基于幾何學的數字化建筑設計策略探討

袁 崟 中國聯合工程有限公司

1 建筑幾何學

建筑幾何學的理論基礎為西方建筑設計學，這一理論本質上是建筑設計理論和計算機數字設計理論的融合產物，借助數字模型，來實現建筑的科學設計。建筑幾何學屬于綜合性學科，其中包含了多個不同的學科分支，例如設計學科、建筑學科、計算機學科、結構學科、材料學科等等。建筑幾何學問世之后，受到了設計領域相關人員的青睞，經過多年的發展歷程，無論是理論框架的形成還是實際應用都已經相對成熟。幾何建筑學在國內的發展年限較短，在理論設計與實踐應用方面還存在一定的局限性，容易受到西方幾何學的約束，為了打破這種局限性，我國建筑領域的設計人員必須要具備創新精神，從西方相關理論的桎梏中脫離出來。

在建筑工程中，其材質的類型和結構與建筑物本身的安全等級息息相關，不同類型的幾何造型穩定性也存在差異，在數字化建筑設計的領域中，巧妙應用幾何造型設計策略能夠更多的降低成本，并實現創新目標。對于傳統建筑設計來說，其中雖然包括幾何學的應用，但是人工繪制存在很多局限，還會出現較大誤差，為了避免出現繪制誤差，設計人員往往會選擇保守的設計方式，應用幾種固定的幾何模型進行設計。久而久之，很難出現新穎的設計作品。幾何學作為建筑設計的核心靈魂，合理運用幾何元素不但能夠保證設計作品的邏輯性，其設計體系和建筑的后期建設也可以完美融合，建筑設計師能夠突破僵化的傳統設計理論，充分發散設計思維，做出更多優秀的建筑設計。

2 基于幾何學的數字化建筑設計策略分析

2.1 幾何生形設計策略

幾何生形是數字化建筑設計與幾何學最直接的融合設計模式，通過在計算機設備中設置幾何算法的參數方程，能夠生成建筑形體的雛形，設計人員以此作為設計起點進行優化設計，常見幾種幾何形模式包括森泰多邊形、分型幾何以及幾何鑲嵌等。

通過計算機智能技術，能夠實現建筑設計圖的三維可視化目標，建筑設計人員通過計算機能夠同時觀察不同種類的幾何圖形設計效果，利用計算機技術，設計人員能夠在建筑原有地形基礎設計中進行規劃調整，更換多種幾何模型，觀察不同模型中的建筑結構屬性，最終實現建筑功能性設計。

2.2 幾何轉化設計策略

當前，數字技術處于飛速發展狀態，生物內部的幾何結構能夠通過此類技術實現觀察分析、復制以及轉譯等。在此種情況下，建筑仿生設計也出現了變化，由初期對于生物形態的模仿設計，變成將生物的幾何系統轉化為建筑系統。生物的幾何系統中不僅僅包括生物形態，與此同時還包括其內部結構組織關系，這些都能在設計中轉化成為科學合理的建筑設計形式。

與傳統建筑放生設計相比，幾何轉化設計更加注重設計形式與建筑中各環節的對應匹配關系，并以此來決定關鍵設計節點、建筑材料的選擇以及建造模式等。在此過程中，幾何特性的選擇以及建筑設計語言的轉化模式要根據建筑設計人員對生物幾何特點的分析判斷來決定，設計人員還需要了解相關的生物學原理，才能保證建筑設計形式的創新性和合理性。

2.3 協同模擬設計策略

利用計算機技術，作為建筑設計對象的幾何形式本身能夠實現衍生處理和操作控制。在這一建筑設計策略中，將幾何屬性和物質性能的雙向制約關系作為基礎，對二者的動態融合過程實施模擬，最終形成幾何協同設計模式的建筑設計找形，為建筑設計注入新鮮血液。

無論是建筑的環境性能設計還是建筑的結構性能設計，幾何協同設計的核心內容是幾何形式與建筑性能參數的融合，此種方式能夠為建筑設計人員呈現明確的動態模擬過程。建筑形體一方面能夠反映出物質性能方面的需求，與此同時還能匹配幾何生成邏輯，為建筑創新設計提供有力依據。

2.4 幾何重構設計策略

目前，復雜建筑的形體設計涉及了嵌板類型的選擇、材料尺寸的控制以及曲面加工等問題，這些都是幾何學研究的重要議題。面對復雜建筑形體建造實施建筑幾何設計，主要應用的核心設計策略就是幾何重構策略。該策略主要是指借助建筑單元進行原始復雜幾何建筑形態的擬合，進而實現建筑實質建造的近似形體的重構，此種設計能夠滿足建筑施工成本控制需求和材料加工要求。

3 結束語

總而言之，計算機技術的應用普加速了各行各業智能化和信息化發展，也為建筑行業的發展增添了活力。現代建筑設計必須根據用戶的多方面需求，雖然不同建筑物在功能層面有一定的區分，但是在設計領域存在很大程度的共性。建筑幾何學就是在建筑物共性角度分析問題，在保證建筑物空間穩定性的基礎上提升其藝術欣賞價值。