數字化建筑設計范文

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第1篇

關鍵詞：數字；設計；建筑；技術；表達；形式

Abstract: With the development and progress of society, more and more attention to the architectural design of the digitized, the digitization of architectural design is of great significance for real life. This paper describes the architectural design of the digitized content.Key words: digital; design; building; technology; expression; forms of

中圖分類號：P231.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

引言

建筑是二維的，屬于空間藝術。但建筑師的設計卻長期受制十二維的繪圖工具:繪圖板、圓規、二角板和丁字尺。建筑師對二維空間、形式的想象力無論有多豐富，都必須將其設想轉化為二維的圖形信息。數字時代計算機技術給建筑師的設計手段帶來了革命性的影響，給建筑形態帶來巨大的變化。新的建筑方法已然形成，使建筑師可以獲得前所未有的形式表現力，計算機的使用將為建筑設計帶來一場新革命，因此對數字化建筑設計的認識具有重要的意義。

1、數字時代的技術背景

隨著工業化的不斷深入，以美國為首的西方以及日本等發達資本主義國家進入了人類科技革命的“第三次浪潮"。這次新科技革命主要集中在：微體工程的巨大變革，即電子學與信息；網絡技術與計算機運算技術；生命技術；新能源技術；材料科學；衛星航天技術等各個方面。全面的影響著整個人類的生活、生產方式，把人們帶進了一個全新的歷史階段。高科技成了主導世界經濟走向，改變人們生活方式的決定性因素，人們開始比任何時候都更清楚的了解我們的世界，從遺傳基因到宏觀宇宙，從現實世界到虛擬空間，無所不包。世界也因網絡而正在變小，國家的界線也正在消解。

在數字時代，起決定作用的不再是資本而是信息和知識。科學技術和知識在數字社會中享有特權地位，新技術已改變了日常生活的方式，并以強大的力量重建勞動、休閑、教育、通信、政治和人的身份。 “新的數字技術已經取代了許多種工作，并創造了新的工作，提供了信息享用、與他人聯系的新方式，并給以電腦為媒介的公眾領域帶來了歡樂。新的媒體技術把前所未有的音像之流帶進人們的家庭和全新的娛樂界，知識、性、政治重新確立了時空觀念，消除了實在與人造物之間的僵硬區別，同時產生了新的經驗模式和主體性。

2、計算機輔助設計時期的建筑形式

隨著計算機在二維輔助設計上的發展，人們開始利用計算機致力十新的建筑形態的探究。如利用數碼技術對傳統建筑空間加以變異，改變建筑的圍合界面達到解放建筑形體的目的。

在計算機輔助設計時期，建筑形式變化呈現出兩種趨勢:

第一種趨勢是建筑形式復雜化，與傳統建筑形式相比顯得比較隨性，如美國馬薩諸塞州麻省理工學院斯塔特中心。設計師F"蓋里曾說，“如果你按賦格曲的秩序感、結構完善性和正統的定義出發來理解我的作品，你就會陷入完全的混亂。”

第二種趨勢是建筑的外形并不復雜，但它的某些技術分析的手段離不開計算機。

作為設計與表現的媒介和工具，數字化虛擬技術不斷激發人們的想象力，使復雜的建筑形式及建造成為現實，其結構形式及組織構件都依賴于計算機迅速而精準的運算能力。近些年我國在這方面的實例也有很多，如扎哈·哈迪德的廣州歌劇院、庫哈斯的央視辦公大樓、安德魯的國家大劇院、“鳥巢”、“水立方”等一系列的建筑設計創作，都與數字化技術息息相關，才使得建筑師的奇思妙想得以真正的實現。建筑師在建筑設計的實踐中，數字化的虛擬技術可以幫助建筑師將創作理念轉化為物理現實，通過建筑模型表現設計結果，變“不可能”為可能；也可以成為建筑師建立設計概念的起點，在虛擬環境中生成概念，在模型推敲中進行創作與再創作。弗蘭克·蓋里是數字化建筑創作的典型代表，他設計的西班牙畢爾巴赫古根海姆博物館就采用了這種技術，其全部設計建立在150萬個電腦模型基礎上，被視為是數字時代建筑的里程碑。在F·蓋里早期的項目中，數字化手段只是作為高級建模工具層面的應用，計算機只在他天馬行空的設計發展完備以后才介入。如今計算機在設計過程模型階段就提前介入，作為設計思維層面的應用被納入整個設計過程，在初期就用CATIA軟件（在“鳥巢”設計中被采用，在我國建筑行業屬首例）撲捉出曲面形態，軟件往往帶給他意想不到的結果，F·蓋里及時對每個過程及其結果進行反饋、控制、篩選與決策，逐步形成最后的建筑作品。

3、數字設計表達手段

1)虛擬現實的系統組成

虛擬現實系統主要由下列幾部分組成:高性能計算機系統、二維視覺圖像生成和立體顯示系統、立體音響生成和揚聲系統、力反饋觸覺系統、人體姿態、頭、手位置測量跟蹤系統。高性能計算機產生二維圖形，經信號轉換到頭盔雙目顯示器，以產生視覺圖像。同時聲音發生器配合視覺圖像產生相應的音響，揚聲器與頭盔合在一起，因此戴上頭盔既看到二維實時交互圖像，又聽到聲音。數據手套是典型的輸入設備，每個手指和手心都有光纖傳感器，手與視景中物體發生交互作用人與電腦的互動界面置和方向跟蹤器可以辨別手的動作以及頭蘊移動方向。計算機可配合這些移動實時變換圖形和聲音，使人有身臨其境的感覺。

2)虛擬現實在建筑方面的應用

虛擬建筑是基十建筑物或規劃圖的藍圖，用計算機進行二維結構建模，稱之為虛擬模型，用戶可以指定要看虛擬模型中任何地方，計算機就很快地顯示出在這個視點所看到的立體景象。用戶可以通過鍵盤 .鼠標選擇從某個觀察點出發，視點可以是地面上任何路徑，也可以從空中定義飛行路線，規定了巡視路線和速度后，虛擬模型就可以按此速度和方向連續產生一系列圖像，可以放大、縮小、平移二維圖像，也可加入模擬聲介紹此建筑特點，可以改變建筑物的光照;用戶可身臨其境的對此進行“實地考察”，對不合適的部分進行修改。

如果用戶戴上頭盔顯示器和有觸覺的數據手套，從建筑物項層或底層開始參觀.當你走到每一間房間門口時。室內布置就展現在你的面前，你可以看到家具和設備，可以摸摸家具和墻壁，可以改變墻壁的顏色，可以搬動家具位置，也可調節門窗的位置，當你走到窗口時，還可以看到窗外景色。虛擬現實系統主要應用方向包括:城市規劃仿真系統、大型工程漫游系統、名勝古跡虛擬旅游系統、虛擬現實房產推銷系統、虛擬現實模擬培訓系統、交互式娛樂仿真系統。并可將以上應用項目移植到互聯網上，實現在網上瀏覽漫游。虛擬空間還具有以下四點優勢:

1.使用對象的拓展

實體建筑由十在地面上，受到可及性、使用時間、空間容量的限制，只能服務特定時空的少數人，虛擬空間的可及、分時和共享等特性，提供了隨時隨地、身臨其境的體驗。既擴大了服務范圍，對象可能超越社團、國籍、疆界甚至時代和游戲結合起來的虛擬空間產業面對數目眾多的使用者，優秀的空間設計作品將發揮前所未有的影響力。

2.空間行為的記錄

有關環境心理學的研究工作，目前仍無突破性的進展，其困難在十采用原始的直接觀察、訪談記錄的方法，不易迅速收集完整、有效的空間行為資料，尤其樣本數量有限，難以歸納出具代表性目_令人信服的結論。虛擬空間的數位特性，使研究者可以在工作環境里預設統計程序(如網站中登陸使用人數的碼表)。自動記載使用頻率，行動軌跡等資料，輕易地累積大量的空間行為記錄。

3.活動模式的分析

通過虛擬空間資料庫中完整的行為記錄，研究者能分析使用者的活動模式，作為設計修正的參考。尤其虛擬空間環境的再生特性，隨時可以重現特定時段的使用情境，提供追蹤觀察的大好機會，使開發者充分掌握消費市場的活動。

結束語

綜上所述，數字時代下的建筑形式的多種表現既反映了其思想理論與實踐的豐富變化，也反映了其不斷探新的新趨勢，這種趨勢值得國內建筑界參考借鑒。但是，由于這一探索過程仍處于摸索階段，將來何去何從、成敗如何?尚需拭目以待。

參考文獻

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2．安德烈安·瑪費伊編．伊東豐雄[M]．孫元等譯．大連理工大學出版社，2003．344

3．阿爾文·托夫勒．第三次浪潮[M]．黃明堅譯．中信出版社，2006

4．埃德蒙·N·培根．城市設計[M]．黃富廂，朱琪譯．北京：中國建筑工業出版社，2003．16

第2篇

數字化技術與建筑設計有著廣泛地企業,建筑行業將數字化技術作為創新建筑設計、促進建筑設計發展的關鍵要素加以強化,特別在數字化、信息化時代的社會條件下,數字化技術的價值得到了廣泛地認可,應用數字化技術,實現自身發展業已成為建筑設計工作的共識。在信息時代的背景下,建筑設計已經不再是某個設計師個人的單獨主觀勞動,而是通過數字化技術的廣泛應用成為一項全方位、高綜合、立體性的建筑設計工作,通過數字化技術的運用可以更為全面、客觀地呈現建筑設計內容,提升建筑設計的效率和質量。運用數字化技術可以利用計算機和專業程序的優勢,將建筑設計以數字化和計算機語言的形式加以體現,這有利于提高建筑設計加工的效率,同時也有利于建筑設計的數字化和規范化,方便建筑設計工作向更專業、更系統、更科學的方向發展。數字化技術可以在短時間實現多套建筑設計方案,這有助于建筑設計人員對不同思維方式、不同設計思想的綜合評價,有助于在施工、市場的實際條件下選擇具有最佳優勢的方案。有了數字化技術作為基礎,建筑設計還可以將周邊環境作為參考量進行高層次設計,使建筑周邊環境、人口分布、產業類型得到進一步優化,有效提升建筑設計的全面性、客觀性、科學性。有了數字化技術作為基礎,建筑設計工作與建筑行業其他工作和交叉行業有了交流的平臺,使建筑設計與社會建設和生產的關系更為緊密,有助于建筑設計性更高的層面發展。

2建筑設計實踐中數字化技術的應用例證

2.1噪聲控制中數字化技術的應用

噪聲是當前四大環境公害之一,對人們的身心健康、情緒狀態會造成一定的影響和危害,嚴重的噪聲會引發聽力功能下降,甚至對心理疾病的產生有引發作用。傳統建筑設計對噪聲沒有重點地控制和消除措施,這有不重視噪聲危害的客觀原因,也有難于控制噪聲的技術困難原因。應用數字化技術可以控制噪聲的來源,通過數字化技術有針對性地應用噪聲反射裝置,噪聲減弱設備,降低噪聲對建筑和人群的影響,提升建筑的舒適度。應用數字化技術可以控制噪聲傳播的途徑,在建筑設計中可以利用數字化技術描述噪聲傳播路徑,通過建筑外層保護、吸音材料使用、建筑物遮擋、綠色平整的形式控制和阻斷造成傳播路徑,減少噪聲對人們的有害影響。

2.2數字化建筑設計中數字化技術的應用

隨著現代科技的普及和發展,計算機技術的應用范圍越來越廣,并且逐漸應用到建筑行業中來,這有利于建筑業的設計方式的突破發展，對企業工作效率的提高、建筑質量的改善、市場的拓展有著重大意義,以及對消費者綠色消費的滿意程度都得以大大提升。其中,計算機的運用對建筑設計起到了巨大的輔助作用。在傳統的建筑設計中往往存在著許多人為的弊端。且利用計算機進行建筑方案設計不僅節省了人工草圖設計的時間和精力,避免了人為對建筑設計的影響,還能比以往的設計中考慮更多、更為全面的因素。建筑師只需在電腦上設計出草圖,計算機會自動的形成各個方案,以供選擇,建筑師可以對其作出調整和修改,減少了建筑設計的時間,節省了人力。另外,參數化設計也是較為先進的設計方案。簡而言之,利用數學思維模式,把影響建筑設計的影響因素利用數字化技術轉變成數學問題。參數化設計將以往的模糊、籠統的建筑設計方案轉變成準確、系統的數字化建筑方案,通過數學化模式的計算,規定建筑設計的規范模式。設計更為復雜、先進的建筑模型,通過現有的計算機建筑設計軟件的運用以及專業網絡編輯程序的編寫兩種方式來進行數字化建筑方案的編寫,這有助于數字化建筑設計工作效率的提升,并且會做到對建筑設計工作整體的保證作用。

3結語

第3篇

關鍵詞︰建筑設計、數字化技術、研究

一 數字化技術與建筑設計的關系

數字化技術作為一種新技術在建筑設計中得到了廣泛應用，對建筑行業的發展、建筑設計的方法和建筑觀念的變革產生了深刻的影響。在目前的數字化時代，建筑設計的立場和態度主要存在2種形態：

(1)將數字化技術作為一種工具取代了傳統建筑設計中的某些部分，建筑占主導地位，采取拿來主義的態度，屬于數字化技術的工具論：數字化技術的工具論涉及建筑設計中的具體表達方式，取代了傳統建筑設計中的某些過程，將某些現實的環境轉化為虛擬環境，其取代設計過程的發展前沿就是虛擬現實。建筑設計師在對模型研究的基礎上，將建筑設計形成為三維藝術模型進行研究，甚至可以加入時間因素使其成為四維對象。數字化技術能夠利用其自身的形式分析能力使得建筑造型精確地生成和確定，并且精確廣泛地引入光照分析和氣流分析等因素，真正做到以人為本的形式化與理性化相結合的完美建筑設計，并滿足人們在虛擬的現實當中達到對建筑真實體驗的特色，使其身臨其境、漫步其中，使得建筑在完成之前能夠及時彌補不足，減小建筑設計的前期與建筑施工后期之間的差距，最大限度滿足用戶的需求。

(2)將建筑行業作為數字化時代當中的一個行業，而數字化技術占據主導地位，建筑設計則服從數字化的要求，重組傳統建筑設計，改變人們的生活方式，屬于數字化技術的主導論。數字化技術的主導論就是指計算機網絡將會逐漸取代傳統建筑，網上購物，家里辦公等新興數字化技術的產物將在不久的將來取代傳統機構，進而也會對住宅建筑的空間產生一定的影響，需要發展建筑空問中的混用空間和同一空間的多功能使用，提高建筑空間的利用率。需要集中辦公的商業辦公室也可以避開城市中心的高密度區進行高效辦公，在一定程度上也可以緩解一定的交通壓力。另外，數字化技術還會對建筑公共間產生一定的影響。數字化技術其提供的虛擬會所則可以暫時代替建筑公共空間，對建筑公共空間的改造發生直接的作用，與現實的建筑公共空間做好對應關系，其專業性強、技術性高，能夠滿足日益分散和專門的不同社區的需要。

二 數字化技術在建筑設計中的應用

從建筑設計的全過程看，在建筑設計領域對數字化技術的應用主要存在于以下幾個方面：

(1)項目投標的可行性分析。當前，在建筑設計領域，不僅可以運用計算機的數據信息處理能力進行文字和圖像等方面的文件信息處理，也可以實現對建筑項目投標可行性和合理性等方面的分析和預測，從而避免重大決策上失誤的出現。但是，當前在進行大面積的建筑設計規劃程中，利用數字化技術進行相關分析和預測的模型以及軟件缺乏,無法充分對人口結構,經濟水平,交通狀況和商業發展等方面地信息進行綜合分析,而只能通過傳統設計方法和建筑設計人員積累的經驗進行相關調研和分析，也就使得數字化技術在建筑設計中及項目投標的可行性分析中存在著一定的發展瓶頸。

(2)概念設計的造型構思分析。在建筑設計中，概念設計階段是其最關鍵的階段。傳統的做法是建筑師借助簡單的示意草圖，通過自身的空間想象力來實現建筑方案的造型構思和設計的，有著極大地局限性和約束性。但是，數字化技術的運用，則為建筑設計師進行概念設計提供了一個強有力的智能化設計工具。建筑設計師可以通過CAAD技術的應用，幫助自身進行建筑三維空間、造型、色彩和質感效果等的構思，并能夠將自己的構思與建筑真實環境相結合,綜合對建筑概念設計進行考慮和研究,并通過CAD設計軟件將設計師的構思轉變為數字模型進行表達，不僅能夠及時反映設計師概念設計的造型構思，也能為設計師及時改進設計意圖和實時計算設計指標等提供方便。

(3)方案設計的優化分析。在建筑設計師進行方案設計的階段，可以在初步方案確定以后，利用計算機數據處理的分析判別能力，通過CAAD軟件對方案設計中可以采集、量化的設計指標、屬性和功能等進行分析和預測，從而對方案設計進行反饋修改和優化。同時，在進行方案設計階段過程中，建筑設計師還可以利用CAAD技術，實現對建筑環境、功能等各項專項設計技術指標的定性定量分析，從而有效提高建筑設計的科學性和合理性。而當前，將以上兩種循環模式組合形成交互式人機優化循環的實用的CAAD方案設計優化系統模式，實現專項設計指標的輔助分析和方案設計的反饋優化，已經為國內外建筑設計師所廣泛關注和睞，并已經在國外得到了實際的運用。

(4)制圖設計的技術分析。當前，計算機的制圖技術日益進步、日趨完善，建筑設計師可以利用CAAD軟件中提供的建筑標準庫，建筑配件庫和建筑構造詳圖庫以及各種圖形生成和編輯功能來進行制圖設計和細部大樣中圖形的意移動、裝配、旋轉、縮放、拼接和圖標、尺寸的標注，并可以按照不同的工種和設計內容分別將制圖設計信息貯存在不同的圖層中，按需進行選取、組合和輸出，從而得以實現施工制圖設計的生成和改進。另外，數字化技術的設計系統具有統一的制圖設計數據管理系統，能夠記錄和存儲制圖設計中的所有計信息和數據，能夠切實保證不同建筑設計工種和內容在設計上的協調一致性，也可以為建筑設計師統一查錯和糾錯提供方便

三 數字化技術在建筑設計中的重要性

首先，數字化技術能夠依據函數算法生成大量機圖形，激發建筑設計師的建筑創意，并通過計算的項目分析將其復雜的表現形式和結構分析有效銜接，使得建筑設計從二維進入三維，便于數字模型的建模、修改、保存、交流和攜帶，實現藝術與技術的新融合，形成準確的建筑構想和造型，對建筑形體語言的塑造產生影響。

其次，數字化技術能夠使用有限元分析法處理計數據，實現建筑結構設計的數字化；通過應用模擬軟件溫濕度、采光和隔音等各種技術指標來實現建筑技術指標控制的數字化；通過CAD基礎上的制圖為建筑設計師與客戶的交流提供逼真的三維效果，成為建筑繪圖的新表現和信息傳達媒介。