浅析工业建筑设计思维的发展

浅析工业建筑设计思维的发展

江建芳

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司合肥分公司安徽省合肥市230000

摘要：建筑设计方法的研究是建立在自然及人文科学不断发展的基础上，科学技术的发展促使了设计方法的形成，也为设计方法的研究不断提供新的思维和科学依据。本文对工业建筑设计思维的发展进行了分析探讨。

关键词：设计方法；数字设计；建筑设计思维

一、概述

建筑设计思维的发展是一个十分复杂的过程，单研究思维的发展是专门的课题，但是，从整体上讲，建筑思维的变化就是利用工业化思维对传统的改造。就工业建筑而言，建筑设计师最初是不参与工业建筑设计的，只是由泥瓦匠或者设计安装的工程师设计，因此，在没有建筑学的背景下，工业建筑的形式和民居是相同的。18世纪末，随着生产力的发展，原有的建筑材料和施工空间等都无法满足日益增长的工业发展的需要，于是，便有了建筑的参与，但是，工业建筑并不被建筑师重视，人们只考虑它的结构问题和工业的生产组织，对建筑形象设计的考虑比较少。从当时的情况来看，工业建筑大多延续当地的形式——接近民居。这些世界上最早的工业建筑改变了英国北部的风景，以致于曼彻斯特和西约克被称为“黑暗的撒旦工厂”，而重要的工业建筑则使用了具有纪念性的建筑形式。

二、数字思维下的建筑设计方法

20世纪末之后，建筑理论家尝试将信息技术引入建筑设计方法，数字技术引发了设计媒介的变革，同时也带来了建筑结构、形式及理论的革命。一方面，借助计算机的可视化和参数控制精准生成复杂的建筑形态，带来了新的设计哲学；另一方面，数字信息的介入使计算机不仅是辅助设计的工具，更改变了建筑设计的思维与过程，设计信息的集成使建筑师可以整体看待建筑设计，对建筑的控制延伸至建筑全生命周期。因此，数字思维下的建筑设计方法可分为侧重于数字哲学的建筑设计生成方法（包括涌现理论和图解理论）和侧重于信息集成的建筑全生命周期设计方法（主要为建筑信息模型）。

1、涌现理论

霍兰在《涌现：从混沌到有序》（1998）提出了涌现理论，涌现是系统的基本属性，其广泛存在于自然界：如蚁穴、神经系统、互联网等，涌现的产生是有机体各部分之间及其与环境之间的相互作用，探讨的是自然形态及模式产生的过程与原理，数字技术为研究涌现现象及其理论提供了技术平台。涌现理论的系统思维在城市设计中有利于研究高密度环境下城市的发展模式。其代表为Kokkugia事务所的“集群城市主义”，通过对城市或建筑内在规律和参数的发掘，构建由多个局部相互作用而产生的复杂的城市系统，进而生成三维的城市网络结构。

对建筑而言，涌现理论强调整体设计，即建筑与环境的融合关系，最终实现建筑生成，参数化为建筑师提供了通过系统变量规则的编辑对建筑形体动态生成的方法。格雷戈•林恩运用计算机计算实现对控制点的排列组合生成平滑形体，结合计算机技术引入形态学、拓扑学及突变理论等研究了几何形态生成的算法：折叠、实体、滴状物及动态形式。英国的FOA事务所在建筑空间组织中引入对物种概念的研究，提出建筑的“系统发生”图谱，分析了建筑空间组织形式及空间形态生成的外部影响因子，将建筑设计的过程分成：功能、面性、方向性、凹凸性、不连续性及几何形七个层次。荷兰的NOX建筑事务所将电子媒介理论引入建筑设计生成，强调建筑与人的互动感知，称为“软建筑”，荷兰水上展览馆通过数字技术实现建筑与人互动，并根据人的行为做出相应的反应。

2、图解理论

图解理论实质是概念的图形化过程，运用计算机技术将设计的图形概念通过运算转换成可以控制的建筑生成过程，首先要找到事物之间的内在联系。埃森曼的图解理论建立在解构哲学的基础上，认为建筑的生成是由原始的概念经过逻辑性运算转变的过程，称为“生成性图解”；库哈斯通过对社会学的挖掘，将环境的逻辑引入建筑形态生成；MVRDV的“数据景观”理论则将实际环境转换为数据再生成形体，库哈斯和MVRDV的理论可概括为“分析性图解”；UNStudio将拓扑几何学引入建筑设计，认为建筑设计不是对个别变量的优化，而是变量之间的联系构成设计的参数，数字图解可以生成真实的建筑形体，称为“科学性图解”；伊东丰雄将图解的过程简化，去除设计中对物质性的要求而“直接”通过某种逻辑生成建筑，称为“直接性图解”；本•凡•伯克尔关注于在设计中的“模糊特性”，即关系设计的动态和不确定的因素，运用抽象方式系统地表现模糊特性的属性，称为“抽象性图解”。

不同于传统的建筑思维图式的表达，数字语境下的图解是建筑设计的一种虚拟操作，是基于数字技术运用图解的算法对建筑的形体生成过程实现可操控性，图解不是设计的简化，而是创造性的，通过对设计问题复杂结构的图解，最终实现增殖的过程。

3、建筑信息模型（BIM）

BIM（BuildingInformationModeling）可以实现建筑的全生命周期设计，其本身是集成信息的建筑虚拟模型，以建筑工程中的各项数据信息作为模型构建的基础，依托数字信息模拟建筑在真实状态下的建造与运营。建筑信息模型打破了传统建筑空间的设计哲学，建筑不仅是3D实体、能量、时间的载体，同时也是信息的载体，并且将建筑等同于信息来对待，运用3D模型软件直观地模拟建筑形态、建筑环境模拟工具分析建筑存在于实际环境中的能量转换等。通过在数字环境中对建筑信息的不断更新及自由访问，建筑师、施工人员及业主等可实现对建筑信息全面了解，数据信息的建立涉及到建筑各个专业，可在建筑全生命周期中对建筑设计、施工运营维护等实现信息管理（图1）。

三、数字思维下的建筑设计方法特点

首先，计算机源自数学逻辑，数字设计通过严谨的数字逻辑及算法生成建筑形体，相比传统设计，数字思维下的建筑设计摆脱了线性的束缚，更多的呈现非线性的形态，空间设计更加复杂，数字设计解决了传统设计无法实现的复杂形体设计并极大提高了建筑设计的精度。

其次，数字设计较之前的设计方法关键在于设计媒介的变革，摆脱了传统平面的图纸模型的设计模式，突出设计的交互性，以三维的视角直观的推敲方案，打破了方案设计和实际建造的边界，建筑师运用数字技术模拟建筑实际生成形态及建构逻辑，通过对“虚拟空间”的设计实现真实空间的可视化模拟。

第三，数字思维下的建筑设计同样强调信息的综合，与传统设计相比，信息呈现多维度，不仅包括了功能、文脉、环境等信息，还包括了建筑在时间维度和能量维度内所承载的设计信息，数字建筑的生成过程综合的信息量范围更大，内容更细微，建筑信息模型通过设计信息的集成实现建筑全生命周期设计及方案的优化设计。

结束语

文章通过对建筑设计方法演进及数字思维下设计方法的阐述，指出数字设计的特点：数字逻辑性、设计交互性和信息多维性，提出了数字思维下的设计方法实践应用原则：设计思维转变、全面交互设计和协同信息管理。数字技术为建筑设计提供了全新而多元的科学方法和工具，带来了设计思维、方法和技术的革命，数字思维下的建筑设计方法对应数字设计媒介，为数字时代建筑营造提供理论依据。

参考文献：

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[2]杨柳.“图解思考”与设计思维的表达[D].南京师范大学，2014.

[3]施瑛.华南建筑教育早期发展历程研究（1932-1966）[D].华南理工大学，2014.

[4]苟玲玲.旧工业建筑（群）再生性评价研究[D].西安建筑科技大学，2014.