参数化的误会 浅谈建筑参数化设计的现状与发展方向 ■谭子龙 ｆ摘要】本文针对国内参数化建筑设计的发展现状，从参 二、浅析参数化的本质 １．计算机辅助建筑设计的发展概况 行的水刀雕刻大理石的实验，都为建造与施工技术 的革新提供了科学的例证，最重要的是由数字建造 数化发展的历史和理论基础出发，指出了目前大多数人对 参数化设计的误解一片面的把参数化视为一种风格或者 范式。并结合已有的实例，阐述了参数化设计未来的发展 方向。 【关键词】建筑设计参数主义参数化未来 所谓参数化设计，其英文名称对应的是Ｐａｒａｍ— ｅｔｒｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ。它是一个基于算法思想的、能够使 得参数和规则被表现出来的过程，这个过程能够将 设计意图和设计结果混合起来加以聚合、定义、编 码以及分类，打破了从前由意图到结果的线性的设 计方式。简单的来说，它是一种设计方法。在这个 方法中，建筑师把基于环境、场地、建筑功能要求、 形式规则以及使用者的行为等多个变量因素整合到 一个或多个“函数”中，通过控制不问制约条件的 变化从而得到不同的设计结果，建筑师再从这些结 果中依据相应的条件选择合适的方案。也就是说参 数化设计的重点在于找到联系主要设计变量的线 索，这条线索可能是线性的，也可能是非线性的， 如同德勒兹的块茎理论。建筑师通过线索的联接将 设计的各个部分统一到某个函数或者函数组里，形 成一个完整连续的变化过程——这个过程是可控、 可切断、可添加的，因此设计者拥有了更多选择的 余地，使设计朝着更优化的方向推进。 一、对参数化的“误解” 国内真正的参数化设计与国外相比起步较晚， 国外已经完成从概念到施工的一体化进程。而国内 市场对于参数化的反映用猎奇二字来形容绝不为 过，这直接导致国内参数化设计在形式上难免落于 符号化与标签化的窠臼。当然，笔者也并非完全否 定以建筑形式作为切入点应用参数化技术，毕竟形 式是建筑设计极为重要的方面。但无视场地环境、 任意填塞功能、只追求华丽新奇的外表却是不可取 的。建筑师不能以参数化为借口把设计作为宣泄自 我意志的工具。目前，由于国内参数化建筑设计水 平及其施工技术的局限性，复杂形体的建造往往需 要付出极大的人力和物力，而最终完工后的品质却 差强人意。另外，基于脚本编程的参数化软件在很 大程度上增大了建筑师的创作难度，虽然这一现象 随着Ｇｒａｓｓｈｏｐｐｅｒ、Ｄｙｎａｍｏ等一系列图形化编程插 件的出现有了一定的缓解，但说到底参数化软件的 基础几乎都是高级语言下面向对象编程的思想，这 一点在国内备受关注的ＢＩＭ软件Ｒｅｖｉｔ上体现得淋 漓尽致。如果设计师在学习和理解编程思想后，再 利用参数化软件进行创作，就不会被软件看似复杂 的操作及令人眼花缭乱的图标所困扰，创作目的会 更明确，效率也会更高。 ２０世纪８０年代ＣＡＤ技术迅速发展，使人工绘 图逐渐被计算机绘图所取代，这就是著名的“甩图 板运动”。而２Ｏ世纪９０年代，参数化技术被应用于 建筑设计领域，掀起了建筑师设计方式的革命。最 初参数化技术被应用于工业设计、生产、加工中， 而一些重量级的参数化设计软件如ＣＡＴＩＡ，ＰｒｏＥ等 最早都是应用于飞机、船舶、重型机械等大型交通 工具及工业产品设计中的。对于这些高度机械化的 工业产品往往是一个包含了各种制约条件的复杂的 系统，设计者就像解方程一样，把这些制约条件联 立起来，最后求得设计结果。工业革命之后，建筑 也可以被看做一个复杂的系统，直到近十几年来， 建筑师才开始逐渐应用参数化工具在这样一个复杂 的系统中寻求符合条件的“最优解”。 ２．参数化设计的理论基础——复杂性科学 复杂性科学是指以复杂性系统为研究对象，以 揭示和解释复杂系统运行规律为主要任务，以提高 人们认识世界、探究世界和改造世界的能力为主要 目的的一种“学科互涉”（Ｉｎｔｅｒ—Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ） 的新兴科学研究形态。复杂科学的主要特征有非线 性、不确定性、自组织性和涌现性。复杂科学的这 几个特征在参数化设计中都有明显的体现，如哈迪 德Ｋａｒｔａｌ Ｐｅｎｄｉｋ总体规划。参数化设计的哲学基 础往往追溯至德勒兹的块茎理论。块茎理论主要讨 论的是整体与部分，个性与共性之间的关系。德勒 兹认为在西方传统的哲学之中有明显的“树喻”倾 向，很明显，树有根、干、枝、叶，层级分明，井 然有序。而块茎是指在土壤浅表层匍匐蔓延生长的 平卧茎，在德勒兹的哲学体系中块茎意指一切去除 了中心、结构、整体、统一、组织、层级后的实体， 与树状模式的中心论、规范化和等级制的特征相比， 块茎模式强调的是非中心、无规则和多元化，这种 哲学观念体现在参数化设计中就是自组织和涌现。 三、参数化发展的方向 １．参数化与建造施工 对于参数化建筑设计来说，参数化工具不仅在 设计前期扮演重要角色，同样在后期施工中也应发 挥关键作用。对于参数化建造来说，需要注意的是， 首先，参数化设计由于其本身是对设计过程的操控， 对结果的控制相对间接，所以最终形态上通常比较 怪异，所以这就要求设计师对于结果进行构建化的 优化处理，经过优化的设计才能够实现建构。其次， 建造方式不应局限于传统施工队，目前较常见的有 机械手臂等数字化构建工具应得到推广。最后，材 料上也应有所突破，从而适应并拓展数字化设计。 无论是瑞士苏黎世联邦理工学院（ＥＴＨ）进行的机器 人搭建砖墙实验，还是哈佛大学设计学院（ＧＳＤ）进 ０３２ 所带动的工业制造业等跨学科专业团队也介入到开 发研究中来，工程师、科学家们根据建造的需要不 断打破常规，发明、创造出各种颠覆传统的建造方 式。 由此可见，数字技术的发展不但给我们带来了 建筑在形式及空间上的突破与创新，更为建造技术 的革新提出了新的要求。参数化介入施工阶段，目 的是提高精度、减少误差、提高效率，而且对于很 多高阶曲面或者复杂的形体，传统方法很难做到精 确放样和定位，而利用参数化工具可以预先在虚拟 空间中进行准确定位，然后直接控制数控机械进行 建造，相比人工建造施工的准确度将会大大提高。 ２．参数化与绿色建筑 相较于绿色建筑理论的发展，绿色建筑设计方 法显得十分匮乏。很多情况下，绿色建筑的设计有 很强的地域性倾向，这使得在进行绿色建筑设计时 很少有能够借鉴的对象。当然为了引导建筑师更好 的进行绿色建筑设计，相关的绿色建筑设计规范对 一些设计对象进行了普适性的约定，如建筑朝向、 窗墙比、日照间距等。但这些普适性的规定对于传 统建筑设计方法来说并不能带来新的建筑词汇，对 于绿色建筑设计方法本身并没有实质性的促进作 用。 参数化设计的兴起给绿色建筑设计带来了一次 变革的机会。当下大部分的绿色建筑设计都需要依 托各种复杂的模拟解算软件，然而单个软件的功能 毕竟有限，在设计过程中往往需要将多个软件组合 使用，在软件耦合程度不高的情况下这种组合是极 其困难甚至有时候是失败的。当参数化介入绿色建 筑设计中时，这种困难将有可能被解决，但前提是 设计的逻辑必须是正确可行的。正如前文提到，参 数化设计的核心是设计逻辑的构建，简单来说就是 个设计方法论的问题，即发现问题、分析问题、 解决问题。当逻辑构建成功后剩下的就是对解算工 具的连接，甚至需要控制整个解算过程自身迭代以 达到优解。当所有解算工具和软件处于同一系统平 台时，这种连接将成为可能，不过这需要设计师拥 有一定的计算机编程能力，通过系统底层来控制各 个解算环节的操作。 可见，参数化与绿色建筑的融合并非风格上的 融合，而是一种设计方法上的突破。虽然这种融合 对设计师自身能力的要求颇高，但我相信随着这种 设计思想的推广，设计师的能力会逐步提高，而且 随着市场的推广，会有越来越多的开发者投入到参 数化绿色建筑设计的研发中来，会有更人性化、更 智能的设计工具横空出世。 城市建筑ｌ规划・设计 ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｌ ＰＬＡＮＮＩＮＧ・ＤＥＳＩＧＮ ３．参数化与互动设计 互动式建筑（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）是 即将来临。 四、结语 各种解算过程封装成代码包，使用者只需调用这些 包装而无需理会其中的运算过程。更人性化、更简 便的操作方式是参数化设计软件的发展方向，而从 另一个角度，如果设计师能够掌握一定的编程技术， 那么其利用参数化工具进行建筑创作将会显得游刃 有余。 指建筑的形体和空间可以根据个体、社会、环境等 外在因素的变化而不断变化，从而满足在外在因素 变化的过程中所形成的新的需求的建筑，又可以被 称为“响应式建筑（Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）”。 纵观近代建筑发展史，建筑要想取得突破性的 发展必须依赖工业技术的革新，例如钢材的产生使 得大跨建筑成为可能，电梯的发明使得高层建筑得 以发展。自从上个世纪８Ｏ年代以来，人类进入了数 字化时代，数字技术不断介入建筑设计之中，对建 筑设计产生了革命性的影响。而在这其中参数化则 是这样一种技术，它改变了设计师对于建筑设计的 思考方式，颠覆了传统的设计规则和形式。然而需 要强调的是，参数化并不是一种风格，伴随着参数 化设计的推广，相当一部分人对于参数化设计产生 了误解，将参数化作为一种建筑范式或者风格，但 随着参数化思想的逐渐普及，相信会有越来越多的 人投入到参数化设计中来。 另外，从技术层面来讲参数化设计发展的最大 随着“互动式建筑”逐渐被人们所关注，在城 市中互动式建筑相继出现，互动式建筑为城市平添 了更多的魅力和美感。当代互动建筑的实例有由 Ｕｓｍａｎ Ｈａｑｕｅ设计的Ｓｋｙ Ｅａｒ项目、由ＮＯＸ事务所 综上所述，信息时代技术是唯一不变的准则， 谁掌握了技术谁就能无往而不胜。参数化就是这样 种技术，它不是风格亦非范式，它是一种全新的 一设计思想，它会给建筑设计带来更多意想不到的可 能。 设计的Ｄ－Ｔｏｗｅｒ项目等。无一例外，这些互动建筑 融合了数字化通信技术、自动化控制技术、艺术装 置等跨学科的技术手段。然而这些看似复杂的技术 其实都可以依靠参数化平台统筹合一，形成一个完 整的可调控的整体。 永恒性、历史感、纪念性不再成为建筑美的固 定标准，大众对建筑美的认知开始发生变化，对于 动态可变、信息化循环等互动式建筑体现出来的美 正逐步认可。而参数化设计手段将在这种美的缔造 过程中占有举足轻重的地位。有理由相信，参数化 设计未来发展方向中重要的一个方面就是互动式建 筑设计，一个跨学科、多科学融合的综合设计时代 （上接第０３０页） 参考文献 ［１］Ｊａｂｉ，Ｗａｓｓｉｍ．Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ａｒｃｈｉｔ— ｅｃｔｕｒｅ［刚．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｌａｕｒｅｎｃｅ Ｋｉｎｇ，２０１３． ［２］麦永雄．光滑空间与块茎思维：德勒兹的数字媒 介史学［Ｊ］．文艺研究，２００７（１２）． ［３］Ｕｓｍａｎ Ｈａｑｕｅ．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｇｓ，Ｓ— 阻力其实是设计者自身的技术能力。现阶段参数化 软件的体验尚且不够人性化，相对复杂的操作以及 对于设计师来说如同天书般的代码都极大打击了设 计师利用参数化工具进行创作的信心。正是基于这 现状，近年来有各种图形化编程插件被开发出来， 一ｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＡＵ：Ａｒｑｕｉｔｅｔｕｒａ＆Ｕｒｂａｎｉｓｍｏ，２００６ （８）：１４９． （作者单位：南京大学建筑与城市规划学院。南京 ２１００９３） 依托于三维建模软件开发出来的图形化代码插件将 三、结语 似性。 住区。引田的建筑数／街区数最大，即街区中建筑的 数目最多，可能出现组团。涉谷、新宿、银座则表 现出来三个比值较低的状态，反映出这三个切片内 部建筑与地块的街道的对应关系较强，其中涉谷的 街区较多。在整个切片尺度下，引田、新宿、涉谷、 银座、中野的覆盖率分别为Ｏ．１８、Ｏ．３２、０．４０、０．３４、 ０．３６。从单一数据来看，新宿、涉谷、银座、中野 的区别并不明显，而且切片中的一些特殊地块，如 皇宫、新干线、大型城市绿化等低密度区域并没有 表达出来，单一数据并不能很好地表征切片内的密 度和街区的整合度。 因此，我们将每个切片的Ｂｌｏｃｋ进行编号，通 通过对切片数据的整合与分析，能够初步得出 以下几个结论：（１）四种不同区域（城市中心区、 城市特征区、城市居住区、城市边缘区）在其数据 如果将更多的切片进行上述数据上的分析，或 许能够得出一种认知城市形态的方法，那就是把对 城市感性的认知（平面肌理和空间形态）进行数据 上表现出了明显差异。如新宿的容积率比引田高出 量化，每种不同定位的区域有着各自不同的数据特 点，以数据的方式去理清城市形态发展中令人捉摸 不透的动因，通过已有的数据去预测城市发展过程 中可能遇到的瓶颈和问题。城市发展中可能并不是 所有的因素都能量化，但是能够量化的一定是能左 右并控制城市形态发展的不可或缺的因素，形态和 数据两者其实是具有逻辑联系的共同体。相信通过 数据去认知城市形态是一种不失理性而又能类比并 反映城市形态潜在逻辑的新方法，也能够为基于混 沌理论和复杂科学的大数据时代的城市研究埋下伏 笔。 参考文献 十几倍，而引田的建筑个数却比新宿多出４倍。（２） 每种区域的数据与它的城市形态密切相关。如新宿 地区建筑平均高度高并且建筑较为稠密，因此其容 积率很高，但其却拥有较多的公共空间，因此建筑 覆盖率却比同为城市中心区的银座低。引田地区平 面形态较为破碎，建筑尺度较小，因此其建筑数量 很多。又因为地处城市边缘，农田较多所以建筑覆 盖率却不是很高。（３）相似平面形态的不同区域， 其在数据上相差很大。如银座和中野，其在建筑覆 盖率上极为接近，但是其容积率和覆盖率的比值却 相差５倍之多，这反映了在空间形态上这两个区域 有着明显差别。银座作为中心商业区必须具有很强 过二分法搜索出位于区块内的建筑，然后求得每个 Ｂｌｏｃｋ的覆盖率。通过综合分析（图１），可以更清 晰地看出，如作为超级中心的银座，其覆盖率的稳 线逼１，并且能看出大型城市绿地、公园所造成的 ［１］［美］凯文・林奇．城市意象［岫．方益萍，何晓军， 译．北京：华夏出版社，２００１． 曲线急速收敛，能较为清晰地反映切片内的建筑用 地变化。如涉谷、新宿同属于中心区，其覆盖率的 稳线低于银座，但也维持在较高的水平；相反，越 往边缘，如中野、引田，其覆盖率曲线皇现出较大 的震荡，并且维持在相对较低的水平。由此可以看 的识别性，因此其超高层地标建筑较多。作为城市 居住区的中野，建筑功能较为单一，建筑高度较低， 从而导致二者在平面形态上相似而在空间形态上差 异巨大。（４）同种区域内的不同切片，尽管平面形 态有所差异但其数据上却表现出相似性。如同为城 ［２］［美］柯林・罗，弗瑞德・科特．拼贴城市［岫．童 明，译．北京：中国建筑工业出版社，２００３． ［３］［美］克里斯托弗・亚历山大．城市并非树形［Ｊ］． 严小婴，译．建筑师，１９８５（６）． （作者单位：南京大学建筑与城市规划学院。南京 ２１００９３） 出，中心区覆盖率平均值高，方差小；边缘地区覆 盖率平均值低，方差大。 市特征区的银座和涉谷，其肌理不尽相同然而在数 据上，如容积率和覆盖率的比值、平均高度等，表 现得极为接近，让人很容易联想到其在空间上的相 （上接第０３１页） 义和可行性，因此在国际上受到了很大的瞩目，在 五、结语 参考文献 ［１］胡荣桂，曹治平，宋能文．生态城市建设的理论 与实践［Ｊ］．科协论坛，２００４（ｕ）：３９—４２． ［２］武彩宏．关于建设生态城市的探讨［Ｊ］．科技情报 开发与经济，２００６（３）：１００—１０１． ［３］冯启风，曹荣林．国内外生态城市建设比较研究 ［Ｊ］．浙江大学学报：理学版，２００６（３）：ｌ１２－１１６． （作者单位：河北工程大学建筑学院。邯郸 ０５６０３８） 综上所述，生态环境的保护对于一个国家的发 国内的不同区域也先后开展了试行，并且取得了十 分理想的结果。除了“绿色建筑关键技术”，我国还 进行了其他绿色建筑项目的研究，都取得了很不错 的科研成绩。由此看来，我国在绿色建筑技术方面 展而言具有十分重要的意义，在建设现代化城市的 同时，不能只顾经济的飞速发展而忘却了保护生态 环境。因此，绿色建筑对于建设生态城市具有十分 重要的意义，不仅能够达到节能环保等效果，而且 有利于维护整个生态环境的和谐自然。目前越来越 多的城市在现代化建设中注重城市的生态发展，这 样有利于我们建设一个和谐向上发展的生态社会。 已经有了比较成熟的技术基础，受到了国际上的认 可，因此在我国发展绿色建筑具有很好的基础和可 行性。 ０３３