在建筑设计中的数字化技术

【摘要】数字化时代最主要的特点就是计算机化与网络化，它直接影响着人们的生存状态。正如工业革命带来的巨大变化最终导致了现代主义建筑运动一样，信息技术的浪潮也将为未来的建筑业带来一次新的革命。

【关键词】建筑设计；数字化；技术

前 言

数字化并不仅仅为一种比较简单的信息储存和处理技术，它有效变革了传统生产技术，对人们的思维及生活方式都造成了极大的冲击，对建筑设计更是造成了深远影响。本文介绍了数字化技术内涵和对建筑设计的影响，探讨了数字化技术在建筑设计中的应用。

一、数字化对建筑的影响

从应用层面看，物质被信息替代这一基础正是数字化的显著特征。过去，人们日常生活中所用到的信息往往是由物质作为媒介来完成信息的交换。网络的出现符合这种物质流被信息流所替代的趋势潮流，如此一来，不仅使信息交换效率有所提高，还使物质资源消耗相应减少。从文化层面看，数字化给人们的日常生活与思维方式带来了极大改变，从而使建筑发展受到深远影响。

数字化技术的产生对能够体现使用功能的建筑空间及建筑造型提出的要求更高，尤其是能影响人们日常生活的。随着现在很多传统的建筑类型被新型的建筑类型逐渐替代，这种变化给能够体现使用功能的建筑空间及建筑造型注入了新鲜血液，小到住宅范围，大到城市区域，形成一种多元化、多层级的网络通信智能空间。以智能化办公建筑为例，从某种程度上讲，该种建筑类型终将有一天没有存在意义，随着soho族越来越多，住宅范围只有跟得上这种变化才能与之相匹配。

当工作与生活这二者能有机结合在一起时，建筑发展便达到了一定高度，以往明确将工作区与生活区分开规划的方法不复存在。这种改变会带来多米诺骨牌效应，促使生成许多智能空间，从而构成一个全新的建筑类型。数字化技术在其应用优势明显的区域会自动消解部分使用功能，比方说，超市这一功能性消费场所会在新兴起的电子营销冲击下而消失得无影无踪，但对休闲型一站式shopping mall则是个利好且发展层次更高。究其本质，这是一次功能再分配的过程，呈现高效、合理的特点，从而衍伸出“比特城市”（信息城市）这一特殊概念。工业革命发展到后期，城市化矛盾日益凸显，这与缺乏物质与信息脱不了干系。数字化时代，比特城市没了形式的外在限制，也可能呈现分散、低层的特点。

二、数宇化技术在建筑设计中的应用

数字化技术正在越来越多的层面上影晌着建筑行业，虽然其本身只是一项新科技，但影响已不仅仅局限于技术，而且包括设计观念和手法的重大转变。其中，计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAB）在建筑设计专业工作中的应用技术称为计算机辅助建筑设计技术（Computer Aided Architectural Design，CAAD）。它是运用现代计算机数字技术来辅助进行建筑设计的一种新的建筑设计理念。经过短短20多年的发展历程，其发展速度和应用水平已经显示出了强大的生命力。其优越性已越来越明显地在建筑设计中反映出来，并已深深地扎根于世界建筑市场。CAAD方法利用计算机速度快、容量大、精度高和功能强的特点，帮助或代替建筑师在设计过程中处理大量的图像、数值和文字信息，从而大大地提高了建筑设计的质量，降低了设计的成本，缩短了设计的周期，并且节约了建设的投资，增强了竞争性。世界上先进工业国家多年来的实践已充分证明了这一点。传统的建筑师工作平台已经从图板过渡到计算机桌面，有了计算机和丰富的软件就可以实现建筑师构想的一切可能。CAAD在建筑设计各个阶段的具体功能和应用主要包括以下几个方面。

1、可行性分析、项目投标 运用计算机的数据信息处理能力的巨大优势，对工程项目的可行性和合理性进行分析和预测，以避免决策上的重大失误。在20世纪80年代初，美国明尼苏达州某超级市场集团总部用传统方法对该州北部地区新建超级市场项目进行了具体规划，得到的结论就是要新设7个点。在决策之前，该公司的总裁抱着试试看的想法把规划布点任务送交计算机服务中心进行分析处理。计算机系统根据所输入的该地区的人口结构、工资水平、道路交通、商业网点现状和地区发展前景等信息进行了全面的综合分析，结果得出了新建5个超级市场和新的规划布点的详细分析报告。该公司采纳了CAAD系统提供的这一方案，仅此一项就节约了l亿美元的投资。

2、概念设计、造型构思建筑设计的概念设计阶段是设计的最关键阶段。以往建筑师是依靠自己的空间想象力和借助简单的示意草图来进行方案构思和造型设计的，这种原始方式具有很大的局限性。CAAD技术可以给建筑师提供一个强有力的智能工具，帮助构思建筑的三维体型、空间、造型、色彩和质量感效果，并能同时与周围的真实环境结合起来考虑设计方案。世界著名建筑师贝聿铭在法国卢浮宫广场上的玻璃金字塔的构思就是借助CAAD技术进行和完成的。

3、方案优化、专项分析在深入的建筑设计平面布置方案设计过程中，CAAD可以对设计中的各种可以量化的可以采集的设计指标、属性或功能活动关系进行分析和评估，并通过人机交互的方式进行反馈修改，形成交互式人机优化循环。这里如何着手修改设计方案，还是由设计师起主导作用，计算机只能起着辅的数据处理的分析判别作用。同时，在建筑设计方案设计阶段中，CAAD技术还能对各种物理的、环境的和功能专项设计技术指标进行定性定量的分析，以提高建筑设计的合理性和科学性（例如对建筑日照、自然通风、保温隔热、防火防灾和经济概算等）。

4、计制图、技术文档计算机制图技术现在已发展到相当完善的程度，建筑师可以利用CAAD软件中的各种图形生成、编辑功能和建筑标准库、配件库来生成或修改建筑设计图纸。图形能任意移动、旋转、缩放和拼接，能自动标注尺寸和图标。建筑师可以按不同工种和内容分别存贮有关建筑设计信息在不同的图层中，又可以按需要任意选取不同的图层内容进行组合输出，生成各种施工图纸。设计系统具有统一的方案数据管理系统，记录、存贮设计方案中的全部设计信息。它保证了不同设计工种在工作上的协调一致，也便于统一查错和纠错。设计施工图和细部大样可选用建筑构造详图库和建筑构配件库中的内容拼接装配进施工图中。一旦设计工作完成之后，CAAD系统可以自动提供各种设计的技术经济文件和报告，连同全部设计图纸一并提交审议。使用CAAD技术在施工图阶段产生的效益十分明显。大大减轻了设计人员的绘图工作量。所以，无论是国内还是国外，建筑设计部门的CAAD技术的弓l进和应用大都是从辅助施工图设计和绘制透视图开始的。

三、数字技术对建筑设计的影响

1、数字技术对建筑形体语言塑造的影响

激发创意。在建筑设计中，设计师利用数字技术――计算机强大的运算系统，能够依据函数算法生成大量复杂、又带有一定随机性的图形，激发设计师的建筑创意。计算机的处理能力又能够将这些复杂造型精确呈现，并绘制成施工图纸。世界上许多建筑师正在寻求这种艺术和技术融合的全新创意，并在他们的建筑设计过程中挖掘出计算机辅建筑形态构思的潜能。

2、对建筑造型的设计影响

对项目的分析性内容常常能够左右建筑形态的设计意图。在计算机媒介介入前，复杂的形式表现和结构分析难以有效衔接。在非逻辑的灵感通向准确的形式的过程中，计算机媒介有效地处理相关数据，辅助设计师在数字环境中进行思考，直至完成造型设计。参数化建模技术的应用使得复杂形体的结构和建造分析变得简单和高效，在这些参数分析运算的基础上，设计构思深化为准确的建筑造型，那些看似不可思议的建筑构想也能成为现实。

3.数字模型的出现

建筑形态设计的复杂化趋向越来越使实体模型方式无法胜任创作理念的表现需求和制作时间要求。计算机硬件和计算机图形学以及CAD 软件系统的不断发展，使建筑设计的数字化从二维进入了三维的境界。首先，三维数字模型便于建模和修改，节省了大量的制作以及调整模型的时间。其次，计算机媒介通过三维模型及更加逼真的真实状态的模拟，令人身临其境，预先感受到将要建成的空间效果。最后，三维数字模型便于保存和携带，有利于交流和协同设计。

结束语

在信息化的浪潮中，数字化技术正在深入建筑设计行业，传统的建筑设计行业和设计方法以及建筑学教学等正在面临着机遇和挑战。数字化技术作为一种强有力的工具和手段，为探索未来建筑理论及其设计方法提供了诸多新途径。作为数字化时代的建筑师，应当对进入数字化时代的建筑学的未来进行认真的思考，这种思考不仅仅局限于数字化技术的应用，而应该延伸到数字化技术对人类的物质和精神生活的影响等各个方面。

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