参数化做表皮设计,立面就该这么技术流!

一起设计
玩家
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2022
01/11
06:53
一起设计 玩家

随着建造技术的发展,很多建筑师不满足于传统的建筑造型,越来越多的非线性作品应运而生,开始使用诸如Grasshopper或Dynamo等工具,代表事务所如扎哈,BIG等。

Zaha Hadid 澳门Morpheus Hotel

参数化设计经常被用于复杂或重复纹理的设计中,这些参数化纹理既可以作为建筑的结构,也适用于建筑物立面的表达。

接下来,我们就结合案例来看看参数化在建筑表皮中的应用。

01 参数化先河 THE FIRST PRECEDENT 

参数化设计(计算机)最早是从20世纪90年代中后期兴起的,起初仅被运用在非线性建筑设计上,且只在高等学府,如麻省理工,AA(建筑联盟)等才设有相关课程。

第一版pro/ENGINEER使用界面

要说最早具有参数化思维的建筑莫属高迪的圣家大教堂,虽然那个年代没有计算机辅助,但高迪通过可变模型来推敲设计。

高迪用绳子推敲圣家堂

他通过观察镜面绳子的反射推敲出了圣家堂看似自然形成的拱形内部空间。并通过石膏模型试验得出。这种设计手法与形体的创新,开创了参数化设计的先河。

耳熟能详的Rhnio是当代设计师用来做参数化设计的主流软件,配上Grasshopper和Kangaroo等插件,一个个奇形怪状且真实可搭建出来的建筑就出现了。

02 参数化表皮 建筑 PARAMETRIC FACADE DESIGN ARCHITECTURE 

建筑表皮的设计逐渐朝参数化趋势发展,参数化设计保证了施工的精确性。

# Revolving Bricks Serai

项目类型:参数化表皮设计

这座位于位于伊朗阿拉克住宅区的办公楼,秉着其猎奇迷幻的外表皮在该区域出圈。该项目由Farhad Mirzaie和 APP Architects & Associates 公司合伙设计建造,名为“Revolving Bricks Serai”。

波浪状外立面,不但过滤了光线,同时也保护了建筑内部的隐私。

A.P.P建筑事务所通过参数化设计了这个起伏的外墙。自由流动、仿生的排列形式,打破了传统建筑表皮的锐边和直线。

每个体块末端涂有绿松石和天蓝色,以装饰不同角度看出的色彩渐变。

建筑表皮简单的装饰建筑的外轮廓,使建筑生动形象,而表皮建筑则从建筑另一方面诠释了建筑的另一个概念:建筑的呼吸。从而建筑不再是钢筋水泥砖块搭建的体块,更像是一个生命体。

设计师通过参数化设计软件,生成一系列几何模型,这些几何模型具有特殊的联动关系,当修改其中一个参数时,其他模型也会做出相应的修改。这些形式帮助设计师在思想上搭设了“台阶”,为下一步创作提供了依据。

在grasshopper中,我们俗称它的元件为“小电池”。“电池’的正负极自然是用来连接控制参数的。于是就有了密密麻麻交错的线路。

当然啦,涉及到一定的逻辑思维,很多设计师单尝试过第一步就被劝退,因此不少设计师的野心都败在了“这诗一样的方程”之下。

# 日本Dear Ginza大厦

项目类型:参数化翻新设计

项目位于东京都中央大街的瑞穗银行 (Mizuho Bank) 和 POLA 银座大楼的背面。由于地处一冷清的街道,因此设计师希望通过别致的设计,吸引人的关注。

楼的立面采用双层表皮设计,由玻璃幕墙和图形处理过的穿孔铝板组成。

立面成为室内装饰的一部分,并避免了窗帘或百叶窗等窗户处理的需求。

通过使用双层表皮,也减少了空调负荷和玻璃清洁的负担。

这个不规则立面的设计通过参数化生成,为了避免固定的形状并且在设计之初将形状近似于自然。

彩色LED顶灯安装在双层表皮内,根据季节的不同,让路过的的行人体验到不同的节目。

参数化辅助设计软件设计表皮时,一来大大提高建模速度,表现出实时模型状态和表面纹理,二来为设计师带来新的设计思路。

# House of Innovation 000

项目类型:参数化功能改造

Nike House of Innovation 000 是耐克在纽约市的新旗舰店,占地 68,000 平方英尺,位于第五大道一座现有塔楼的裙楼上,共有 6 层。

外立面由CallisonRTKL设计,玻璃立面由多个面板组成,定制的雕刻和中空玻璃组块创造了一个动态的立面,反射、扭曲和透明度相结合,引人注目。

每个面板都通过 Grasshopper 设计测试,可以针对建筑物结构更加精确改变面板的属性和位置。

# Wanderwall

项目类型:参数化表皮设计

MARC FORnES是一个以参数化设计为主导的工作室。运用参数化设计过多种装置艺术或临时建筑。

MARC FORnES在苏州设计的气球装置

Wanderwall位于美国北卡罗来纳州的夏洛特市,如梵高星空的外观重新构筑了Uptown住宅区中心位置的停车楼的外墙。

这个立体的建筑外表皮由5,768个独立单元组成,环绕在Stonewall Station车站的停车楼的南立面和东立面的外侧。

停车楼共八层,环绕其上的充满活力的铝制外表皮使得该停车楼成为了住宅区天际线中灯塔一般的存在,并创造出一系列远远超出建筑本身的多种尺度上的空间和视觉体验。

外表皮十分显眼,不仅是在通往停车楼的必经之路上,即使是在几个街区之外也可以瞥见。

对于在那里居住的所有住户来说,Wanderwall外表皮是当地的一个全新的地标,预示着这个城市的美好未来。

它不是城市中的静态装置,而是一种动态元素,每次观看都会有一种新的体验,从而吸引着不同的人无数次前往。

# Bad咖啡厅

项目类型:参数化表皮设计

这家形象极具视觉张力的咖啡厅,坐落在印度马哈拉施特拉,由Nudes建筑事务所设计,于2015年建成。

建筑师利用PVC管作为立面材料,运用参数化的设计手法,形成立面变幻的韵律与肌理,在城市的尺度中打造出极具个性的咖啡厅。

建筑的共三层,运用垂直层叠的方式进行设计,形成有序的上下空间关系,露台空间提高了空间层次的丰富性。

建筑最重要的设计点在于立面的精心处理,运用25992个回收的PVC管构成,通过并列排布的方式形成呼吸式的表皮,利用参数化的设计对PVC管的长度进行空间,形成波纹状的动态立面。

通过黑色的处理,形成视觉冲击力。同时,PVC管的形成依靠数控复合铝箱得以实现,实现对整个系统的有序控制。

# 池社/Archi-Union Architects

项目类型:参数化表皮设计

2016年改造完成的池社,位于上海市徐汇滨江,坐落在西岸文化艺术示范区内,由Archi-Union Architects设计,总面积200平方米。

建筑师在设计时沿用原有的传统青砖作为立面材料,利用参数化的设计方式使立面的形象呈现出起伏和疏密的变化。

在建造时,采用机械臂进行砌筑,确保施工的精确和对工艺的保障。使其具有现代化特征,呈现出艺术空间的特色。

 # 迷彩住宅

项目类型:参数化表皮功能设计

迷彩住宅位于新加坡东海岸一条绿树成荫的住宅区街道上。

设计师采用了绿色设计的策略,在适当位置安插绿植元素,保证住户的视觉私密性,同时也让居住环境更舒适,提升生活空间的品质。

双层外立面灵感源于植物枝叶,可以与周围环境融为一体。

立面有一层带孔的铝制表皮,表皮细节通过参数化,计算出不同时间和气候因素对住宅的影响。

不同的圆孔大小有不同的穿透效果,圆孔挡片有特定的角度,可以遮挡清早和傍晚的阳光。设计使热量吸收和空调使用需求最小化,交叉通风可以有效为住宅降温。

# 百叶幕墙小屋

项目类型:参数化功能设计

百叶墙小屋是AND为一对小夫妻和他们的5只猫设计的住所,位于韩国京畿道。

建筑的外立面由幕墙和百叶遮阳组合,帮助建筑节能。铝制的百叶遮阳建筑美观又实用。

设计师通过PLDS(参数化百叶设计系统)技术设计,为百叶窗旋转的角度,间距,阴影长度和坡度寻求到最优化的参数值。

整个设计不仅仅是遮挡阳光直射,还要考量夏天阳光的遮挡和冬日阳光的摄入量。

 03 参数化表皮

室内

PARAMETRIC FACADE DESIGN INTERIOR

除了在建筑表皮上的应用,参数化同样也可用于室内,甚至家具设计。

# Zuidplein

项目类型:参数化功能设计

Zuidplein 剧院位于鹿特丹南部,建筑由De Zwarte Hond事务所和BURO M2R事务所联合设计建造。剧院内部主色调为红色和黑色,营造一种温暖的感觉。

礼堂内部的强由Studio RAP设计,为观众和表演者营造了一种环绕式、身临其境的氛围。

表皮由6000个不同的三角形铝制复合板精心打造。工程师通过参数化计算出符合内部场景的三角形面板的布置方法,包括形状,角度,位置等,从而在不需要隔音材料的情况下达到出色的声学效果。

 # Programmable Furniture

项目类型:参数化表皮设计

Programmable Furniture是米兰的 Saloni全球独家产品,是第一条使用Wood-Skin®工艺和复合材料面板创建的家具系列。

Wood-Skin® 同时是一种新型耐用的复合材料,它结合了传统材料(如木材、金属)的刚性和织物的柔韧性,可在建筑和家具领域进行无限多种应用。

通过参数化设计出形态,并通过三角形按照角度拼贴,且可以创造出各种传统技术无法实现的复杂几何形。

建筑本身就是一个非常复杂的形体,仅仅从建筑样式来了解建筑还远远不够,作为一个当代建筑师,我们要多方面了解建筑的发展。未来,也许我们会通过不一样的参数化,为建筑界带来更多别具一格的活力。

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