建筑师
2005—2007 荷兰贝尔拉格建筑学院硕士
2001—2005 天津华汇工程建筑设计有限公司建筑师
1996—2001 天津大学建筑学院学士

王鹿鸣

2008—今   华汇设计北京分公司主持建筑师
2007—2008 荷兰 UNStudio 事务所建筑师
2005—2007 荷兰贝尔拉格建筑学院硕士
2003—2005 天津华汇工程建筑设计有限公司建筑师
1998—2003 天津大学建筑学院学士


 

 




参数化设计作为一种新兴的设计方法吸引了越来越多的注意力.随着参数化设计在国内的兴起,关于在中国现有情况下,参数化设计如何实现的问题也逐渐成为大家关注的话题。


一提起参数化设计,人们总是自然地把它与高技术联系在一起。设计阶段的便捷修改,设计生产的无缝连接,建造商的高技术施工,参数化设计似乎自然而然地缔造了一条近乎自动化的生产流程,而中国的现状实际并不如此乐观,能够真正将参数化”进行到底“的项目还是凤毛麟角。大量的建筑还是要在低造价,低技术,短工期的现状下进行。


在这样的情况下,是不是有可能探索出一条适应中国国情的“低技参数化”之路,似乎成为参数化设计能否更大范围地影响中国建筑的一个关键所在。
 

笔者觉得“高技”与“低技”的结合是一个不可避免的趋势,“高技”指的是“高技术设计”,“低技”指的是“低技术施工”。


一个“聪明”的参数化设计是可以通过简单的方式实现的,也就是说在设计的过程中应该运用参数化的思维方式以及参数化的设计手段做出“聪明“的设计,使得设计之后的工作都可以由普通的施工队伍按照正常的方式方法来进行,从而保证设计的可实现性。


例如球形网架的节点就是利用了球与任意轴线指向该球心的圆柱的相贯线都是圆这一特性,使得他可以方便的连接来自任意方向的圆管,从而成为了最便宜,最简单的万向结点。也正由于其易操作,造价低等特点使得球形网架在中国得到了极其广泛的应用。


笔者在几个实际项目的实践中分别试验了几种不同的低技策略,希望能有所帮助。


策略一:让建造者了解生成的逻辑——植入计划


植入计划是为2008年上海电子艺术节所做的艺术装置作品,在设计上使用了分形几何的方法,对立面三角形进行分形迭代,从而得出最终结果。具体分形规则如下:


1:连接三角形顶点及对边中点,取三角形重心。


2:将重心延垂直于三角形平面方向向上移动12厘米得到点A


3:连接点A和原三角形三个顶点得到三个新的三角形


4:取其中两个三角形重复步骤1,2,3,4


5:满足以下条件之一则分形停止


(1):所得到的三角形面积小于某特定值
(2):所得到的三角形最小角度小于某特定值


由于当时笔者还在荷兰工作,一切工作都是通过网络进行,这对我们和习惯于现场交流的中国展览搭建者都是一个很大的挑战,因为他们不可能直接使用我们的参数化模型进行工作,按照常规的参数化操作模式,我们应将每一个三角面尺寸给出,理论上讲,工人只需准确做出所有三角形就可以完成搭建。但实际情况是工人们一切都是手工操作,每一块三角都会有误差,在如此复杂的结构中,累计误差会严重影响最终建造的质量。最终我们采取的策略是直接将上述的分形生成规则详细描述给工人,让他们在工厂空间中按照我们的规则直接进行1:1放线,进行现场分形(图3),相当于将电脑的执行过程在现实中执行,这样我们就不需要给出每一个三角形的尺寸,也就解决了累计误差的问题。事实证明,最终的结果与设计完全一致。


策略二:根据制造工具的特性决定输出设计的方式


双向无限是荷兰艺术中心委托荷兰VanAbbe博物馆和Arthub联合策展的与世博会同期的展览,旨在将两个国家、两座城市——中国与荷兰、上海与埃因霍温——联系起来,进行一场虚拟对话,相互分享各自的日常状态和独特之处。展览内容主要由两部分VanAbbe博物馆的收藏品以及Arthub亚洲特邀艺术家的个人创作组成。展览的名称《双倍无限》,意味着一次又一次地循环,一次又一次地超越自我。笔者的团队受邀设计展览空间,同时展览空间将做为一件参展艺术品体现设计师对双倍无限这一概念的诠释。
设计灵感来源于展览主题,试图将无限循环的概念带入展览流线设计,在对多个具有无限循环的数学模型进行考量以及对场地和展品摆放的协调后,整体流线确定成∞型,虽然与数学符号无限大巧合相似,但设计并不是由引用一个符号的喻意来构思的。设计的概念是一个无限循环的展线,在十字交叉的位置给观众提供了一个可以选择参观内容的交叉点,提供了多种参观展览的路径。


设计本身是通过三角形的拓扑变换实现的,将平面直边三角形拓扑变换成三维曲边三角形,再用小的曲线将三角形每两边连接起来,以得到稳定的结构。将若干这样的三角形进行组合,变换,就可以得到最终的设计结果。


结构中存在很多的三维曲线,如果拥有国外先进的生产设备,则可以将三维数据输入机器,由机器直接挤出三维弯曲的钢管,但是制造商所拥有的只是一台简易的二维弯曲设备,只能弯曲圆弧,因此我们通过程序将三维曲线转化成互相连接的二维圆弧,再将各段圆弧的信息提供给制造商。他们则根据这些信息用简单的设备制造出复杂的形体。


为2008上海电子艺术节所做的空间装置HIPIC帐篷虽然是一个不同的设计,但却与双倍无限采用了同样一套设计方法和建造手段。


策略三:给每一个建造和施工者简单明确的任务


简单的分工和明确的施工指示可以使复杂的设计在极短的时间内准确完成。


于家堡工程指挥中心是天津滨海新区于家堡金融区的工程办公中心,这个项目需要在7个月的时间内施工完毕以适应整个金融区的工程进度。在这个项目的立面设计中,参数化设计在控制工程进度及施工过程中的优势被毫无疑问的体现出来。


作为整个金融区的工程管理中心,二层以上所有房间的外侧均设有环通的走廊以便于对整个工地的观察。由于各房间功能的不同,按采光要求高低可分为办公、休息、大厅、库房、电梯厅等。通过一段脚本可以将立面的采光信息转化成为一个曲面,这个曲面上每一个点的高低对应着该点采光率的高低,因此立面构件应满足其所在位置的采光要求。外廊的外立面处理以此为基础形成不同的开孔率以适应内部功能的不同要求,同时还为外廊生成了不同的景窗,使观赏过程变得更加有趣。立面构件被设计成一系列的以旋转为逻辑改变采光率的几何构件,通过不同的组合方式实现了由开放式的线性高采光率的景窗连续变化到封闭的四边形及六边形的低采光率景窗。可见即使是极为简单的几何关联关系在对其特性进行充分研究后只经过简单的罗列也可以产生丰富的几何变换关系。


为了适应施工的需要,立面单元被简化成6种不同的标准模块,这些模块按照规律排布在4.2m×4.2m的方格网上,由程序生成的施工图纸清晰地标明了每一个格点上的模块编号。这样工厂只需生产特定数量的特定模块,而现场安装工人则按照图纸将模块安装到准确的位置即可。5800个模块在很短的时间内即安装完毕,且无一错误。整体大于部分之和这一复杂系统的中心原则不仅体现在参数化设计中同时也体现在建造过程中。


在这个过程中由于每一个环节都十分清晰简单,在很大程度上降低了整个工程的施工难度。且节省了大量施工时间。


策略四:用关键元素解决低技施工中必然产生的误差


在AlsoSpace2群展中,一个非常复杂的空间结构被构建在艺术馆的三层通高楼梯空间中。这是一个计算机程序生成的空间结构,将它放在这一人们的必经之地,使得人们可以在不同高度不同角度观察作品,或者说,观者就是游走在这个空间结构之中。这一复杂结构的实现其实并不复杂,工人只需要按照特定的长度制作绳索,再以特定的顺序安装上即可,用弹簧来作节点连接一方面使得装拆十分便捷,另一方面充分利用弹簧本身可拉伸的特性使得装置制作的误差被消化,从而保证每根绳索都可以被拉直。简单的建造方式和明确的操作方法使得普通布展工人也可以在4天的时间内搭建起这一复杂的结构。
策略五:做只与组织方式有关的参数化设计


Co_Office是应朋友之邀所做的一个室内设计,与其说是室内设计不如说是一个组织形式的设计,Co_Office是由艺术家阿角发起的一个半艺术项目,通过创造一个共同工作的环境,吸引来自不同行业不同背景的人通过租用办公桌的方式在同一个办公空间里工作,从而创造出很多的不确定性,探讨人与人之间的关系。设计师要解决的是空间中20张办公桌(10张大桌10张小桌)的摆布方式问题。我们给出了一个非周期铺砌(AperiodicTiling)的解决方案。非周期铺砌是一种特殊的几何规律,就是可以用有限种图案无缝的铺满一个平面。我们选择的是AmmannChairTile,用两种大小不同的L形布满办公空间,每个L形内部放一张桌子,两种不同大小的L分别对应两种办公桌,租用了办公桌的人同时拥有对相应L形空间的使用权。我们允许每个使用者在自己的L内随意移动桌子和椅子,以保持和邻居之间的恰当关系。这一简单清晰的规则在给了每一个使用者最大自由度的同时使得整个办公空间成为一个动态的复杂系统。每个使用者根据自己的需求以及与邻居的关系(包括工作关系和个人关系)决定自己的位置。例如同样在三个相邻的L形内,三个互不相识的使用者和一个由三个人组成的工作组显然会有不同的摆布桌子的方式。因此空间中桌子的摆布方式某种程度地反映了空间中使用者之间的关系,这一点是非常有意义的。这个设计中运用了AP的几何规律以及参数化设计的核心理论之一的自组织理论,可以说是一个不折不扣的参数化设计,但他的结论以及实现方式都非常的简单,只需要在地上按照规则划分白线即可。可见这一类的参数化设计是完全不依赖于任何外部技术条件而存在的。


结语:


参数化设计作为一种特殊的设计方法,能够给建筑注入新的活力,而在现阶段的中国,“低技参数化”的理念也许可以更好的推动参数化的发展,让这种新的方法应用不仅仅停留在一些屈指可数的“特殊项目”上,而是让这种强有力的思维方法和技术手段,能对中国更大规模的建设有所帮助。