初探建筑設(shè)計中數(shù)字技術(shù)的實踐范文

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1數(shù)字化在建筑設(shè)計中的作用

數(shù)字化時代最主要的特征是計算機(jī)化與網(wǎng)絡(luò)化。數(shù)字化在建筑中的應(yīng)用主要集中在計算機(jī)輔助設(shè)計上面。經(jīng)過20多年的發(fā)展，計算機(jī)輔助技術(shù)在建設(shè)設(shè)計過程中已經(jīng)體現(xiàn)除了其強(qiáng)大的作用，它能利用計算機(jī)速度快、高精度、信息多、容量大、功能強(qiáng)的特點代替建筑師對圖像、數(shù)值的手動整理和繪制。不但解決了時間精力問題，還能把建筑師的所有構(gòu)想都能通過軟件實現(xiàn)。

數(shù)字化使建筑設(shè)計從二維向三維發(fā)展。它的建模效果主要表現(xiàn)在：①可以及時反映建筑師的構(gòu)想，并且把這個構(gòu)想變成數(shù)字模型進(jìn)行直觀觀看。設(shè)計人員不需要通過大量枯燥的力學(xué)計算就能得到精確的計算結(jié)果。②模型建立的初期、中期、晚期，都可以根據(jù)建筑設(shè)計師的構(gòu)想和意圖隨時改變。③逼真的效果，讓觀看者在建筑未建成之前就能可以感受到它的空間效果。④不用花費大量的物理存儲空間，只需要數(shù)字儲存空間即可，而且這些數(shù)字信息發(fā)送或者攜帶非常簡便，適合建筑師與各方之間的交流溝通。計算機(jī)通過輔助方案可行性分析、概念設(shè)計、方案優(yōu)化、施工圖制作等來體現(xiàn)其數(shù)字化的功能。也就是一個建筑項目從開始到結(jié)尾都有計算機(jī)的輔助功能。

1.1數(shù)據(jù)化分析方案可行性一個工程項目可行性的實施大多數(shù)要依賴于對城市環(huán)境、土地容量、人口結(jié)構(gòu)、居住習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)水平、道路交通燈客觀因素的分析。而這些因素又是由各種數(shù)據(jù)組成。在建筑工程設(shè)計之前需要對這些進(jìn)行量化分析，計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力就能發(fā)揮重大作用。這項工作任務(wù)繁瑣，需要建筑師與計算機(jī)工程師的密切配合，對項目的可行性進(jìn)行預(yù)測。2.2數(shù)據(jù)化在概念設(shè)計中的意義如何使建筑設(shè)計師的奇思妙想能夠?qū)崿F(xiàn)，僅僅依靠草圖或者實體模型是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通常設(shè)計師的構(gòu)想從抽象到草圖或者模型需要花費大量的時間，這種模式會導(dǎo)致建筑師的靈感流失。而計算機(jī)技術(shù)能夠快速把設(shè)計師的構(gòu)想變成圖像，并且空間、造型、結(jié)構(gòu)、色彩、質(zhì)感上都能有清晰的表現(xiàn)。在最初的概念設(shè)計中計算機(jī)起到很大的作用。在局部概念設(shè)計中計算機(jī)也有著其獨特的功能。設(shè)計師的構(gòu)想不是一層不變的，特別是在后端設(shè)計的過程中，會根據(jù)實際情況隨時改變想法或者設(shè)計思想。

1.3數(shù)據(jù)化對結(jié)構(gòu)組織和構(gòu)件的作用建筑的結(jié)構(gòu)組織形式和構(gòu)件都和數(shù)字化有著緊密的聯(lián)系。建筑復(fù)雜的形式表現(xiàn)和結(jié)構(gòu)分析通常屬于斷層的狀態(tài)。因為大多數(shù)的建筑都處于簡單的幾何形狀，比如正六邊形、正八邊形、蜂巢型根本就無法用手稿的形式進(jìn)行設(shè)計。數(shù)字化能夠進(jìn)行參數(shù)化建模，輔助設(shè)計師完成復(fù)雜的形體結(jié)構(gòu)。在簡單高效的圖形設(shè)計上，一些看起來難以實現(xiàn)的建筑構(gòu)造也能成為現(xiàn)實。中國的“鳥巢”、“水立方”都采用了計算機(jī)高精度和高效率的運(yùn)算能力。“鳥巢”在設(shè)計模型的過程中采用了CATIA軟件去捕捉曲面形態(tài)。還采用了流體力學(xué)模擬手段對熱舒適度和風(fēng)舒適度進(jìn)行分析和研究。

1.4數(shù)字化施工數(shù)字化的作用不僅體現(xiàn)在對方案可行性方案和建筑造型方案上，還有數(shù)字化施工上。當(dāng)數(shù)字化解放了設(shè)計也一同解放了施工技術(shù)。在數(shù)字化未出現(xiàn)之前，很多設(shè)計理念都受到施工的限制。數(shù)字化能夠展示各種幾何形式來，然后從各個角度探索施工的可行性，這樣能夠給施工增加新的方案或者方法。再者，數(shù)字化來繪制施工圖具有規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精確化的特點，減少人為失誤。數(shù)字化在一套方案的完成過程中記錄了統(tǒng)一的方案數(shù)據(jù)，并進(jìn)行儲存，便于設(shè)計師的修改和管理，還便于統(tǒng)一查錯和管理。caad系統(tǒng)在設(shè)計完成之后可以為設(shè)計提供經(jīng)濟(jì)文件和報告，減輕了設(shè)計人員的工作量。建筑設(shè)計在功能和性能上的趨勢越來越發(fā)雜，常規(guī)的實體模型已經(jīng)完全滿足不了建筑師對于構(gòu)想的表現(xiàn)。這些建筑模型量不僅慢慢增多，而且實施難度也增大，這給很多建筑師都帶來了困擾。數(shù)字化利用計算機(jī)技術(shù)可以對圖形進(jìn)行建模和修改。節(jié)約了模型制作時間，減少了模型建造的工程量。

1.5歷史建筑保護(hù)數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計中的功能不僅僅局限于模擬造型、繪制圖像、數(shù)據(jù)分析，還在歷史建筑保護(hù)等方面有著重要意義。隨著三維激光掃描技術(shù)和虛擬技術(shù)的發(fā)展，歷史建筑通過數(shù)字化可以減少環(huán)境因素和認(rèn)為因素對其的損壞。還有最重要的一點，數(shù)字化的這些技術(shù)能夠輔助建筑師對這些歷史建筑的復(fù)原。通過三維激光掃描技術(shù)可以深入到輔助的實體環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確掃描數(shù)據(jù)點，并利用這些三維數(shù)據(jù)建立起云模型。再運(yùn)用虛擬技術(shù)對古建筑進(jìn)行檢測、修補(bǔ)、復(fù)原，最大程度還原歷史狀態(tài)，再現(xiàn)歷史建筑原貌。比如沙特薩的薩烏德國王清真寺就是采用計算機(jī)繪測、模擬、復(fù)制鐘乳拱圖文的形狀及圖文。數(shù)字化不僅能夠繪測古建筑的數(shù)據(jù)點為建筑還原提供基礎(chǔ)，而且建立起數(shù)據(jù)庫能夠為日后古建筑修復(fù)和古建筑研究提供真實可靠的資料。

2數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計中存在的問題

數(shù)字化技術(shù)還有最重要的一點是，它把設(shè)計者和使用者的感官和思想統(tǒng)一起來，相互融合。通過圖像數(shù)字的表達(dá)，設(shè)計者可以在最初方案計成立的時候借鑒使用者的意見或建議。而現(xiàn)在興起的一種“自助式設(shè)計”是使用者根據(jù)自己的需要在建筑方案在構(gòu)思的階段就提出自己的想法。對于使用者來說，他們對居住環(huán)境有了自己的主導(dǎo)權(quán)。對于設(shè)計師來說，對用戶需求將會有更深一層的理解。對于設(shè)計本身來說，更具有人性化。

現(xiàn)階段數(shù)字化設(shè)計還停留在單向設(shè)計的過程，是設(shè)計師單方面對計算機(jī)進(jìn)行操作，在計算機(jī)上建立圖像效果和動畫效果，在與其他人員進(jìn)行交流溝通。而數(shù)字化設(shè)計的高端模式是交互設(shè)計，是指交流溝通的過程也在計算機(jī)上完成。現(xiàn)在的理論和技術(shù)都還達(dá)不到交互設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要建筑師們在這方面不斷探索和努力。雖然數(shù)字化技術(shù)為建筑設(shè)計提供了輔助工具，但是在建筑設(shè)計中還是以“人”為主導(dǎo)。數(shù)字化的技術(shù)發(fā)展方向永遠(yuǎn)離不開人們對于建筑的構(gòu)思和設(shè)想，只有用思考的方式去運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)才能不背離“人”的中心思想。

3如何應(yīng)用數(shù)字化

現(xiàn)在建筑業(yè)已經(jīng)離不開數(shù)字化的應(yīng)用。那么數(shù)字化在建筑設(shè)計中應(yīng)該處于一個怎樣的角色：①把數(shù)字化技術(shù)當(dāng)做工具而非全部，一個建筑需要設(shè)計者的主觀意識也需要計算機(jī)的客觀表現(xiàn)。在數(shù)字主導(dǎo)的時代，設(shè)計師應(yīng)該衡量好兩者之間的關(guān)系。②建筑是數(shù)字化應(yīng)用范圍中的一個領(lǐng)域，在數(shù)字化全面發(fā)展時期，建筑設(shè)計需要依據(jù)數(shù)字化的要求，從建筑元素表現(xiàn)數(shù)字化對人們生活方式和生活觀念的改變。建筑設(shè)計在數(shù)字化應(yīng)用過程中，不能僅僅停留在對圖像直觀效果模擬的表面上，應(yīng)該更深層次探索建筑的空間結(jié)構(gòu)構(gòu)思和用戶感官效果。

4總結(jié)

建筑不僅是結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的組合，更是人們對生活方式和居住環(huán)境的向往。現(xiàn)代建筑對于地域文化和藝術(shù)的缺失是數(shù)字化帶來的弊病。數(shù)字化應(yīng)用對建筑設(shè)計全程都發(fā)揮了不可替代的作用。但是也會由于其無限復(fù)制的特性，使建筑結(jié)構(gòu)和形式單一化。數(shù)字化是未來帶來簡易性和靈活性，在數(shù)字化應(yīng)用中應(yīng)該回歸真實感受，用計算機(jī)提供多元化的效果。

作者：唐麗萍單位：江西省建筑設(shè)計研究總院