非线性建筑设计中的_找形_
非线性工程方案怎么做的
非线性工程方案怎么做的引言随着社会和科技的发展，非线性工程方案在工程领域中的应用越来越广泛。
非线性工程是指系统在外部激励下，其响应不满足线性关系的工程系统。
非线性工程方案的实施需要综合考虑材料、结构、流体、控制等多个方面的因素，才能够有效地解决工程问题。
本文将探讨非线性工程方案的实施过程，并结合实际案例进行分析，希望能够对读者有所帮助。
一、工程需求分析在实施非线性工程方案之前，首先需要对工程需求进行充分的分析。
这包括了解工程的背景、目标和约束条件，以及对系统进行全面的评估。
在需求分析阶段，需要考虑的因素包括系统的动态特性、非线性效应、稳定性和可靠性等。
只有对工程需求有深入的了解，才能够制定出合理的非线性工程方案。
二、材料和结构设计在非线性工程方案中，材料和结构设计是至关重要的。
材料的非线性行为可能会影响系统的整体性能，因此需要选择合适的材料并对其进行合理的设计。
结构的非线性效应包括波形调制、非线性频率响应、共振峰值移位等，在设计过程中需要考虑这些效应，并采取相应的措施来减小非线性影响。
三、流体力学分析对于涉及流体的非线性工程，流体力学分析是必不可少的一部分。
在流体力学分析中，需要考虑的因素包括非定常、非等温、非粘性等效应，以及涡动、湍流、尾流等现象。
通过对流体力学的分析，可以有效地评估系统的动态性能，为工程方案的实施提供重要依据。
四、控制系统设计在非线性工程中，控制系统设计至关重要。
非线性系统可能表现出多种复杂的动态行为，如周期振荡、混沌等，因此需要设计出有效的控制系统来稳定系统的运行。
控制系统设计需要考虑系统的非线性特性，采取相应的控制策略来满足实际的工程需求。
五、实施方案分析在确定了非线性工程方案之后，需要对方案进行充分的分析。
这包括理论分析、模拟仿真和实际测试等多个方面。
通过对非线性工程方案的分析，可以评估方案的可行性、有效性和可靠性，为后续的实施提供参考。
六、实施方案评估在实施非线性工程方案之后，需要对方案进行全面的评估。
结构设计膜材与索杆协同工作的索穹顶找形分析
一
在人类发展史上， 我 们 在 建筑 结构 工 程 中对 于 柔性 结 构 的 应 用 与 研 究
直较为缓慢 ， 且长期不被人们关注 与重 视。随着近年来科学 技术的不断 发展， 各种新材料、 新技术的广泛涌现给人们 生活与生产提供 了必然基础， 以 柔 性结 构 为主 的工 程 结 构 逐 步 受到 人 们 的关 注 与重 视 。 在 施 工 与 设 计 的 过 程中， 各种技术方式 的采 用 已成为 目前人们关注 的工作重点 ， 也引发 了 目前 工 程 设 计 与更 新 理 念 ， 使 得 各 种 新 概 念 与 新 技 术 逐 步 受 到 人 们 的 关
近年 来， 在我 国建筑工程 施工中 ， 建筑 结构 的质量 问题一直是 人们关 注 的焦点， 因此为 了保障建筑 结构的施工质量 ， 人们就要将许 多新 的结构 设计方案、 旋工技术 以及 管理 方法应用到其 中， 从而有效的推动我 国建筑 行业的发展。 其中由于膜材与索杆协同工作的索穹顶结构在实际应用的过 程中， 可 以有 效 的 提 高 建 筑 结 构 的 强 度 和 稳 定 ， 而 且 可 以满 足 现 代 化 建 筑 设计的个性化要求 ， 因此被人们应用到建筑 结构设计 当中。下面我们就简 要的介 绍一下 ， 在建筑工程 中的索穹顶结构的实 际应用。 索 穹顶 概 述
成 的 。 而 且索 穹 顶结 构 体 系 在 实 际 应 用 的 过 程 中 ， 除 了 可 以 大 幅 度 的 增 强
三、 膜材与索杆协同工作索穹顶发展概述 膜材 的出现可谓是建筑工程领域 中的又一次创 新革命 ， 也是整个工程 建 设中备受关注和认可 的一个 综合性工作环节 ， 在这个工作流程 中， 只有 依靠预应力的产生形状 以及 刚度， 通过与传统 的索、 杆和梁等 多种单元结 构组合构成 了索杆梁膜空间结构体系 。 这种结构体系的出现为建筑工程空 间体系的造型、 组合 以及 构思提 出了新的要求 ， 其在设计 的过程 中以新颖
悬索桥成桥状态主缆非线性找形分析
悬索桥成桥状态主缆非线性找形分析
Non-linear Shape-finding Analysis for Suspension Bridges un （池州市建筑设计院， XU Chao-qian
） （Chizhou Architectural Design Institute,Chizhou 247100,China
假定索单元的几何形状推导其位移模式计算变形前后的索长变化根据平衡方程或者能量原理来推导刚度矩阵弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵计算索单元端结点力和端结点位移的关系集成结构整体平衡方程进行迭代计算若控制变量误差或结点不平衡余量误差满足精度要求则认为得到了满足要求的解结束迭代
工程建设与设计
Construction & Design For Project
1 主缆找形的分析方法
均匀的缆索在自重作用下 ， 呈悬链线的形状 。 有限元法应用 于 索 结 构 分 析 的 主 要 思 路 是 :假 定 索 单 元 的 几 何 形 状 ，推 导 其 位 移模式 ， 计算变形前后的 索 长 变 化 ， 根 据 平 衡 方 程 或 者 能 量 原 理 来推导刚度矩阵 ( 弹性刚度矩阵和 几 何 刚 度 矩 阵 ) ， 计 算 索 单 元 端 结点力和端结点位移 的 关 系 ， 集 成 结 构 整 体 平 衡 方 程 进 行 迭 代 计算 ， 若控制变量误差或 结 点 不 平 衡 余 量 误 差 满 足 精 度 要 求 ， 则 认为得到了满足要求的解 ， 结束迭代 。 对索结构常 见 的 有 限 元 分 析 方 法 有 分 段 悬 链 线 理 论 、 分 段 抛物线理论 、 分段直线理论及传统抛物线理论 。 其中分段悬链线 法严格按照索单元的受力 情 况 进 行 假 定 ， 计 算 结 果 最 精 确 ， 但 由 于计算涉及大量三角函数 ， 所以计算最耗时 。 其他方法对索结构 的受力形式做了不同程度 的 简 化 与 假 定 ， 会 降 低 计 算 精 度 ， 但 是 提高了计算效率 。
关于自锚式悬索桥的非线性找形分析
相邻的吊索之间，就像是桁架元一样 。然后根据
各节 点力 平衡确 立联立 方程 式 。代 入 另一个 与主 跨 垂 直垂度 相 关的兼容 条件 ，就 很容 易求 出未知 总 第 １２期 ３ ２ ０． ０６４
３ ０
科 学技 术通 讯
维普资讯
关于 自 锚式悬索桥 的非线性找形分析
条件 ，包 括 主索节 点坐 标和 水平 张力 。 斜 拉桥 的找形 问题 与 初始 索 力 ｕ 副而非 索 缆 线 形 的确 定密 切相 关 。最近 ，一 些论 文 Ｈ ｍ 对斜 拉桥 的找形分 析进 行 了说 明 。 尽管 到 目前为 止人们 都 建议将 通 用 的找形程 序 用于 典型地 锚式 悬索 桥或 斜拉 桥 ，然而 这些 找 形 程序 并不 非常适 合现 代缆 索承 重桥 。 ００年 年 ２０ 底在 韩 国仁 川通车 的永 宗大 桥就 是其 中一例 ｌ 。 Ｊ 引 永 宗大桥 是 一座 自锚式 悬索 桥 ，其结 构如 图 １ 所
或“ 找形’ ｆｒ ｆ ｄ ｇ ’（ｏｍ ｎ ｎ ） ｉｉ 。“ 初
格非线性分析，然而在实际设计中却采用相对简
单 的方 法 。Ｏ ｔ ｋ １开 发 了永宗 大桥 设计 的 找 ｈｓ ｉｌ ｕ ¨ 形程 序 。按他 的方法 ，假 设主 索平直 地位 于两个
ｉ ｉ ） ｆ ｄ ｇ ｎｎ
始 形状或 初始 线形 ” 也用 来表 示初 始平衡 状态 和初 始静载 下 的 目标线 形 。 悬 索桥 的规划 预先 确定 了与几 何学有 关 的几
程 序 由两步 非线 性分 析 构成 。第一 步仅 对 缆索 系统 ，第 二 步 则针对 整 个大 桥系 统 。通过 用传 统 的方 法 在 主索 各节 点利 用简 化 的力 平衡 ，对一 个 三维 主索 的试 验 线形 进 行 了计算 。然后 反 复对 纯缆 索 系统进
“参数化设计”工作流程分析
“参数化设计”工作流程分析作者：杨满丰来源：《中国科技博览》2015年第35期[关键词]参数化；设计方法；计算机程序；设计中图分类号：T3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0333-01当今在建筑设计、规划设计、景观设计等领域中“参数化设计”已经成为不可不提的设计手段。
从城市尺度上的规划设计到单体建筑的形态和表皮设计，从景观规划的场地布局到产品、家具的外观设计，参数化设计这种基于数字化技术的设计方法以极大包容的态度给设计领域带来了一种全新的工作方法与审美选择。
本文从设计方案构思层面探讨参数化设计的特点及其工作流程。
一、参数化设计方法的特点从方案设计层面上理解，参数化设计是指借助数字化技术手段将设计中的诸多要素，依据特定规则进行组织与关联，并获得设计结果的设计方法。
参数化设计实际上是关联规则的设计，这个规则决定了一个系统中各要素间的关系和运行方式，给这个系统输入条件变量，系统就会依据规则生成结果。
传统设计方法由于受技术条件的限制通常被限定在以“几何体”为基本形式元素的思维框架内来解决功能问题。
参数化设计将关注点转移到寻求设计要素与功能要求的逻辑关系组织上来，使用程序语言来组织设计条件与功能要求间复杂的逻辑关系，制定规则，并推演出结果是参数化设计方法的主要工作思路。
计算机程序语言是处理参数化信息的主要技术手段。
参数化设计方法从根本上突破了传统设计方法的几何思维限制和人脑计算能力的限制，这种方法可以获得传统设计手段难以表现的形态或形式组织方式。
参数化设计方法中，设计师并不是通过设计形式来承载功能，而是通过寻找逻辑关系来设计一个能够推演出结果的系统。
二、参数化设计方法的一般设计过程1、条件细分条件细分是参数化设计方法的第一个工作环节。
运用参数化设计方法的一个很重要的前提就是充分理解和认可影响设计的因素是复杂的。
通过对复杂条件因素的细分，设计师将设计项目各主要条件因素分成足够数量且相对独立的基本单元。
建筑知识：建筑材料的非线性分析与优化
建筑知识：建筑材料的非线性分析与优化建筑工程的质量和稳定性是保证安全和可持续发展的重要保障，而建筑材料的质量直接关系到建筑工程的稳定性和耐用性。
在实际的建设过程中，建筑材料的非线性分析与优化是保证建筑工程质量、提高建筑材料性能的关键技术。
一、建筑材料的非线性分析建筑材料的非线性分析是指当材料承受一定的载荷时，其力学性能发生变化的现象。
材料的非线性分析是不可避免的，在设计中必须考虑到非线性效应对设计的影响，并进行相应的修正和优化。
1.轴向受压的混凝土材料的非线性分析在实际的工程应用中，混凝土出现了“骨架曲线”的特性，在不同的载荷下，它的应变硬化率也不同。
这种情况下，使用线性弹性理论来分析混凝土不能完全符合实际情况。
对于轴向受压的混凝土材料，采用理论模型可以更好地描述非线性物理现象。
通过混凝土骨架的微观分析，建立了各向同性的弹塑性理论模型，这种模型被广泛地应用于混凝土结构设计中。
2.钢筋混凝土的非线性分析在钢筋混凝土中，钢筋和混凝土输送负载的方式不同，因此在载荷作用下，这两种材料的形变和应力响应不同。
另外，在钢筋混凝土中，混凝土的应力-应变关系是非线性的，随着加荷的增加，弹性模量和抗拉强度都会增加。
对于钢筋混凝土，采用非线性有限元方法建立的数值模型可以更精确地描述其非线性特征。
该方法可以模拟出混凝土的非线性应力-应变特性和裂缝的产生和扩展情况，并根据实际材料性能进行相应的修正。
二、建筑材料的优化设计材料优化设计是保证建筑工程质量的基础工作。
优化设计的目的是在满足强度和刚度等基本要求的前提下，通过材料性能的优化实现结构的轻量化和高效化。
1.硅酸盐水泥混凝土的优化设计硅酸盐水泥混凝土作为一种新型的材料，它具有良好的力学性能和化学稳定性。
通过研究混凝土中的微纤维增强体系，可以增强混凝土的耐劈裂性和韧性，提高混凝土的力学性能。
另外，在混凝土中加入微粉、飞灰等物质，可以防止混凝土龟裂、提高混凝土的抗渗透性和耐久性。
非线性建筑设计分析
非线性建筑设计分析摘要:非线性设计就是将偏向于感性的建筑设计思维转变为更加理性的设计思维，将在传统的设计方法中更倾向于专注建筑形式的实现结果，转变为专注设计过程的逻辑推理，并大幅提高建筑设计的运算速度和运算量，使设计规则向更高效、科学的方向转变。
关键词:；建筑设计；非线性设计；特点非线性建筑设计突破传统建筑设计条框,主要体现在部分新型特征层面,如动态、自相似等,建筑内部空间为人们视觉提供新的流动性,与城市环境高度统一,成为城市的核心标志。
城市化建设脚步加快,为城市中添加多数非线性建筑,逐渐变更城市整体面容,但其仍处于探索阶段,带来优势的同时与各方冲突矛盾日渐凸显。
因此,建筑设计人员需不断提升自身素养,以创新性思维加强非线性建筑设计探索,实现建筑多元化目标,满足时代发展需求。
本文对设计方法进行简要分析并探究其在建筑设计中的应用策略，主要阐述的概念及其性质，介绍非线性建筑设计的概念及其特点，对在建筑设计过程中的关键环节进行详细论述，并对建筑思维的常用设计方法进行分析。
1非线性参数化设计概念及其性质非线性设计是一种全新的设计方法，通过数据逻辑建立一种特定的关系，这套逻辑包含自变量、逻辑联系、因变量，形成一套完整的方程式。
如果其中某个自变量发生改变，将会对数据结果产生影响，进而产生一种全新的数据模型。
即可以通过不断地改变参变量的数据，从而快速生成多种建筑方案。
这种设计模式可以将设计师从烦琐反复的设计修改工作中解脱出来，提高他们的工作效率，使他们将更多的精力专注于设计过程本身。
2非线性建筑设计的概念及其特点2.1线性与非线性的区别线性是数学上的概念，指变量与变量之间的直线关系，也可以理解为一阶导数为常量的函数，即f(x)=ax+b。
这样非线性的概念就很好区分，非线性的数学关系就可以理解为：一阶导数为非常量的函数。
非线性科学，其实就是复杂性科学。
在自然界中，很多事物都呈现复杂性的特征，如山脉、波浪、植物、细胞等，它们本身就是流动的、不规则的、自由的、随机的。
非线性建筑
非线性建筑非线性建筑是一种连续流动状的形体，这种形体作为结果来自于对建筑性能及周边环境因素的分析，建筑的设计过程即是对各种影响建筑因素的研究，并通过提练和综合，将各种影响因子从概念发展到形象，作为建筑的最终形体，由于影响的因素是复杂的，建筑的形体也必然是不规则的。
因而建筑的形体是设计研究过程的结果，是分析发展的生成物，从而也最符合建筑的性能，并也能最好地适应场地。
流动状的非线性形体不仅在形体的生成上依赖于计算机软件技术，并且在形体的建造上依靠于计算机辅助制造技术(CAM)。
借助于编程或已有软件，影响建筑的各种因子首先转化成计算机内在逻辑语言，而后可通过计算机生成建筑形体，经过不断地修正与反馈，确立最终建筑形体。
而借助于计算机数控机床(CNC机床)，非标准的建筑形体可以拆分成不规则的部件，由计算机数控机床自动制造出来，并组装成型。
计算机强大的运算能力为非线性建筑的产生与发展奠定了坚实的基础。
非线性思维对建筑的影响一、概述自20世纪中叶以来，随着计算机的发展，科学技术逐渐的改变着人们的生活，无论是高科技术的航空领域和通信领域，还是人们生活中所应用的工具，信息技术已经改变了这个世界。
21世纪以来，中国也随着经济的迅速发展，逐渐的进入了信息化时代。
为举办2008年的北京奥运会，所修建的鸟巢、水立方、CCTV等前卫的建筑更加开阔了人们的视野，没有人会知道建筑可以是这样的，我们也许只知道数字信息化改变着科学技术的发展，例如航空、通信、汽车、互联网等。
却很少有人知道数字信息化技术，改变着建筑的发展。
任何艺术的理论、形式、风格的产生，都与当时的时代背景息息相关，建筑更不例外。
1920年产生的现代建筑体系在统治了世界近半个世纪后，历史进入了一个多元共存的时代，各种学科的交叉融会，为建筑理论的发展与建筑设计的创新提供了丰富的养分，建筑师们在各种新思想和新理论地指导下不断进行着各种建筑实践的探索，各种各样的建筑理论与形式不断涌现。
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1.2 参数化设计(Parametric d esign) 建筑的外部影响及内部要求可以看作 一个复杂系统，众多外部及内在因素的综 合作用决定设计结果。我们可以把各种影 响因素看成参变量(Parameter)，并在对场 地及建筑性能(Performance)研究的基础上， 找到联结各个参变量的规则，进而建立参 数模型(Parametric Model)，运用计算机技 术生成建筑体量、 空间或结构， 且可以通过 改变参变量的数值，获得多解性及动态性 的设计方案[3][4]。 1.3 非线性体(Non -lin ear Volume) 设计过程中各个参数按某种规则的集 合是一个动态稳定结构，设计结果只不过 是过程某阶段的动态结构形态的定格记录。 这一动态稳定结构的形态是建筑的外部影 响及内部要求共同作用这一复杂系统的写 照，必然反映出各个参变量之间游牧状 (Nomadic)的相互关联，因而其形态也会呈 现出一种非线性的存在状态[5]。
国家自然科学基金资助项目(50578087) 作者单位：清华大学建筑学院(北京，100084) 收稿日期：2009 -06 -28
性， 从而保持三者之间的积极互动， 产生建 筑活力 。
[2]
建筑学报
等的客观规律， 寻找适当的数理方法， 在计 算机内建构描述各因素相互关系的数字图 解，并根据不同的设计条件生成形体。在 “找形”过程中，设计者的空间构思能力处 于辅助地位，而更为强调数字图解与建筑 设计需求在科学上和哲学上的联系，以及 整个设计过程的逻辑性；另一方面， 设计者 需要自行探索各因素关系的本质和特征， 并建立数字图解，生成多解结果。 3 建筑设计中的“找形” 在非线性建筑设计教学中， “找形”是 关键一步，也是教学的重点。2008 年清华 大学建筑学院三年级非线性设计 Studio 的 设计题目为 2008 北京奥运会信息亭，该信 息亭将被设置在奥运公园等场所，可四周 环行该信息亭，内部体积 200m3，信息提供 的方式包括人工咨询、电脑咨询、大屏幕 等。要求学生使用计算机软件或编写程序 “找形” 生成建筑雏形。 ， 下面以此次非线性 设计 Studio 部分学生作品为例对 “找形” 过 程进行说明。 3.1 多代理生成 奥运赛场周围人员密集，处于过饱和 的状态，设计的目的便是如何在这种状态 下更高效的提供服务。整个找形过程是一 系列模拟和分析，通过 M E L 语言编程在 Maya 中实现。 找形过程由以下步骤组成： 1) 以拟建信息亭中心为圆心，设定半 径为20m的圆形场地作为建筑的影响范围， 并在此范围内使用随机函数生成点阵，以 代表在不同场地条件下人群的各种可能分 布 ； 2) 确定 3 个入口的方位，以使通过每 个入口的进入的人数相同，并由此确定大 屏幕位置； 3 ) 使用多代理系统( M u l t i - A g e n t System, M A S ) 的智能方法，以代理 ( Ag en t) 代表人和信息源，模拟人群的运 动。这里的多代理系统中借用了静电场中 电荷相互作用的模型来描述场地上的各种 力：广场上的人们如同正电荷， 互相排斥以 保持适当距离，与此同时他们又受到如负 电荷的信息源的吸引而向其运动。用 MEL 脚本语言编写的多代理系统程序模拟了人 们从四面走近信息亭，并进入其中获取信 息的过程； 4) 过程中发现单纯静电荷模型与人的
3 触手(学生：赵齐、张雨辰)
够通过选择数学模型和参数化控制，获得 具有复杂空间形态的无限多样的原型，大 大丰富了建筑设计语汇。 另一方面，预先设定的建筑功能独立 于原型而存在，其空间布局也存在多种可 能性。在形式和功能在计算机内的适配过 程中， 原型被筛选和变形， 得出符合需求的 建筑形体。设计中用于生成原型的高维流 形向三维空间的投影，以及生成建筑功能 气泡图的计算机程序都具有数字图解的性 质， 它们分别针对设计问题的不同方面， 因 而获得了更大的自由度。最终的适配过程 则利用计算机强大的运算能力使二者获得 统一(图 2)。 3.3 触手 马尔可夫链(Markov chains)描述了一 种离散时间随机过程。 该过程中， 在给定当 前知识或信息的情况下，过去(即当期以前 的历史状态)对于预测将来(即当期以后的未 来状态)是无关的。这类过程与人们在信息 亭中的行为相似，也就是说如果不能从某 种信息源获得其想要的信息，人们就会选 择另一种信息源，而其选择与此前的咨询 行为无关。 在奥运信息亭的设计中，从神经元和 细胞器的微观结构中获得启示，将信息按
ABSTRACT/ Based on comprehension of morphological genology, parametric design and non-linear volume, this paper gives an interpretation of "form finding" - the key of architectural non-liner design, and expatiates on its concrete method and step by example of five juniors' works of 2008 non-linear architectural studio in school of architecture, Tsinghua University. KEY WORDS/ Non-linear architectural design, form finding, architectural design teaching
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4 元胞自手” 上并向外探出，主动地为 人们提供服务。调查得出人们对人工咨询、 电脑查询、大屏幕发布信息等各类信息的 需求比例被作为原始数据，然后输入 Matlab 中，经过基于马尔可夫链(Markov chains)理论的多次迭代以后，模拟出稳定 的人群分布图，得出不同空间适宜的面积 和高度，以此为基础在 Maya 中生成花瓣状 的形体。 各种咨询和大屏幕沿墙面布置， 因 此墙面被尽可能地弯曲，以增加信息交流 的强度(图 3)。 3 .4 元胞自动机 元胞自动机(Cellular Automata)是一 时间和空间都离散的动力系统。散布于规 则网格中的元胞(Cell)取有限的离散状态， 并依据某种局部规则做同步更新。大量元 胞相互作用便形成了动态的演化。 元胞自动机在时间和空间中的消长、 变化过程展现出生命系统的动态变化。 在信息亭的设计中，建 筑 被 作 为 记 录 这 样生命过程的载体和反映生命活动的响 应体。元胞随时间的演化过程被转化为 极坐标系统中沿径向扩大的柱面上的一 系列控制曲线，并由此生成组成建筑形 体的 3 个曲面： 起伏的地面、 建筑外皮以 及与之相交错的灰空间系统。功 能 通 过 适配被置入曲面体系的某个片段，从而 赋予非线性形体以存在意义和存在可能， 生成建筑(图 4 )。 3.5 控制线 非线性的建筑形体被认为是由人们在 建筑中穿行的流线和穿行过程中心理气泡 的轮廓线决定的。流线 L 连接起点和终点， 但是受外界干扰度 O 和目的地明确度 D 影 响， 产生弯曲和偏移。 心理气泡则受特定功 能的使用要求和人的行为的影响，并在人 与人交流时发生变化， 其大小S受功能权重 F 和人数权重 N 控制。找形过程中编制了 2 个 C 语言程序，输入控制参数，程序便能 够随机生成流线和心理气泡剖面线。将多 条程序生成的流线和心理气泡剖面线叠加， 便可得到在大量人员使用的情况下建筑轮 廓的控制线，从而放样得到建筑形体。由 O、D、F、N 取值的不同组合可以得到大量 空间形体， 最终形体从中选出， 并进行细化 编辑(图 5)。 结语 三年级非线性建筑设计 Studio 今年已
2 适配(学生： 吴一凡、李倩怡) 1 多代理生成(学生：刘哲、何帆)
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建筑学报
数字建筑
DIG ITAL BUILD ING
行为仍有较大差别， 因此对其作了改进， 考 虑了不同层次的信息对人流的过滤，人的 决策行为，以及正常的行走速度范围等各 种因素； 5) 最终信息亭形体由室外和室内人体 气泡的轨迹挤压而成，它是对人的行动和 心理空间的合理包裹，是场地和人群活动 的共同产物。 这一设计中多代理系统描述了场地上 各种力相互作用的动态过程，即找形过程 中的数字图解。整个生成过程的起点是场 地上人群的分布，因此改变其分布即可通 过数字图解得到与场地相适应的空间形体 (图 1)。 3.2 适配 受德勒兹“游牧”哲学思想的启发，尝 试在设计过程中摆脱形式与功能的非相互制 约关系，认为功能、形式自成体系，处于多 态、 游牧的状态。 建筑的诞生是适配的结果， 即在计算机内找到形式与功能的最优组合。 如海洋生物般的形式并非来自生物界， 而是由数学公式描述的高维空间流形向三 维投影得出。这一抽象机器使得建筑师能
数字建筑
DIG ITAL BUILD ING
非线性建筑设计中的“找形”
黄蔚欣
徐卫国
1 非线性建筑设计 随着信息技术近年来在理论和实践中 的迅速发展，计算机在建筑设计领域的作 用已逐步从单纯的制图工具( C o m p u t e r Aided Drawing)和模拟、分析工具向更深 层次渗透。涌现[1]、参数化设计、非线性建 筑等概念在国际建筑领域受到越来越广泛 关注，并成为当代建筑研究和实践的重要 方面。 在建筑设计教学中， 非线性设计方法 的重要性也逐步显现出来。 非线性建筑设计作品虽然往往以其丰 富多样的曲面形态为特征，但其本质上却 是利用计算机技术对复杂设计问题的综合 求解过程。在当代计算机非凡的运算能力 支持下，非线性建筑设计力图从建筑存在 更基本的层面描述制约设计的各种因素， 从而自发的、自然的、自动化的生成建筑。 我们对非线性建筑设计可做如下阐述： 1.1 形态发生学(Phy logenesis) 植物或动物之所以长成某种形状，有 两种力量控制着它成型，第一种力量来自 于自身的遗传基因(DNA)作用，它作为内 在法则构成形态代码，制约了生物形态的 生成；第二种力量来自于外部动力的限制， 各种外部条件作用于某种生物，它们只能 调节自身形态，迂回或融入各种外力和关 系结构之中， 才能长期存活生长。 因而外部 的条件及内在的基因促使生物进行自组织 及自调节，从而自适应于各种条件而得以 生存。 如果我们承认建筑是有生命行为的动 态场所，那么， 按照生物形态发生规则，建 筑的形体应该与其外部环境以及内部活动 之间具有密切的关系。 因而， 建筑设计的使 命也就是让建筑形体产生于建筑所处特定 地段的外部影响以及特定建筑的内部要求， 这样，建成的建筑可与所处场地的条件及 在建筑中活动的人之间具有连续性及协调 2 数字图解与找形 由以上分析可知，非线性建筑设计的 关键就是在解读设计条件的基础上，构造 出反映各种力之间关系的参数模型，并在 此基础上依据建筑内外条件生成非线性体。 这里的参数模型不仅有分析设计条件和阐 释设计概念的作用，而且利用了数字技术， 能够依据条件生成建筑形体，因此可以被 看作是在传统建筑学图解的基础上发展而 成的数字图解。 法国后现代哲学家吉尔・德 勒兹(Gills Louis RŽn Ž Deleuze)在《福柯》 中将图解阐释为“构成权利的各种势力之 间关系的显示” ，而数字图解则是一种抽象 机器， 它具有普适性， 一端输入不同的设计 要素，另一端则能输出相适应的形体[2]。 在非线性建筑设计中构建数字图解并 生成非线性体的过程被称为“找形” 。它是 非线性建筑设计区别于以往建筑设计的重 要特点。设计者需要分析场所、功能、建造