参数化设计：建筑设计的“高手”

　　来源：建筑时报

　　信息时代，数字化技术已经广泛地渗透到设计界的各个领域，在建筑设计领域的应用已经从最早的电脑辅助演变到现在的模拟人工智能的、基于算法的参数化设计阶段。这是继现代主义运动后，又一次基于技术更新的设计革命。参数化设计适合现有社会条件下复杂、多变且快速的设计环境，而这正体现了我们这个时代的需要和技术特征。因此，参数化设计成为建筑设计的“高手”，进一步优化社会资源，提高生产效率，这是一种必然。

　　方便地实现复杂有机的形式

　　复杂的形式往往源于方案复杂的文脉，比如交织共生的功能、四通八达的流线、环境能量的有机响应，等等。对于设计师而言，也是一个新的设计挑战，而参数化设计便能较好地应对这个挑战。

　　比如在英国怀特岛公交枢纽站的项目中，最初概念是根据各种交通工具和人行的流线地分析，生成一系列类似树叶状的顶篷，有些是建筑的主体屋顶，有些是候车棚。为了能从几何的角度精确描述这些“叶子”的形式，设计师在参数化建模环境中，设定了一个“叶柄”和“叶脉”的几何系统，即一条三维的曲线：屋脊——叶脉，和一些列按照既定参数排列的垂直于屋脊的椽子，屋檐由另外两条弧线设定。工程进一步发展，需要一个更经济的解决方案。于是设计师又引入几个新的几何参数限制。首先要保证每一根椽子和屋脊竖直延伸面的夹角都是一样的，这个夹角成为系统中的一个控制参数。在屋檐平面投影形状给定的前提下，其中一边的高度变化会随着另一边的变化而变化。也就是说，夹角、屋檐平面投影形状以及屋檐一边弧度的设定，将决定另一个屋檐的形态。另外的限制条件是椽子的制造模具需要标准化，因此新的参数——锥化角度被设定，所有椽子都可以由一个固定锥化角度的模具制造。之后按照长度的变化切割，保证屋檐厚度一致，只在屋脊截面高度改变。所以，参数化在处理复杂的形式时，通过自己设定形式输入和输出之间的参数化关系，为设计师提供一个精确控制模型的平台，使设计从视觉直观走向量化理性且经济可行。

　　高效地创造多种方案选择

　　选择方案是每一个项目都不可避免的，是方案优化的需要。在主流经典设计方法中，建筑师总会主观按照不同的可选前提单独处理每一个选择方案。之后，还要花很大精力做筛选。然而在参数化设计中，选择方案的数目不依赖于设计时间，只要建立了参数化模型，作出10个选择方案的时间和作出100个的时间相差无几。另一方面，建筑师在建模的时候可以完全不用浪费时间顾虑当前的形式是否如意，只需关注输入与输出之间的参数关系。一个模型的完成，就意味着一个系列的建成。在设计过程中斟酌形式这个环节被省略了。

　　如果说生成选择方案是形式在某一时间点的多样化展开，那么调整既定方案就是形式在时间轴上的延续展开。随着方案的不断深入，可预料和不可预料的改动，对于方案推进速度的影响极大。有时候这种改动是毁灭性的，就好比方案都“上板”了，突然发现“一草”时候的总体尺寸错了。这类改动，在以前意味着你要一丝不拉的重演所有的画图行为。现在，只要形式的内在逻辑关系没有变，参数化设计就可以让你游刃有余地往返于“过去”与“现在”之间。

　　自由地交换设计信息

　　由于现代工程的分工协作越来越复杂，很多时候，一个项目的运行效率高低很大程度上取决于能否高效地在不同协作单位之间交换设计数据。比如，结构工程师可能只需要轴线模型而非面模型、工程预算师可能只需要所有构件的尺寸、设备工程师只需要某个位置的截面或剖平面，等等。在经典的设计流程中，每一次来自其他配合单位新的要求，就意味着建筑师需要开始一个新图的制作。而且，在形体复杂的时候，建筑师很难保证各个图之间是否准确交接。

　　但在参数化设计技术的支持下，建筑师可以通过一个参数化调控模型，导出所有的技术数据，生成所有的技术图纸，甚至是细部节点大样。这可以说是在实际工程中，参数化设计最强大的一个特点。在这方面发展最完善的是DP。在DP的参数化建模环境中，三维环境是和二维环境以及构件物理属性清单联系在一起的，只要改变三维模型的任何部分，二维的技术图纸和构件物理属性清单都会自动更新。反之，你还可以通过改变和三维模型建立联系的Excel的数据，来改变三维模型的形态。这个参数化模型可以从开始的概念设计，一直沿用到施工图，直至施工建造阶段，都能保持设计信息的连贯性和一致性。

　　用贯穿各个方案阶段

　　可行性研究阶段，参数化设计的任务是根据设计任务书，设定需要解决的设计问题，拟定可以解决该问题的设计技法，并确定最适宜的软件技术平台。

　　概念设计阶段，参数化设计的工作是在试验不同选择的基础上确定最终的技法，与此同时，通过调整参数，证明模型的可操作性，并生成一些列选择方案，汇编整理。

　　初步设计阶段，需要得到业主和其他所有相关工种的反馈，审核参数的设置是否可以响应未来可能的变化，同时根据反馈信息调整参数化模型的输入参数，分析和评估形式的输出。

　　扩充初步设计阶段，在上个阶段评估选择方案的基础上，参数化设计可以确定最终的形式大样，开始导出建筑二维图纸供其他协作单位配合设计，以及物料数据以供工程预算之用。大形确定后，可以在模型上发展细部设计，保持和相关技术人员的交流互动。另外，可以及时发现和更正模型中不交圈的问题，同时更新二维图纸。

　　在施工图阶段的，可以从确定的参数化模型中导出所有技术制图，配合其他协作单位完成相关专业的设计。

　　施工阶段，参数化模型设计人员可以对承包商和制造商的模型、图纸进行审核，确保他们的信息数据和参数化模型导出的信息协调一致。并对于生产制造中的不可预料的实际问题，做出相应的模型调整和数据更新。