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这七个建筑细部正在被数字时代改变!

来源: ArchDaily 2018-01-24 09:48:39
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七个正在被数字时代改变的建筑细部!

随着最新的自动化设计和生产技术的实现,建筑细部的发展正在发生变化。有了参数化设计和算法设计,加上数字建造的使用,这对建筑师的细部设计能力有了新的要求。同时也有新人开始加入其中。

虽然建筑细部总是不受重视,但其实它在建筑的各个方面都很重要。建筑细部可以解释它的理论和技术特征,影响生产过程、组装加工,甚至生态足迹。与对手工业的重新追捧热潮不同,当代建筑开始关注建筑细部的表现,是因为建筑师开始参与到实际建造,这也是投入数字技术到生产使用的结果。新词汇“数字建筑师”负责从电子文档到工厂加工过程,其中构造细部的形态要求具备与生产过程的相关知识。

举个例子,在都柏林英杰华球场(下图)的设计初始阶段,结构构件和立面部件的几何原理就体现在参数化模型中。在设计的过程中,基于加工限制,将承包商的建议和要求整合至模型中,后被用作加工制造构件的原型基础。
分包商选择使用博普乐思(Populous)设计的参数化几何建筑,作为他们立面系统的细部模型基础。因此需要消除理想几何模型和实际建造中任何可能出现的差异性。

分包商负责提供有关表皮系统的生产制造信息,这些信息由全面精细的制造模型中提取,保证所有预制生产的构件都能直接现场拼装。窗棂和结构分包商也可直接从制造模型中获取大样图,方便编号、编程和条码,也为了定位钻孔和旋转钻孔位。这样,保证了所有结构构件都能预制加工。

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Aviva Stadium façade detail. Image © Wikimedia user Alicia Fagerving licensed under CC BY-SA 3.0

坐落于法兰克福的美因河上 Westend Gate Tower ,由a3lab设计的不规则遮蓬则是另一个将数字加工转换为建筑细部使用的绝佳例子。自概念阶段起,这个设计就被寄予表现结构和加工制造的厚望。据作者所说:

这个设计并不是在一个传统由上至下的过程中诞生的。传统的设计方式里,建筑师决定了设计方案,然后将它交给工程师和生产商做进一步的深化。这是一种自下而上的互动过程,团队的所有不同成员都通过利用自己的专业素养,完善设计过程,最终通过协商后达成共识。在这个过程中,通过不断更新的通用信息流,建筑师、工程师和生产商被紧密地联系在一起。

至于排水、表皮和构件连接,则是由设计者和厂商之间共同决定的。比如说,树状分支的尺寸,由它们需要镀层的镀锌池大小决定。这个例子说明了,Deamer 想表达的是,当她坚称“现代实践需要通过那些全新的细部、‘建造细部’的人的关注来复兴,并提供重新心理适应的机遇,减少在设计到建造连续过程中所需的人力”时,她指的是数字化制造厂商在设计过程中的参与。

Tree-structure canopy by a3lab. Image Courtesy of a3lab

Tree-structure canopy by a3lab. Image Courtesy of a3lab

建筑细部中的七大改变

有了现代参数化软件和数字生产技术后,建筑细部的发展发生了什么变化?我相信,就建筑设计过程而言,这些技术的引入正在改变着七个神话:

细思一:概念设计确定后才有细部

当我们考虑数字生产加工建筑构件时,需要同时考虑它的可行性。我们需要在一开始就预估这些部件该如何加工生产并组装。一旦发现这个概念无法转为实际生产,我们就不能冒险继续深化概念。因此,建筑细部必须与方案概念同步发展,这在当代数字设计的辅助下是很容易实现的。设计师建参数化模型时可以使用临时的尺寸,之后可随时更改而无须从草图开始重建模型。

细思二:建筑师主导细部设计

一个建筑师想要独立且完美地完成建筑细部设计简直是天方夜谭。好的建筑细部设计只诞生于厂商和材料或是机械工程师的联手合作与深化探讨中。工具和机器参数的规格都会影响到最终成品,因此,数字生产说明现已是细部文字说明中的重要部分。

细思三:相比概念设计,细部设计微不足道

建筑设计工作室通常更看重创意而不是技术问题,然后把细部的深化交给技术专家。现在,要想设计一座优秀的建筑,概念设计和细部设计的协同作用必不可少。近期案例都展示了在早期设计阶段、富有挑战性的过程中,建筑细部是如何巧妙地深化解决。

细思四:轴测图呈现细部设计

过去建筑师用来再现细部的这种典型的二维作图方式正在被淘汰。尽管为了施工现场,我们仍旧需要传统的构造绘图交予厂商,但现在细部的文字说明都包括了生产说明,比如嵌套布局(nesting layouts)和G编程语言文件。建筑信息模型可以帮助设计师表现不同层次的细部,并动态地从三维模型生成二维图片。建筑细部也可以通过手稿(scripts)生成,并通过相似画面合成动画,利于向构造团队展示。

细思五: 每个细节设计问题都会有对应的标准解决方法

细节在现代实施中的地位与日俱增,并成为设计中的重要一环。尽管一个建筑的绝大部分区域会采用标准化的细节设计,一些定制的细节可以使建筑更有价值,帮助确立其特色,例如,创造一个特殊的立面效果。 

细思六: 细节的存在是为了掩饰材料的缺陷

细节应该为了传递某些含义被发明,而不是为了掩饰瑕疵。数字化制造的成品都很完美;正如在另一期 AD 特刊中讨论过的,我们对成品瑕疵已经趋于零容忍。 

细思七: 数字技术可以使我们免于建筑细部的纠缠

正相反,参数化建模和数字化制造给设计更复杂有趣的建筑细节提供了新的机会,这要求设计师掌握一系列新的技能。

基于近期关于这个话题的文章,我们也许可以得出结论,建筑细节设计不仅需要考虑到理论和建造技术层面,还要考虑很多包括参数化和设计预设等个性化问题,以及生产过程中数字化生产技术的应用。用设计预设生成复杂建筑的细节更不容易出错,但只有在充分理解深层的设计逻辑后才能写出清晰的预设。例如,设计预设被用于生成瑞士 RE 大楼的绝大部分细节。福斯特事务所的“专家模型组”成员 Hugh Whitehead 称,这栋大楼的设计迫使他们“处理如何用程序设计及制作细节,而非用手绘。每个楼层的设计规则是一样的,但结果却各不相同。”细节草稿的自动化和参数化使工程设计同步化成为可能,进一步的细节可以在层高这样的大框架设计还在进行时就开始着手进行。

The top floor of 30 St Mary Axe, also known as the Swiss RE Building or the Gherkin, in London. Image © <a  data-cke-saved-href=

The top floor of 30 St Mary Axe, also known as the Swiss RE Building or the Gherkin, in London. Image © Wikimedia user Geekchic licensed under CC BY-SA 3.0

与此同时,如今 3D 打印机更便宜也更容易获取,在设计的初始阶段即可以被用来快速建模。细节设计建模一度被认为太过费时昂贵,如今使用 3D 打印模型可以极大改善这一状况。

最后,深入理解全新的生产过程是极为重要的。Ford 指出了现代派建筑师对概念和现实的理解差异,“他们相信汽车和飞机是被建造出来的。” 他确认到,在20世纪初期 “只有少量理念是通过分析建筑行业得来的,尽管它确实存在。” 大批量生产导致了设计和最终成品的分离,区分了设计师和工厂工人。为了避免重复现代派对设计和产品整合的错误理解,我们需要充分数字化制造的过程,这样我们才能设计出适合现有自动化生产技术的细节产品。

正如 Robert 和 Rivka Oxman 所断言,建筑是一项会进行自主性重整的职业。他们指出,材料系统的制造是一项全新的设计和研究领域,需要建筑师和结构工程师合作探索。随着建筑细节的发展和数字化制造技术的广泛应用,从业人员需要掌握新的能力。这可能会进化成一个全新的建筑专业领域。现今我们需要开始思考如何在学术环境中发展所需的技能,增加跨领域工作的机会。

本文由 Gabriela Celani 发表于 A+C Arquitectura y Cultura #5, p. 50-60, 2014.

Gabriela Celani 是巴西坎皮纳斯大学土木工程,建筑和城市设计的副教授。她也是 LAPAC 创始人,the Laboratory for Automation and Prototyping for Architecture and Construction。

翻译:杜慧婷、蚁君远

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责任编辑:许文雅

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