谈高层建筑高层建筑参数化设计和进展结论

【摘要】本文通过对西萨·佩里的高层建筑作品形体与构成原理进行分析，解读了高层建筑设计的几何形体呈现规律，并重点分析了参数化构建方法在高层建筑设计中的应用。
【关键词】高层建筑；参数化设计；研究；发展

1、西萨·佩里的高层建筑理论

西萨·佩里在1977年设计建成了纽约现代艺术馆大厦，至今其已经在各地建造了超过四十栋的地标性超高层建筑，比如吉隆坡的双塔、香港的国际金融中心大厦等。根据建筑评论家约瑟夫的计算，西萨·佩里每年设计建成的高层建筑物规模相当于纽约帝国大厦的

1.5倍。

西萨·佩里作为现代派的建筑大师，其设计的高层建筑物看似与参数化设计没有关系，但通过对其设计作品进行分析可以发现这些建筑物的形体几何构成均呈现出一定的规律性，且这种规律性会随着建筑工程技术的不断进步而呈现出显著的变化。由此可以得出结论，认为西萨·佩里的设计方法与参数化设计所倡导的发展逻辑规律具有一定的相似性。
西萨·佩里设计的高层建筑物包含了很多种类与造型，通过对这些建筑的种类与造型尽显分析，可以基本总结为如下四种类型，即：分支形、角部退台形、多折面形与结构外墙形。如果简单的按照建构主义的方式方法进行分类，可以将其分为空间截面形与空间点法形，分别按照空间截面法则与空间点法则。其中空间截面法则主要是通过寻找平面截图的空间位置，采用布尔交集与放样等方法来生成建筑，西萨·佩里的大部分建筑设计采用了这种法则[3]。但近些年以来，西萨·佩里也开始应用空间点法则进行设计定义，通过寻找定义建筑边界的空间点几何定位规律，组合不同的面，来生成建筑实体，比如西拉大厦，通过定义不同的角点来明确几何关系，并运算角点与角点之间的距离，形成几何模型。
因为西萨·佩里的高层建筑有明确的构成规律，因此可以通过一些数字化的手段来对其设计进行演示，也可以结合形变的基本规则来生成这种多变的方案设计，无论采用何种方法，我们都可以看到高层建筑形体的形变控制方式方法与内在规律。

2、高层建筑参数化的形变分析

通过采用参数化设计方法对西萨·佩里的建筑作品进行分析可以发现其作品的一些特有属性，但这种方法对其作品的分析显然也展现出了一定的局限性。虽然采用参数运算生成的高层建筑物能够在某种程度上展现出西萨·佩里的建筑风格，这主要是由于归纳出来的数字结构与规律事实上都是以西萨·佩里的设计为基础的。但这项研究与演绎模式能帮助我们发现一个重要内容，即高层建筑物形态的构成事实上都可以通过简单的归纳方法来对其进行分类，并通过组合面或者布尔交集来进行构建，这里将形变规则纳入进来，就可以不断创新设计。从这一角度分析，可以利用参数化方法进行高层参数化形变系统的设计。
高层建筑参数化的形变系统并不是以某一个建筑为研究对象的，而是从宏观的几何类型学角度出发，总结归纳出适合高层建筑物外形设计的几何形体，并将这些形体进行组着与配对，进而发展除一套能够有效解读这些几何形体的数学运算方法与系统，以对这些形体进行比例的拉伸、缩放、平移与扭转[4]。
根据参数化技术与设计思路，可以生成特定的组合，进而构成多元化的参数设计方案，由此可以发现衍生出来的参数化方案是无穷的，因此这个系统具有一定的应用范围。

3、高层参数化形变案例分析

以诺曼·福斯特的设计方案为例分析高层参数化形变系统的作用。通过查阅文献可得知这些设计方案均具有极强的时怎么发表展特征，表现为外在形体的复杂与变换的个性，比如Gensler设计的上海大厦，很大程度上给上海市天际线带来一丝奇妙的景观。通过对这类设计方案与建筑形体进行分析可以发现，参数化高层建筑事实上是可以通过简单的形体构成方式来实现并构建的，高层参数化形变系统更直观的展现了高层形体构建系统，可以通过自定义的数字平台生成某种规律性的形体，进而控制高层建筑形体的构建。
图1 上海大厦

4、高层建筑参数化细部构建研究

在参数化的高层建筑设计过程中，建筑师一方面要对高度复杂的建筑物形体进行分析与处理，同时还需要重点解决那些由于复杂的外部形体而带来的一些标准化部件的内部构造问题。在高层建筑参数化发展过程中，包括弗兰克·盖里与罗曼·福斯特等在内的著名建筑大师均拥有自己的数字化专业技术团队，为每一个高层建筑个案开发并研制数字平台，来解决实际建筑过程中存在的构造性问题，而这也构成了高层建筑设计方案实现的基本技术保障。
另外，在市场中经常会找到很多相关的专业化构造与施工辅助性软件，比如Digital Technology 开发的数字方案以及Autodesk开发的Revit方案[5]，这些方案与数字平台都在很大程度上对建筑设计提供了辅助性作用，同时对前期建筑方案的设计也起到了一定的作用，但这种作用并不明显，这也构成了参数化设计推广相对滞后的重要原因。
为了推动参数化设计的发展，填补其在设计初始阶段辅助细部构建的空白，本文开发设计了一套以元件化建模为基础的变参数外墙自动化建模系统，这一系统将高层玻璃幕墙三维建造过程进行自动化的处理，因此可以用于对相对复杂的非标准版部件的处理。Rhiknowbot提供了一种自定义的细部构造方式方法与参数化用户界面，通过三维模型投影将用户自定义的细部构造在制定的建造面上生成三维模型[6]。在设计的起步阶段，这些模型可以用来进行方案的设计与实现，随着设计的不断发展以及施工的进行，这些模型可以用在工程软件中进行材料力学或声学的一些计算。
5、结论
随着现代信息技术的发展，尤其是现代化计算机技术的发展，很大程度上催生了以电脑为基本载体的多种编程技术的开发与应用，利用电脑进行编程的技术开始在建筑领域充分的应用开来，参数化高层建筑设计也呈现出多元化的发展特点，很多富有时怎么发表展特色的参数化高层建筑方案也开始相继出现，这些方案的实施与最终的成功均证明了数字化技术的重要性，同时也要归功于建筑师对形体结合的认知状况。本文通过对参数化高层建筑设计状况与设计原理进行分析，以推动更多的新的设计方法的应用以及参数化技术的深入创新发展与开发。
【参考文献】
Russell Gentry，Andres Cieres，Tristan Al-Haddad等.砌体建筑的参数设计[J].建筑砌块与砌块建筑，2010，（3）：7-8.
曹颖，杨金鹏.参数设计——四川灾后中小学校重建设计方法研究[J].新建筑，2008，（6）：60-63.
[3]李春祥.地震作用下高层建筑TMD控制研究与设计[J].

摘自：毕业论文答辩www.udooo.com

上海交通大学学报，1999，33（6）：746-749.
[4]南元明.浅谈高层建筑外脚手架的设计、施工与安全技术[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（10）.
[5]程小娟.层次分析参数化随机模型在选择高层建筑供水方式中的应用[J].中国农村水利水电，2007，（7）：28-30.
[6]刘厚华.高层建筑与桩筏基础非线性共同作用的实用计算方法研究[D].同济大学土木工程学院，2009.