参数化艺术设计在城市景观创意设计中的教学应用

　　基金项目：本文系2014年河南省科技厅软科学研究项目“河南省创意产业中参数化艺术设计应用研究”（项目编号：142400411298）研究成果。

　　城市滨水景观中的桥梁设计在当代的景观教学中往往都会运用新材料新工艺，同时在课程教学中也存在很多对抽象的艺术造型进行实验性摸索的内容，这给设计教学和学生学习提出了更高的要求。参数化设计中的流动性、连续性、自由性、复杂性和分离性在一定程度上让观赏者有了非同寻常的视觉体验，突破了一般建筑作品在造型上的局限性。新材料的应用与艺术造型的完美结合，也可让设计者能够淋漓尽致地表现其思想，也使整个作品具有智能化的伸张性、可观性、可塑性，亦使环境的内在关系和现实关系得到融汇，增强了现代感和艺术感。

　　参数化的概念是在当代景观艺术设计教学中较新的内容，为设计提供了新的方法。学生们对参数化设计的概念也颇为关注，越来越多的设计师也青睐于此，同时也使人们多了一个可以操纵的系统。目前参数化在景观设计的教学中主要包含以下两个方面：

　　（一）参数化设计在桥梁创意设计建模过程中的有效性

　　参数化设计在桥梁设计的初步阶段作为一种全新的设计方法和技术手段能够轻松灵活地对桥体结构设计进行建模与调整，在很大程度上能够优化设计方案，并且在参数之间建立新的数值关联，实现拓扑约束关系，适用于方案指出的模型修正和开发学生的创意思维能力进行多样方案的生成，这样就能在设计效率和设计周期方面更加高效和有效。

　　（二）3D打印技术在桥梁创意设计中的辅助表现

　　目前3D打印技术还只是处于初期发展阶段，但是其发展速度却迅速地扩张到各个设计领域，它试图通过抽象的艺术表现形式来表达可视世界的感受，表达设计者的思想，表达艺术的超越性，去创造“纯粹的艺术”“纯粹的抽象”，从而体现新时代的使用价值和精神价值，为以后的设计创造了无限可能。

　　一、参数化设计在景观教学领域中的发展现状

　　参数化设计是近些年来新兴的建筑设计方法，更是一种先进的技术手段。国外相当一部分知名设计师都在其作品中大量运用了参数化设计的方法，国内各高校在某些教改课程中也逐渐引用了参数化设计的一些手法来辅助教学，并且有相当一部分先锋设计师都开始重视参数化设计方法。概括来说，参数化设计下的建筑是一种连续的形体，在技术性的控制下能够与周围的环境相互影响相互分析，以至于将方案发展成为一种由概念到具体的、以建筑或形态为视觉实体的结构要素，并且存在巨大的可变性、复杂性、定制性的“独特”形体。

　　二、参数化设计的逻辑性

　　参数化设计是为了在技术上解决建筑设计这一综合矛盾体。但是在面对建筑设计的复杂性时，可以通过不同的角度来选择参数，并设定参数关系。在构建参数控制模型时，可以选择其中的一个或几个作为切入点，来进行参数关系的建立。

　　（一）形态逻辑

　　参数化设计中的形态逻辑是指将某些具有一定规律性和组织性的形态通过设计思维来进行重构，得到可以控制建筑形体组织参数和表现形式的参数，进而生成具有非线性建筑设计特点的新的形态。然而这些新的形态的创造是要以自然环境中的任何一个具有可参照的形体的形态特征而展开的，而在这些纷繁复杂的形态背后，却有着秩序井然的组织原则。我们现在所研究的参数化设计其实就是在探究它们的内部逻辑。

　　（二）功能逻辑

　　功能至上是建筑设计的首要原则，高效地解决复杂的功能系统是逻辑功能的重要职责。随着数字化技术的不断发展，如何将不同类型、不同风格的建筑的特点，在功能组织的原则下进行有效的设计和规划是参数化设计中的逻辑功能所在。对于有特定使用要求的建筑，比如对动静、声音要求比较高的空间，可以利用点阵密度或其他方式来代表功能空间所具有的属性，然后进入到计算机软件中，通过确定运算法则，来得到功能空间动静特征值的分布，进而确定功能排布。

　　（三）材料逻辑

　　在建筑形体产生的过程中，建筑师的设计要求和目的将会紧密地结合建筑特定的功能和要求。材料的不同会直接反映到建筑的表皮和结构，将会形成完全不同的表达效果。此时，参数化设计的优点便逐一显露处理，设计师将以其对材料的理解以独立的审美和设计感产生多种方案的构成，更多的是探讨建筑形态的特性。大多数内容是设计师主观地对材料的把控参与非线性建筑参数化的设计过程，大多数情况下并不一定具有精确的数学式的表达。

　　（四）结构逻辑

　　建筑结构是建筑设计中的精髓所在，建筑力学和建筑结构的配合是该建筑能否独具特色的保障。建筑结构是设计师对建筑最终形态的理性判断，同时，建筑结构是支撑建筑的骨架，是建筑形式充分表达的物质基础。建筑设计中的重要内容是建筑结构的选择以及构件之间的联结，不同的结构逻辑对建筑设计的影响是绝对的，不仅结构类型的选择会对建筑的形式产生根本性影响，而且同种结构类型下采用不同构件组合方式也会带来建筑形式逻辑的巨大变化。

　　三、软件设计在参数化设计教学中的应用

　　目前，参数化设计操作的软件可分为两类：

　　第一种是专门开发的具有参数化操作界面的设计软件，如Digital Project（基于Catia），Generative Components（基于Bently的Microstation），Revit（基于AutoCad）等。主要是在软件平台中建立起不同建筑构件之间的关联，以使在设计优化过程中，当一类建筑构件，比如墙的形态位置发生变化，其他的构件如门窗、地面、屋顶等能跟着联动，而不是传统设计中需要重新花大量时间人工构建模型。 　　第二种是通过各种三维软件本身自带的脚本语言来进行参数编码，如基于犀牛软件上的RhinoScript，基于Maya软件上的MEL语言。虽然采用不同的语法，但二者都是软件本身所自带的内置语言。以Grasshopper、Processing等为代表的可视化、图形化编程工具让计算机基础不强的建筑师也能更好地利用计算机强大的运算能力生成复杂形体。这类软件可以应用于建筑设计全过程，在输入与输出之间通过代码或可视化编程模块，使建模速度和模型编辑修改能力大大提高，建筑结构发生整体联动。

　　四、参数化设计在景观创意桥梁设计中的运用

　　（一）课题背景

　　目前，由于过多重视桥梁的工程技术方面的建设要求，而对其与周围环境协同构成的复合空间所具有的功能与价值等存在理解和认识上的不足，所以此方面的研究并不是很深入，甚至影响到城市环境的和谐建设。城市滨水桥域空间正是本着“以人为本”的原则，基于市民的日常户外活动行为提出的，更多地关注对人需求的满足，以体现对社会的主体――人的关爱。

　　（二）城市景观创意桥梁设计的思路分析

　　城市景观创意桥梁设计，是为了利用当今时代下的新科技和新材料去创造更多的具有深远意义的艺术形态作品，通过新材料和数字化设计的运用摆脱和颠覆传统模式的古板沉重的印象，获得轻巧、灵动、飘逸的形式，特别是对于曲线、抽象、不规则、自由组合等艺术形态的另一种实现。更多地追求对观赏者视觉的强烈冲击力，给人们一种时尚感、简约感、科技感，让人们能够体会到不一样的时间和空间的转换。更为世人传达出年轻人思潮的转化，推动设计领域快速走上未来之路。而在不久的未来，这些抽象艺术品在被世人用高科技得以诠释的同时，又提醒着世人在世界科技高速运转的今天，这种新材料、新科技制作手段已经逐渐为艺术、设计打开通往未知创新的大门。

　　桥梁设计要满足两岸的人流及车辆通行需求，要充分考虑交通的流向，创意表达要在三维空间中流转，创造出行云流水般的美感。根据场地分析注重光线分析，渲染周边景观效果，提升整个空间领域的精神气息，成为具有鲜明特色的、突出的空间符号，同时设计中也要有更深层次的精神含义，包含更多的人文内涵。通过参数化的设计让桥体的创意设计能够形成动态的、不断变化的场所。有着充满表现力的结构、轻巧流畅的形态、优美的体量及充满情调的、演化为可以容纳更多行为的空间场所，以此增强周边环境的观赏性，打破常见性的桥的实质功能。

　　（三）建筑模型的材料选择与加工方法

　　以3D打印技术为依托，通过参数化设计的方法进行建模与制作。采用新材料进口光敏树脂，它符合 SLA技术用材料根据其工艺原理和原型制件的使用要求，具有粘度低、流平快、收缩小、溶胀小、无毒副作用等性能特点，造型后材料呈半透明磨砂状质感，成型后产品具有较强的硬度和强度，表面光滑，凝固速度极快，另外，配合亚克力、金属、PVC板材等常规材料。

　　（四）景观创意桥梁设计手法的创新及其成果

　　将参数化运用于创意方案设计之中是该课程教学的亮点之一，3Dmax软件是一个适用于三维曲面建模的设计软件，它可以快速做出各种优美曲面的珠宝、建筑、室内景观小品等各种艺术造型的形态。使异性曲面形体的设计艺术作品可以更轻易地得以实现，从而让更多的抽象的艺术作品诞生，而且它的准确性很高，误差性极小，同时配以3D打印技术和新型材料等。

　　五、结语

　　总之，参数化设计并不仅仅是用来构成复杂几何形态的工具，它还是一种把环境进行分析从而使环境与设计本身具有更强的契合，且更有逻辑性的一种设计方法。作为设计工具的参数化软件，如 rhino、 grasshopper、 revit等软件还是需要在教学中加强。现如今参数化设计的发展，并不代表着传统的现代主义设计方法会被其取而代之，更不是说所有的设计都要依附于参数化这一方法。只有不断地创新、不断地发展，中国的设计在前人的基础上去其糟粕取其精华，加强与国际行业的交流学习合作，才能最终实现与世界的先进设计并肩前行。

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