建筑設(shè)計(jì)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

方卓

【摘要】? ? 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，數(shù)字化已經(jīng)成為當(dāng)前及未來的重要趨勢(shì)，新型技術(shù)的出現(xiàn)為各個(gè)行業(yè)都帶來較為深遠(yuǎn)的影響。尤其是對(duì)建筑設(shè)計(jì)來說，數(shù)字化技術(shù)所提供的新啟示和新思考，直接對(duì)人們的生活質(zhì)量產(chǎn)生一定的積極作用。鑒于此，本文主要探究建筑設(shè)計(jì)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，從建筑設(shè)計(jì)在數(shù)字技術(shù)時(shí)代下的發(fā)展趨勢(shì)入手，分析二者之間的關(guān)系和影響，并研究建筑設(shè)計(jì)中的數(shù)字化技術(shù)，提出具體應(yīng)用和實(shí)踐過程，旨在為現(xiàn)代化建設(shè)設(shè)計(jì)提供一些借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 建設(shè)設(shè)計(jì)? ?數(shù)字化技術(shù)? ? 應(yīng)用

前言

數(shù)字技術(shù)的高速發(fā)展，為建筑形態(tài)的提高提供了可能性，從以往簡單的平面生成，到后來的復(fù)雜形體模擬，數(shù)字化技術(shù)為其提供了無限的找形方式。并且能夠在三維模擬空間內(nèi)比較便捷的修改曲面，促使建筑設(shè)計(jì)具有良好的適應(yīng)性。所以在建設(shè)設(shè)計(jì)中，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用極大的改善了其出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)自由曲面進(jìn)行邏輯化的分析和控制，以體現(xiàn)約束和自由的矛盾性，實(shí)現(xiàn)精確控制。在此基礎(chǔ)上合理應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)成為建筑設(shè)計(jì)的必然要求。

一、數(shù)字技術(shù)時(shí)代下建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的未來趨勢(shì)

在目前的數(shù)字化時(shí)代下，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)人們的生產(chǎn)生活方式造成了極大的影響，促使生存行為產(chǎn)生了較大的變化，以此推動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展。在現(xiàn)階段，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用促使建筑實(shí)體空間逐漸轉(zhuǎn)向到虛擬空間，為建筑設(shè)計(jì)帶來的新的發(fā)展契機(jī)，同時(shí)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)向虛擬空間化，利用相應(yīng)的數(shù)字化參數(shù)以及數(shù)據(jù)等構(gòu)建建筑模型，能夠便捷、有效的修改建筑的細(xì)部設(shè)計(jì)，繼而轉(zhuǎn)化為實(shí)體設(shè)計(jì)圖紙，為真實(shí)建筑建設(shè)提供良好的依據(jù)和支持，完善現(xiàn)代化建筑體系，滿足人們當(dāng)前對(duì)建筑使用的各種需求，提高舒適程度和安全性。所以數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用是建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的重要趨勢(shì)，利用實(shí)體空間與虛擬空間的相互轉(zhuǎn)化，提高建筑設(shè)計(jì)的可行性和合理性[1]。

二、建筑設(shè)計(jì)與數(shù)字化技術(shù)之間的關(guān)系與影響

2.1關(guān)系

建筑設(shè)計(jì)與數(shù)字化技術(shù)之間存在非常密切的關(guān)系，對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)建筑設(shè)計(jì)的方法以及建筑觀念的變革等都產(chǎn)生比較深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)在數(shù)字化時(shí)代下，建筑設(shè)計(jì)的立場(chǎng)和態(tài)度存在兩種形態(tài)。其一是數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的主要工具，取代了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的某一部分?？梢詫?shí)體空間轉(zhuǎn)化為虛擬空間，為實(shí)體建設(shè)提供依據(jù)和基礎(chǔ)。比如將建筑設(shè)計(jì)構(gòu)建成三維藝術(shù)模型，并可加入時(shí)間因素使其形成思維對(duì)象，更為準(zhǔn)確的生成和確定建筑造型，同時(shí)能夠比較廣泛的引入光照分析以及氣流分析等，達(dá)到以人為本的形式化和理性化結(jié)合設(shè)計(jì)。促使人們能夠在虛擬的現(xiàn)實(shí)當(dāng)中真實(shí)的體驗(yàn)建筑特色，及時(shí)修改不足之處，以便于減少前期設(shè)計(jì)和后期施工存在的不適應(yīng)性。其二，建筑行業(yè)是數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的行業(yè)之一，數(shù)字技術(shù)的主導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)方法和思路，對(duì)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行重組，在實(shí)踐中則可改變?nèi)藗兊纳罘绞?。比如?shù)字化技術(shù)所支持的網(wǎng)絡(luò)購物、智能家居等促使傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)和格局發(fā)生變化，并且在設(shè)計(jì)過程中主要依托數(shù)字化技術(shù)的模擬空間呈現(xiàn)，有利于保障建筑的混用空間和同一空間的多功能使用，促使空間利用率得到提升[2]。

2.2影響

數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較大的影響，首先體現(xiàn)在其能夠借助函數(shù)算法等生成大量的圖像，能夠更好的激發(fā)設(shè)計(jì)人員的建筑創(chuàng)意和思路，并且通過計(jì)算開展項(xiàng)目分析，將復(fù)雜的表現(xiàn)形式和結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行有效銜接，促使建筑設(shè)計(jì)從二維代入到三維中，從而便于數(shù)字模型的建模以及修改、保存和交流、攜帶等，促使藝術(shù)和技術(shù)相互融合，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的建筑構(gòu)想和造型設(shè)計(jì)。其次，數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的影響體現(xiàn)在能夠基于有限元分析法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有數(shù)字化特點(diǎn)，并通過應(yīng)用相關(guān)的模擬軟件等對(duì)溫濕度、采光以及隔音等技術(shù)指標(biāo)實(shí)施自動(dòng)控制，形成仿真的建筑繪圖，更好的表達(dá)設(shè)計(jì)主旨和功能細(xì)節(jié)。

三、建筑設(shè)計(jì)中涉及的數(shù)字化技術(shù)

3.1參數(shù)化設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)中所涉及的數(shù)字化技術(shù)是指利用數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件，在限制條件和設(shè)計(jì)形式之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，并基于編碼技術(shù)形成三維模型。比如可對(duì)建筑造價(jià)、氣候、密度等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行編碼的過程中，借助數(shù)字化技術(shù)，將非形式信息轉(zhuǎn)化為可度的形式數(shù)據(jù)信息，以此能夠更為直觀和明確的設(shè)計(jì)和修改參數(shù)，保障建筑設(shè)計(jì)的可行性、合理性[3]。

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

建筑設(shè)計(jì)中包含的數(shù)字化技術(shù)，主要是設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建虛擬的建筑物以再現(xiàn)真實(shí)世界。通過與虛擬環(huán)境的交互以體現(xiàn)出沉浸性、交互性和想象性的特點(diǎn)。在建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中，該技術(shù)可在三維模型、渲染、多媒體以及動(dòng)畫等方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，為設(shè)計(jì)方案的完善奠定良好基礎(chǔ)。

3.3智能技術(shù)

智能技術(shù)是建筑設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的重要數(shù)字化技術(shù)，其是全面綜合建筑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)營服務(wù)，尋求最優(yōu)的結(jié)合方式以獲取高效率，并提高建筑的舒適性。尤其是對(duì)建筑消防、保安以及照明等對(duì)參數(shù)要求較好的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，利用數(shù)字化技術(shù)可滿足人們的不同需求，同時(shí)借助數(shù)字化模擬技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁┫鄬?duì)較多的選擇[4]。

四、建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

4.1可行性分析

數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，主要目的和作用是對(duì)建筑工程項(xiàng)目的可行性進(jìn)行分析以及預(yù)測(cè)，旨在決策之前將所規(guī)劃的任務(wù)進(jìn)行數(shù)字化，比如將建筑設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)字信息轉(zhuǎn)化，利用計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)軟件開展分析、加工和處理，以便于形成完整的、系統(tǒng)化的方案，對(duì)存在的設(shè)計(jì)缺陷和不足采取適當(dāng)?shù)男薷拇胧?，可在后期建設(shè)過程中節(jié)省大量的投資。在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信息處理能力來對(duì)文字和圖像等文件進(jìn)行高效處理，能夠在建筑項(xiàng)目投標(biāo)中提供可行性建議，避免出現(xiàn)重大決策失誤。

4.2方案優(yōu)化與概念設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用即是在確定初步方案后，采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件，將方案中采集、量化的設(shè)計(jì)指標(biāo)、屬性和功能等開展分析和預(yù)測(cè)，更便于對(duì)方案的修改和優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員可利用BIM技術(shù)對(duì)建筑環(huán)境以及功能等開展定量定性分析，目的是提高建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。在當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中，通過數(shù)字化技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，并得到了比較廣泛的應(yīng)用。

另外，數(shù)字化技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的概念設(shè)計(jì)，其是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中比較關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，以往的做法通常是設(shè)計(jì)人員根據(jù)簡單的示意草圖以及自身的想象能力，來對(duì)建筑進(jìn)行造型構(gòu)思。這種方法帶有較大的局限性和約束性。而運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用則能夠?yàn)楦拍钤O(shè)計(jì)提供比較有利的智能化工具，比如利用BIM技術(shù)則能夠構(gòu)建建筑三維立體空間、構(gòu)思建筑造型、色彩以及質(zhì)感等效果。并能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)人員自身的構(gòu)思與建筑真實(shí)環(huán)境相結(jié)合，從而綜合考慮概念設(shè)計(jì)，通過相應(yīng)的數(shù)字化軟件將構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字模型，提供設(shè)計(jì)意圖和實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)計(jì)的方便性。

4.3技術(shù)文檔整理

目前階段計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)比較完善，能夠?qū)σ?guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容開展精確的計(jì)算和處理，有利于提高技術(shù)文檔的整理效率。同時(shí)利用數(shù)字化技術(shù)能夠生成各種建筑圖形，并編輯、生成、修改建筑設(shè)計(jì)圖紙，其能夠?qū)D形進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和縮放等，而且有利于自動(dòng)標(biāo)注尺寸、圖標(biāo)等。設(shè)計(jì)人員可按照不同工種和內(nèi)容，來分別儲(chǔ)存建筑設(shè)計(jì)信息在不同圖層中，又可任意選取不同圖層內(nèi)容進(jìn)行組合輸出，以便于形成施工圖紙。通過利用數(shù)字化技術(shù)整理技術(shù)文檔，有利于減輕設(shè)計(jì)人員的繪圖工作量。

4.4制圖設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)過程中，采用數(shù)字化技術(shù)可在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上完成制圖，設(shè)計(jì)人員可利用各種先進(jìn)的軟件來生成各類建筑圖形，并能夠編輯、修改設(shè)計(jì)圖紙。在應(yīng)用過程中能夠減輕在施工階段的現(xiàn)場(chǎng)繪圖工作量，同時(shí)可基于制定統(tǒng)一的方案開展數(shù)據(jù)信息管理，為制圖設(shè)計(jì)提供良好的依據(jù)，便于進(jìn)行查錯(cuò)和糾錯(cuò)。

4.5網(wǎng)絡(luò)支持與數(shù)據(jù)庫

由于數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要是采用虛擬技術(shù)和智能技術(shù)，即是在虛擬系統(tǒng)中，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)庫等與不同位置的用戶實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)和交互，并形成協(xié)同工作體系。而數(shù)據(jù)庫中關(guān)聯(lián)信息的儲(chǔ)存以及操作等，都能夠?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)提供比較完備的背景研究，進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)準(zhǔn)備時(shí)間。比如建立高效的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的高效合作、開展實(shí)時(shí)交流，能夠充分提高團(tuán)體的協(xié)作能力。除此之外，數(shù)字化技術(shù)能夠融合設(shè)計(jì)人員和使用者的雙重身份，充分體現(xiàn)出人文關(guān)懷，提高建筑設(shè)計(jì)的合理性。

五、數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)的實(shí)踐過程

首先是方案的前期構(gòu)思階段，其一般集中在場(chǎng)地分析環(huán)節(jié)，即是通過實(shí)地查看等方式，對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的自然地形地貌以及城鎮(zhèn)環(huán)境等進(jìn)行深入考察，以此開展建筑數(shù)據(jù)分析。并且在獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料之前，數(shù)字技術(shù)還可以應(yīng)用在地況較為復(fù)雜的敏感地段。其是受周圍環(huán)境的限制，對(duì)建筑場(chǎng)地會(huì)提出一些特殊要求。利用數(shù)字化技術(shù)則能夠制定最優(yōu)方案，以滿足各項(xiàng)需求。

其次是制作草圖，由于其本身是一種概念設(shè)計(jì)和構(gòu)思的載體，所以設(shè)計(jì)草圖一般具有即時(shí)的、即興的創(chuàng)作感，多是來源于直覺和本能。這一實(shí)踐過程，數(shù)字化技術(shù)能夠起到重要的支撐作用，比如設(shè)計(jì)人員繪制草圖是先在紙張上進(jìn)行手繪，然后再基于轉(zhuǎn)譯技術(shù)將手繪草圖變?yōu)閿?shù)字化圖像，利用模型制作、環(huán)境模擬以及結(jié)構(gòu)分析等，促使建筑設(shè)計(jì)圖紙更加完善化、豐滿化。

六、結(jié)束語

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)建筑設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了較大的影響。依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑數(shù)據(jù)的深度挖掘、分析、處理和應(yīng)用。并借助虛擬技術(shù)和智能化技術(shù)等將現(xiàn)實(shí)空間與虛擬空間相互轉(zhuǎn)化，在數(shù)字模型基礎(chǔ)上再現(xiàn)建筑形態(tài)，根據(jù)實(shí)際需求不斷完善設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最終輸出為建筑設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。所以在未來發(fā)展過程中，數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐將會(huì)得到廣泛的推廣和應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)新前進(jìn)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]葉志鋒.在建筑設(shè)計(jì)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)， 2019，46（19）：93-94.

[2]王微.數(shù)字化技術(shù)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用思考[J].建筑技術(shù)開發(fā)， 2019，46（17）：26-27.

[3]趙躍萍.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)， 2020，41（08）：404.

[4]馮卓.新技術(shù)和新材料在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用探討[J].中國建材科技， 2018，27（06）：26-27.