数字技术对建筑设计技术把控

 1．数字技术的产生及在建筑设计中的发展

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据、再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。数字化是数字计算机的基础。数字化技术在艺术设计领域的广泛应用是现代科学技术与艺术设计紧密结合的一‘种星型产物，相对传统艺术设计而言具有里程碑的作用。这种利用计算机技术从事的艺术设计活动就是计算机艺术设计，由于计算机技术的数字化特征，计算机艺术设计也被形象地成为数字化艺术设计。数字化时代所创造的高科技生存环境，虚拟的和现实的建筑和城市的共存可以进一步在更大程度j：满足人们的精神需求，为人们提供更多的选择。这就对建筑和城市的环境塑造提出更细致的要求。譬如在家办公固然有其优点，但缺乏人际交往的气氛和愉悦；有固定经营地点的企业能提供直接的交流而可与网上购物相竞争；电影院的超大屏幕和更好的音响系统以及与看电影的朋友的约会感受是与家中的视频点播全然不同的感觉；提供舒适阅读环境的书店，可以直接试穿衣服的服装店和浓香扑鼻的高级餐馆等等传统的公共场所不但会继续存在，而且还必须设计和建造得更符合人们的物质和精神的需求。

2．数字技术对建筑设计发展的影响

数字化技术慢慢渗透了人们的日常生活，包括自身的行为，那么这种变化必然会影响到建筑的变化。在建筑领域越来越强调虚拟空间的概念的今天，如何从实体空间转向虚拟空间以及在虚拟空间中人以何种方式生存成为了一个新的契机，把握好这种契机将会引起建筑界新的趋向。建筑形态的设计意图往往在于对项目的分析性内容。复杂的形式表现和结构分析难以有效衔接在计算机媒介介入前，这可能也是建筑史上绝大多数的建筑禁锢于简单的几何形式的原因。计算机媒介能有效地处理相关的数据，使非逻辑的灵感能够很好地融合自准确的行式中，帮助设计师在数字的环境中畅通地思考并且完成造型设计。复杂形体的建造和结构通过参数化建模技术的应用变得简单而且高效。建筑形态设计的优化变更和创新不断对设计师们发出了挑战，其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的要求。这些复杂的建筑形式不仅很难以表现而且巨大的工作量更是对设计师们提出了苛刻的要求。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，三位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，三维模型能够使设计师的创作理念真实化，创造出逼真的效果，使人们能身临其境地感受即将建成的空间效果。不仅可以提取观察点按任何轨迹观察分析建筑物，形成一种互动式的动态效果，而且可以随时对不满意的地方进行调整。最后，三位数字模型便于保存和携带，有利于交流了和协同设计。

3．数字技术对建筑设计的技术控制与分析

建筑设计由最初的设计图纸变为现实必须通过技术设计这一复杂的步骤。通过数字技术的介入，对在结构、声光电遇到的问题进行合理的解决，使复杂的建筑形态设计的成功由不可能变成了可能。

(1)模拟建筑结构进行参数化设计结构技术参数的计算和图纸绘制，使用有限元分析法处理这些数字化的设计数据，可以直接分析复杂建筑结构要素的受力状态和构建属性。在真正的实践中，设计的早期建立三位数字模型不但能动态分析调整建筑施工图，而且为后期模拟分析结构与荷载状况，以及绘制各类工程图纸奠定基础。比如诺曼福斯特事务所在大英博物馆设计中利用参数化数字建模技术，模拟穹顶结构的受压曲面和节点，分析建筑形式和结构受力情况。设计师在计算机辅助系统技术上通过非常严格的非线性分析寻求不同荷载模式下的最佳负载曲线，以保证表面张力最小化，确定最合适的屋顶刚度和结构剖面形式，从而使得结构与形式大道完美的结合。

(2)模拟分析技术指标在建筑设计当中，各种技术指标可通过模拟软件的应用来进行数字化模拟和定量分析，这些技术指标包括温度、湿度、通风、以及采光等。以此为信息反馈与技术依据，建筑相关的空气通风系统设计，设备运转系统设计和声光电等技术设计以及深化论证，均町确保相对精确的科学性。由蒂姆施密特(Timsmit)、乔纳森鲍尔(JonathanBal1)、尼古拉斯格雷姆肖(NicholasGrimshaw)建筑事务所和安东尼亨特(AnthonyHunt)结构工程师联合体等相关机构联合建造的伊登(Eden)项目中，根据每个球体所需要不同的环境条件确定各自的温度和湿度适应性变量。设计者通过计算机环境模拟和调控模型进行动态的计算机热量分析与流体动力学分析，并三维现实空间的气流和气温分布情况。根据这些分析计算结构，设计者可以检测到过强的通风和对流状况，及时调整设备。

(3)表现手法简便且能实现三维立体化在设计师与客户对项目进行交流的时候，图纸表达的清晰与否对于信息的传达至关重要，传统的手绘形式复杂并且耗时，因为要在平面中利用透视的关系将二维的透视表现出三维的效果需要大量的精力，在数字化介入之后，由于软件的可操作性增强，并且可进行复制与撤销，大大地减少了工作量，并且完成的图纸可反复地使用，之后的深化部分可以直接在上面操作，协同的工作人员也可以共享这个图纸的资料。

4．结束语

建筑形态以及空间等视觉问题从来都是建筑师最关注的问题，创造性的设计往往在设计概念上具有飞跃性的突破，相对应这种突破，建筑在形式上也应该能够为这种概念做出最恰当的注解。但是，往往由于表现手段的限制，一些概念没有办法深入到一种确定的建筑形态来表达清楚的程度。通过运用数码技术辅助建筑设计，具有创造性复杂建筑体能够以很快的用精确的图纸表达和较短的建筑施工周期完成一个实实在在的设计。