试析科技建筑设计方法

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［摘要］随着当代建筑行业的快速发展，人们对于现代化的建筑设计风格以及技术要求方面都有了极大的提高。伴随着科技的不断创新和发展，在当代建筑设计中融入一些新鲜的科技元素，诸如柔性设计、虚拟构建以及功能仿真等新颖的技术特征已经逐渐成为了一种新的设计时尚和表达建筑独有特征的重要方式。通过当代科技对建筑设计方法论的影响进行研究分析，可以准确的把握现代社会建筑设计的最新发展趋势，这有利于构建科学合理的建设设计理念。在此，主要研究了当代科学设计理念指导下建筑设计方法的相关理论和特征，并分析了当代科技影响下我国建筑设计的相关方法，仅供参考。

［关键词］当代科技；建筑设计；方法；特征

随着当代科学技术的不断创新和发展，计算机技术已经逐渐渗透到各行各业中，并得到了广泛的运用。近几年以来，建筑行业得到了快速的发展，而且规模变得越来越大，仍然呈现出逐渐上升的态势。随着人们生活水平的提高以及观念的不断转变，对于当代建筑的设计风格和水平等方面的要求也越来越严格。为了能够更好的满足社会公众的实际需求，推动建筑行业的快速健康发展，在建筑设计中融入当代先进的科学技术已经显得迫在眉睫。当代先进的计算机技术对于建筑设计来说起到了无可替代的作用，科技的发展进步也有效的推动了传统建筑设计的改革创新。

1当代科技影响下建筑设计的理念和方法概述

在我国建筑活动已经有很长的一段历史，而且伴随着不同的建造技术和工具的升级，建筑设计方法也进行了长期的演变。随着近代社会的发展，生产力水平也取得了极大的提高，这对于推动现代建筑的兴起以及设计理念的诞生都起到了积极的作用。伴随着科技的进步以及信息技术的发展，各种环境以及资源问题逐渐成为当地社会非常关注的热点，基于这一背景下当代建筑设计理念的创新发展也是历史发展的必然。曾有学者提出了“综合预见性设计科学”的理念，即用最少的资源消耗得到最大的综合效益，这样可以有利于实现人和自然界的动态平衡。这种设计理念的核心是人，通过以人为本的可持续发展观以及环境观念构建建筑设计的设计理念。这种设计理念在建筑设计方法上其实可以理解为寻求资源的有效配置进行建筑设计，也是可持续性建筑构设计的方法，这样的建筑一般具有更灵活的适应性、更低的能源消耗以及更长的使用寿命等特点[1]。另外，在进行建筑设计工作时，由于建筑设计人员的个人观点不同，那么会导致最终的结果也有差异，各有不同的侧重点。对于建筑功能的设计是非常关键的一个环节，当地建筑设计更多的注重其功能性，比如在设计一个大楼时，首先就应该理清这内部的功能关系，该大楼下部几层的用途，相互关系如何，上面几层是如何的关系等等。在当代科技影响下，现在很多建筑设计都在注重功能的设计前提下，融入更多的科技元素，通过计算机辅助设计可以将当代的一些发展潮流或者趋势融入进去，充分体现“以人为本”的设计理念，在一定程度上强化设计的严谨性，让设计人员的想法得到更多的扩展，利用计算机技术也可以让相关设计人员在处理建筑造型等问题上有较大的把握性。

2当代科技影响下建筑柔性设计方法的研究

FlexibleDesign即柔性设计，这是当今时代背景下产品的设计和制作领域非常重要的一个特征，其指的“柔性”主要是表达的灵活的适应性，从某方面来说也可以理解为经过改造就可以适应不同环境的变化特性[2]。当今社会消费者对于事物的需求是多种多样的，相关技术的创新速度也在日益加快。不断变化的市场对于产品的灵活性、适应性以及更新换代方面的能力都提出了相当高的要求标准，这种标准也直接影响了产品的设计理念和方法，逐渐的从传统的“刚性”设计转变为“柔性”设计。柔性产品因为在设计时具有灵活性，这可以让其充分的适应不同功能变化的需求，而且自身还保持了升级的端口，对于手续的技术改造等方面都起到了很好的作用，有利于保持产品的长期有效运作，极大的延长了产品的使用寿命，真正的实现了资源的合理利用。建筑物属于一种需要长期使用寿命的产品，为了能够满足当代社会发展的需求，建筑设计的理念和方法也应该充分的借鉴“柔性”设计理念，让建筑自身转变为柔性系统。柔性系统主要有两方面的内涵，指的是该系统适应外部、内部两方面环境变化的能力。对于建筑行业来说，建筑容量负荷、空间功能、输送能力、排放标准以及环境保护等方面都可能因为自身市场、需求或者政策等的变化而产生变化，因此，这就对建筑本身的结构或者设备等体系提出了具有灵活、升级改造的能力。比如建筑空间在功能方面可以分为服务区域和被服务区域，前者中的设备管道以及交通系统需要按照一定的规则进行布置，而后者则可以发挥自由空间的灵活性。这样就不但可以拥有柔性的主体使用空间，同时还可以拥有设备管道升级以及扩充等柔性改造潜力。这种新型的设计理念已经逐渐被当地设计师所吸取采纳，而且已经取得了不错的设计成果[3]。比如建筑师Regers领导设计的建筑产品都普遍的从功能到组织架构等方面体现出适应变化的“柔性”，这也为未来可能产生的改造设计留下充足的空间，如图1所示。

3当代科技影响下建筑虚拟构建设计方法的研究

很长时间以来，建筑设计师都是通过草图或者模型的方式来探讨建筑设计方案，并对其不断的优化升级，一直到能够直接提供给施工方作为指导建造的依据为止。在这个过程中，有经验的建筑设计师其实在其头脑中已经完成了思维方面的“建造”活动。但是由于辅助设计的工具相对比较匮乏，因此在头脑中完成相关“建造”活动时往往需要先将其转换为静态的二维平面图，通过图纸上的平面图来进行深入的分析优化；或者是通过将头脑中的建造活动转变为手工制作的模型，通过切割、拼装模型等方式来模拟建造的构建，这也是所谓的三维表达方式。传统的建筑设计模式往往无法满足大脑动态思维的快速连续构建活动，从而导致了精度、速度以及效率的降低，这些对于建筑设计来说都有着巨大的影响。另外，对于一些复杂的三维空间来说，仅依靠头脑想象是无法完成平、立、剖面的构思，这对于传统设计方法来说充满了巨大的挑战。随着计算机相关技术的快速发展，CAD机械制图技术也得到了广泛的普及和运用。人们可以在计算机构造的虚拟环境中进行大脑动态思维的模拟构建活动，这其实就是所谓的虚拟构建。这种技术极大的增强了人类大脑的三维空间操控能力，交互式的操作界面以及灵活的编辑功能，都让整体建筑设计更加快速、连续。CAD技术是当前虚拟构造非常重要的一种三维辅助设计工具，但是早期的CAD技术并没有完全的替代传统的设计人员绘图工作，只是起到了电子图板的功能。而这种功能并不能满足各种制图要求，比如漏画图线、生成复杂投影或者投影对位复杂度等方面，对于项目的管理以及设计优化等方面都存在较多不足，可以说并没有完全发挥计算机辅助设计的巨大优势。当今市场产品设计的综合性技术要求越来越高，而对于纯粹的机械产品相对也变得越来越少，机电一体化逐渐成为了新的发展趋势，而CAD技术的发展也正在适应这新的浪潮。建筑从某种程度上来说也是一种产品，其设计不单单只包括绘图部分，还要考虑概念方面的设计，组织功能的一体化以及部分的优化、加工等环节。建筑属于多专业综合型协调得到的产物，将不同的专业进修添加组合成新的“大型装配系统”，而这也是建筑设计领域在虚拟构建时的核心部分，其属于由特征造型、参数驱动等合成的三维建筑信息模型。这种建筑三维信息模型涵盖了建筑的特征信息，可以通过元素以及组成构件一层层组合构成复杂的建筑系统模型；并且和平面、立面和剖面等二维工程图、相关的参数文档比如门、窗类型统计表等部分进行关联，此时如果修改某个尺寸或者参数，那么系统会自动的更新相关的模型、视图等信息，这对于设计效率来说有了非常大的提高。随着当代技术的创新和发展，虚拟构建出的产品可以通过快速原型技术输出便于触摸的真实三维模型。这种技术主要是运用了计算机辅助技术、材料科学技术、激光技术等相关技术，通过计算机虚拟构建三维模型，然后采用选择性激光烧结工艺快速的制作出所需任何形状的三维实体模型，这样就快速、直接的将“虚拟”转换为“现实”。通过这种技术可以精确快速的生成我们所需的具有不同复杂程度建筑模型，这非常便于设计人员对复杂的建筑造型进行展示和操控。

4当代科技影响下建筑功能仿真设计方法的研究

将优化策略和科学分析的方法进行有效的结合并融入到建筑设计的过程中是非常关键的，这也是辅助设计进行深层次的创新优化的重要手段，当然这离不开科学有效的评估。通过该技术可以在设计规范条件下实现目标对象的功能仿真分析，这有利于让深化设计从以往的定性转变为定量，也是当代科技影响下建筑设计方法最重要的一个特征。随着当代计算机技术的快速发展，诸如运算速度的提高、数值模拟分析等功能的不断完善，特别是针对概念设计层面的仿真功能的诞生，让计算机对虚拟构建出的大部分模型可以实现功能仿真。在当代建筑设计的过程中，对目标建筑的计算机模型进行功能仿真有利于方便设计人员进行深层次的优化完善设计。这个过程不单单是对建筑的空间以及造型方面的真实再现，而且还可以真实的体现建筑设计的功能方面。而对于功能仿真来说，VR技术只是非常小的一个环节，还包括诸如形实体的视觉属性，比如比例、体量、尺度等一些因素。当代科技影响下，建筑行业已经逐渐成为了汇集多方面技术的综合系统，依据以人为本的宗旨，将其设计打造成真正满足人们需求的产品。目前，针对建筑功能方面的仿真主要包括了太阳能辐射环境模拟、日照环境模拟、热环境模拟、天然采光以及人工照明功能模拟、风环境模拟、声环境模拟、能耗模拟等等，这些方面的功能模拟几乎可以涵盖用户对于建筑本身功能的综合型要求标准。在实际设计的过程中，可以针对不同的设计目标对建筑的规模、功能以及复杂程度等方面采取不同的功能仿真模式。目前，建筑设计师对于建筑功能仿真的认知不够充足，还是停留在一个比较浅的层面，大多时候是将其作为建筑作品最终的检验工具，而不是把它当做建筑设计过程中实时的辅助工具；这其实是非常错误的方式，而且对于设计人员自身的思考和创意方面是不利的。因为一个建筑设计的方案功能的好坏最关键的就是在概念设计时期，如果此时没有对选型做出好的抉择，那么对于后期的很多设计方面都会存在较大影响，而且后期的修补过程也将变得非常的被动。概念设计阶段是建筑设计师非常注重的一个环节，往往需要对建筑的几何形体、所需材料以及整体的布置等方面进行细致的推敲，建筑方案中的非定型的因素有很多方面，而且错综复杂，这些很难是用一些参数就能表达明确，因此也直接导致了专业技术人员的模拟分析无法真正实现。而采用功能仿真软件诸如Ecotect软件如图2所示，就可以将建筑设计过程中的一些功能部分完整的模拟呈现给设计人员。

综上所述，通过上述分析我们可以看出当代科技影响下的建设设计方法的重要性，这对于构建“以人为本”的建筑设计理念和跟上当代设计发展步伐具有非常重要的现实意义。目前，我国的建筑设计方面和国际先进水平仍然存在一定的差距，比如相关的政策支持系统、科学的评价体系等还不是很完善，另外一些基础平台的数据库系统也存在漏洞，这些对于我国建筑设计科学发展都有一定的制约。因此，必须打破传统的设计观念和市场观念，依据科技的改革创新，跟上时展的步伐，转变设计观念，敢于和国际化设计进行竞争。

参考文献

[1]温瑞毅.当代科技影响下的建筑设计方法研究[J].企业导报，2015（23）：60+55.

[2]周晓艳.当代科技影响下的建筑设计方法论之特征[J].科技传播，2014，6（04）：37+65.

[3]江珊.浅谈当代科技影响下建筑设计方法的特征[J].科技创新与应用，2013（18）：219.

作者:张研 单位:吉林省建苑设计集团有限公司