基于河南創意產業的建筑參數化設計應用研究

靳鴿?崔曉甜

摘 要：隨著“數控時代”的來臨，人們愈發離不開數字技術的應用，而設計與生活、藝術與文化中也都將找尋到“參數化”的身影。參數化設計是一種借助計算機運算能力來解決客觀設計問題的工作方法，參數化是一種新的設計思維方式。因此，主要探討了“參數化”數字技術革新在建筑設計的深入與反映，并借助案例分析有助于河南省建筑設計師探討數字建筑的成形方式，用數字化手段實現建筑創新設計。

關鍵詞：參數化；創新設計；地域性符號

基金項目：2014年河南省科技廳軟科學研究項目《河南省創意產業中參數化藝術設計應用研究》（項目編號：142400411298）；2015年河南省社科聯、省經團聯課題調研項目《基于參數化藝術設計的河南省“非遺”文化傳承與創新》（SKL-2015-1660）。

全世界創意經濟收益高達數百億元，增長迅猛，尤以美、英等歐美國家為先，而目前我國還處于發展初期，亟需各省找出一條適合省情的發展道路。在中國，參數化藝術設計是正在發展中的創意產業，在文化創意產業新一輪的競爭中應當捷足先行，有所作為。隨著“數字化時代”的來臨，人們越來越離不開數字技術的應用。國內外的一些前衛設計師正在將軟件與人的智慧進行完美結合，將以程序語言為基礎的參數驅動技術輔助設計應用于新時代的藝術作品，并結合用戶的參與及體驗，通過計算機和工藝的互動，創作出與用戶有感情聯系的數字化物品以及前所未有的建筑形象和空間體驗。而河南省參數化技術與建筑設計結合發展尚處于起步階段，與京、滬、粵等數字藝術創意產業發達地區相比，仍有相當大的差距。

一、河南省創意產業中建筑參數化設計應用的意義

通過計算機編程技術融入建筑藝術設計的數學演化，運用幾何規律、算法邏輯、編程設計等參數化思維方式作為設計的原動力，結合河南省文化建筑中特色傳統藝術及文化資源，剖析現代藝術，使參數化技術跨界新領域，并有助于我省設計師探討非物質文化遺產的數字物體成形方式和數字化表現平臺，用數字化手段實現建筑的創新設計，研究目標是歸納出參數化藝術設計的創意思維應用又能得到文化產業創新發展的方式途徑。這個概念應用于河南省創意產業開發中，使建筑文化、藝術資源與最新數字技術融會重塑，以創作、創新為根本手段，建立河南省新的生產和消費方式，產生新的產業群落，培育新的消費人群，以高端技術帶動河南省傳統文化藝術實現數字化更新換代，提升河南城市建筑形象，提高河南發展的核心競爭力。

參數化是一種借助計算機運算能力來解決客觀設計問題的工作方法，與傳統的繪圖軟件相比，參數化設計是一種全新的理念和技術。美國、英國、荷蘭等知名國際設計事務所及藝術院校都已站在參數化設計的前沿陣地，而我國目前雖個別建筑師及家具設計師在參數化設計先鋒中占有一席之位，但缺乏專門的技術設計部門和機構，用“代碼”做設計這個概念還不普及，作為河南省設計師仍需努力。

二、建筑設計與參數化技術結合的優勢

與傳統的繪畫或雕塑藝術不同，設計是需要落地實踐的一門學科。雖然在設計之初仍需要設計者運用感性的思維充分發揮其想象力和創造力，但之后更需要的是理性的思維。如何才能做到既保留設計之初的美感，又能通過各種物質技術手段完成實施，使其不出問題，這就需要詳盡的數據作為支撐，才能得以實現。

古代，無論是在東方或是西方，宏偉的建筑往往依靠的是“土木工程大師”個人的經驗和知識，耗時數十年甚至數百年才得以完成。他們通常身兼多職，既要完成項目的視覺設計工作，同時也是建筑的結構設計者和現場負責人。現代，物質和精神文明日益進步使人們不斷對建筑提出了更高的要求。建筑的復雜性與多樣性導致了專業的細分，完成設計除了土木工程的專業以外，還需要多個相關專業進行密切配合才能實踐。

參數化設計使設計師從不斷修改圖紙的苦海中解脫出來，設計的精準度卻因使用工具的改變大幅提高；而三維建模軟件的應用也使得建筑空間形式更加豐富，通過計算機圖形世界的復雜幾何形式也被創造出來了。

例如國家游泳中心，又名“水立方”，是為迎接2008年北京奧運會而興建的比賽場館。“水立方”的設計靈感來自于肥皂泡泡以及有機細胞天然圖案的形成。由于設計人員應用了BIM技術，使設計人員擺脫了以往設計中線形造型的束縛，使用Bentley Structural和Microstation TriForma制作一個3D細胞陣列，然后為建筑作造型。由于該技術具有工作效率高，便于修改，工作強度小等優勢，在較短的時間內完成如此復雜的幾何圖形的設計以及相關的文檔，他們贏得了2005年美國建筑史學會（AIA）頒發的“建筑信息模型獎”。

在參數化沒有進入設計領域時，大多數設計師所作的方案及項目都無法擺脫直線構造的影子。如果沒有參數化的介入，對于如此密集的圖形變化根本是無法想象的，這就是參數化帶給設計師的啟發。

此外，在傳統的二維設計中，平立剖面往往是由不同人員分開制作完成。畫剖面的時候，要與平面圖進行精準對位才能把一個剖面圖畫出來。當建筑空間復雜，層數很多時，就非常耗費工作者的精力并且容易出現錯誤。最可怕的是當所有的圖紙畫的差不多了，突然平面中的某個數據改了，還得花大量時間重新對位修改剖面，同時相關設計參數都會像多米諾骨牌一樣受到牽連，產生連鎖反應，以至于最終結果是所有圖紙都得改。但是，在Revit中，參數化修改引擎提供的參數更改技術使用戶對建筑設計或文檔任何部分的更改能自動反映到其他視圖的位置，引起關聯變更。所有的二維圖紙與三維模型都緊密關聯，模型的任何地方發生修改，所有圖紙全部立即自動更新，這樣做就把設計師從反復修改圖紙錯誤的煎熬中解脫出來，使其能夠更加投入到創新設計中。例如在敦煌莫高窟游客中心設計案例中，由于曲面屋頂的變化豐富，在任意一處的剖面都不一樣，事先也不能完全確定需要剖切的位置，因此將參數化應用在設計方案中，通過參數化的關聯功能和即時顯示的特性，能夠非常好地獲得令人滿意的設計效果。

三、河南省建筑創新中參數化設計應用的價值

中原文化博大精深，從不可再生的物質文化遺產到非物質文化遺產，均具有深厚的文化底蘊和獨特的藝術面貌，如：以老子、莊子為代表的名人文化；以嵩岳塔、康百萬莊園等為代表的中原建筑文化；以夏、商、周、唐、宋為代表的中原歷史文化等。

然而，建筑創意設計在河南正如其所處的地理位置那樣，中規中矩。在設計創新的道路上河南一直處于保守、封閉、緩慢的狀態中。對于河南悠久的歷史文化和鮮明的民間建筑藝術形象無動于衷，或是形而上學地進行一些所謂的創新設計，換湯不換藥。陳舊的設計手法、落后的藝術形式不能滿足當代人的審美需求，在逐漸被淘汰的過程中，最令人痛心地就是地域性特色的漸漸消逝，找不到能夠被大眾認可新形式、新面貌。

河南省建筑創新設計與參數化設計技術結合，一方面在于為參數化技術提供藝術靈感和空間，為藝術的創新發展提供技術的支撐和實現途徑，從而推動我省數字化藝術的創新與發展，為我省未來基于理性和數字分析的參數化高科技藝術設計進行補充，具有理論意義。另一方面，在參數化藝術設計的形式源于邏輯規律、結構形態空間關聯設計等理論支持下，培養開發設計師及受眾者的參數化思維，揭示一些設計領域中未被前人所發現的新視野。

在發展河南創意設計產業中將這些特有的地域文化資源與現代經濟技術相融合，以文化特色支撐起河南創意設計產業的特點，是發展具有核心競爭力的創意設計產業的必由之路。

四、參數化在河南建筑創新設計中的應用實例

參數化正如火如荼地應用在各個設計領域，作為一種全新的設計載體，它也具有文化傳承的重要意義。如《考工記》、《園冶》、《營造法式》、《天工開物》等書籍中所記載的工藝品、建筑、園林等的藝術形式、施工規范、設計規律等，是在參數化誕生之前已經存在的一些關于規則或數據的思想描述，這些都可以為參數化設計提供依據。無論是復原傳統建筑、園林還是基于此進行的新形式的研究，都具有重要的意義。

此外，參數化為設計者提供了一種全新的可能性。由于其關聯、高效、可視、非線性等多個特征，使設計者可以無懼于復雜形式的困擾，大膽地提取具有鮮明特色的地域性符號作為設計元素，通過借用、解構、重構等手機手法，用先進的物質技術手段完成符號信息的提煉、演變，從而獲得具有典型地域特色并適應現代審美要求的新形象。河南省創意產業中參數化與建筑設計的滲入與互融，具體包括對地域、文化、經濟的研究與分析，特別是對傳統建筑、文化、藝術形式及內容的提煉與歸納，以及在此基礎上通過參數化的方式進行的建筑創新設計。

例如河南省廣播電視塔（中原福塔）的設計與建造。中原福塔由塔座、塔身、塔樓和桅桿四個部分組成。在設計過程中，設計團隊對河南省的地域性符號進行了充分的調查研究，將象征“定鼎中原”的國之重器——鼎和寓意中原福塔的傳播功能的 “編鐃齊鳴”的古代樂器組合編鐘經過藝術加工應用于中原福塔的塔座和塔身上。從上空俯瞰電視塔像一朵盛開的梅花，寓意為花開五福，福澤中原；從地面仰視，電視塔像一尊豎立旋轉向上、自然騰躍、飄逸飛舞的凝固禮花。

通過參數化技術的開發及應用將設計者的設計思想準確地表現出來，清晰地展現出中原福塔的形式美感、文化內涵、結構關系、物質材料應用和比例尺寸等，從藝術和技術角度為后期建造提供了全面的圖形及數據資料。人們能夠通過參數化設計明確了解該建筑的造型特點，與周邊環境的關系，內部空間功能布局等設計內容，及時發現問題并通過參數化手段高效地修改問題，從而提高工作效率、節約設計資源。

五、結語

本文力圖以科學的發展觀，挖掘參數化在藝術設計中應用的特質、整合數字化與藝術化資源、利用參數化解放藝術表達，提升我省高科技設計發展水平，用參數化思維引領創意生活，提出契合實際的我省參數化設計在藝術設計中運用的發展構想。

參考文獻：

[1]李玲.論BIM工程的應用[J].城市建設理論研究，2013（29）

[2]姜曦.談BIM技術在建筑工程中的應用[J].山西建筑，2013（02）

[3]任向.參數化對于設計的作用[J].現代裝飾（理論），2013（09）

[4]陳晅嶸.中原文化語境下的河南創意設計產業發展研究[J].包裝工程，2011（18）

作者簡介：

靳鴿，碩士，工作于鄭州大學西亞斯國際學院，講師。研究方向：環境藝術設計。

崔曉甜，開封市市政工程設計研究有限公司，助理工程師。研究方向：景觀設計。