淺談數字化技術影響下的當代建筑設計

孫宛見

摘 ? ?要：日前，數字化建筑技術在建筑行業方興未艾，促使建筑設計進行了一個重要的變革。本文將闡述數字化技術在建筑設計中發揮的重要作用，探討數字化技術對建筑設計的價值，并論述其為建筑設計與建造帶來的各項優勢與變化，為建筑業的優化設計提供一定的參考。

關鍵詞：數字化技術;建筑設計;建筑形式;建筑技術

1 ?引言

如今，在科技進步的大背景，尤其是以數字化技術為核心的推動下，傳統的生產技術、人們的生活與思維方式被徹底變革。這些新的技術向傳統的理論與實踐發起了沖擊與挑戰，促使建筑設計的手段、創意、形態和建造方式都有很大程度的變革。

2 ?數字化技術對建筑設計工作的價值

建筑設計在不同的歷史階段、生產水平，制圖的流程和手段有很大的區別。過去，建筑師僅能依靠自身有限的水平完成整個設計的構思，從抽象概念到草圖成果，這些想法和思路的實現包含諸多的實際工作，需要大量時間來完成，經常使得建筑師耗費精力，靈感消失，存在諸多的不足。數字化技術的出現，為設計師們提供了新的設計媒介和方法，建筑設計成果逐漸由二維圖紙轉變為三維立體模型，為設計師提供靈感，繪制圖紙，梳理思維，且可以不斷提升技術水平以改善先進的結構體系和設計。目前已廣泛滲透各國建筑行業為設計師提供新的方向與高度。

3 ?數字化技術輔助下的建筑設計與建造

3.1 ?操作與互動

傳統設計中，建筑師習慣于利用草圖和模型來協助推敲設計方向。二者在初期輔助建筑師的設計思維，獲得設計靈感有一定幫助，但是進入深入優化階段顯得后勁不足。草圖繪制受到設計師自身的手繪能力的限制略顯不便，實體模型雖更加直觀但制作耗時長且修改不易。伴隨數字化技術的介入，建筑師可以在計算機建模的基礎上發現空間關系與建筑形體的不足進行快速直觀的修改，推進設計的深度。在這樣的設計流程中，建筑師與數字化設計手段能夠建立良好的互動關系，使得建筑設計中對繪制圖紙技巧的要求降低，讓建筑師能集中精力研究建筑本身的可行性和設計的創造性上。

3.2 ?場地分析預測

在進行建筑設計之前，建筑師都會以實地勘探的方法，了解項目所處的自然環境及文化背景，比如場地的地形、地貌做出專業的基地分析。傳統場地調研中，地質狀況復雜的項目對于建筑師的設計來說有一定的難度，需要綜合考慮不同元素來解決場地問題。目前，設計師可以將數字資料輸入計算機，利用OpenSite Designer等軟件來處理算法模擬設計場地，評估整體項目以及地形地貌情況以避免決策上的重大失誤。

3.3 ?計算機軟件對思維概念的啟發

傳統的建筑設計由設計師在腦中構思大致的方向、結構和形體，隨后利用手繪圖紙輔以文字解釋等方式來闡述設計成果，依據此法，設計師所能傳達的內容非常有限，需要專業人員進行深度解析才能理解原本的設計理念。近年來，各類建模及參數化軟件取得突飛猛進的成果后，極大地刺激了建筑師的創造性思維，對于設計的表達也有了很好的輔助，建筑師們開始嘗試拋棄原先單純對傳統工具的模仿，根據不同項目特點，結合計算機程序及人腦的經驗將設計邏輯化，以數理邏輯、幾何形態為基礎，為創造性思維帶來新靈感。目前，數字化技術應用已突破僅是輔助設計的范疇，建筑師可以直接利用軟件進行創作與構思，計算機內在的邏輯或某種語法的可能性可以視為設計概念的起點，由此產生大量嶄新的建筑形態、結構，顛覆了傳統建筑的審美認知。

3.4 ?數字化技術影響下的空間與立面

現代建筑中，建筑的空間結構和形體是兩個重要元素，結構圖底的轉變，墻體解放使得立面不再受最初的美學所影響和制約，而是與內外空間關系相關。隨著設計空間趨向復雜與多樣化，建筑師對抽象空間的把握受限，需要利用數字化模型以及渲染模擬技術來推敲完善。例如，使用AutoCAD繪制平面圖底，再用SketchUp/Rhino等軟件建模，最后導入各類渲染軟件展現設計成果。數字化技術影響下，各類軟件從輔助繪圖轉向輔助設計的階段，建筑師可以利用軟件輔助推敲場地與建筑形體的關系來確定最終的造型，實現空間與形體關系的和諧統一，幫助建筑師改變先表皮后空間的設計習慣，使得建筑形式更加自由化。

3.5 ?數字化技術影響下建筑形態的演變

數字化技術的更新促使建筑師對空間形態的把握創造更加多元。在傳統建筑流程中，建筑師完成造型設計的力量有限，難以創造實現較為復雜的建筑形體，而異形建筑的施工過程也步履艱難，導致過去建筑形態呈現較為單一的形態。近年來，數字化技術的興起使得復雜不規則的建筑形體有了理論和技術的支撐，通過數據分析運算，建筑師可以精準地控制幾何形態的數理邏輯，并且選用較為優越的設計方案實施建造，至此，許多看似不可能的建筑構想成為現實。

例如，善于運用參數化手段的建筑大師扎哈·哈迪德將早期雜亂的建筑風格轉向大體量、極具流線和曲面的形態特征。她所設計的作品通過獨特的設計方式進行展現 ，如流線型的曲面表皮，利用軟件對建筑復雜精準的結構進行測算，借助建筑外表皮對建筑結構進行支撐，讓建筑空間能夠呈現出更加完整的幾何效果，具有很高的藝術價值。

3.6 ?數字化輔助在繪圖上的優勢

近幾百年，建筑行業主要以手工繪制建筑圖紙為主，隨著計算機技術提高，設計人員從傳統機械性繪圖的艱辛中獲得了解放，建筑行業逐漸向電子出圖的可視化方向發展。數字化技術提供的繪圖平臺大大縮短了設計周期，在保留設計靈感，提高工作效率和繪圖質量方面也有不可小覷的作用。與傳統的手工繪圖相比，計算機制圖高效的數據處理能力能提升繪圖速度和出圖的精度，同時使用各類建模軟件能夠很好地完成從二維圖形到三維空間的轉化。例如Rhino，SketchUp和Maya等建模軟件和3D渲染軟件為設計師提供真實清晰的圖像，并確保圖紙細節完整，提升了建筑設計的整體水平。

3.7 ?數字化技術對建筑方案的優化功能

一般來說，初步的建筑設計圖紙通常依賴于建筑師自身的想象力和大量的工作經驗得出，在每個環節肯定存在不足之處。因此，方案優化是設計過程的一項中心環節，使用數字化技術的輔助功能，可以快速修正圖紙，不斷地根據外部環境來改變建筑物的組合方式，有效進行整體調整，統一設計成果的材質、功能、布局、造型等。

4 ?結束語

在社會新的發展時期，數字化建筑技術日趨完善，為建筑界帶來了更多的可能性和實現的途徑，極大地推進了建筑設計的發展。日前，建筑的完善不僅可以依靠建筑師個人的能力，還能通過現代科技以及不斷更新的計算機軟件輔助技術等為建筑師提供整體化、多角度的思維方向以及圖紙模型的技術實現，通過數字化技術，設計師能利用計算機進行建筑的分析、設計和優化來完成建筑的平面及三維成果，使整個設計流程更加科學合理。利用不同的運算法則使建筑的形體和空間更加復雜多變，顛覆了傳統建筑設計中靠人腦和紙上研究所不能達到的創新高度。數字化技術促使現代建筑設計的思想和方法有了極大的轉變，建筑師可以通過算法設計、數字化建造技術等方面獲得新的視野。此外，各類計算機輔助軟件的誕生在提升工作效率和精度、降低工程的成本、建筑制圖、設計成果上帶來了翻天覆地的變化。因此，在未來建筑設計中應充分融合應用數字化技術，使得高端制造化建筑、大數據與人工智能想結合，帶領建筑行業走向新的高度。

參考文獻：

[1] 趙明成.建筑數字化設計與建造研究[D].湖南大學，2013.

[2] 法比奧·格拉馬齊奧，馬蒂亞斯·科勒，揚·維爾曼，李博.一種建造的新物學材料、工具與設計在數字建造技術下的關系[J].時代建筑，2014.