信息時代，數字化技術已經廣泛地滲透到設計界的各個領域，在建筑設計領域的應用已經從最早的電腦輔助演變到模擬人工智能的，基于算法的參數化設計階段。這是繼現代主義運動后，又一次基于技術更新的設計革命。目前西方學術界比較盛行的觀點之一是我們正處于一個非標準化的多元時代，也就是個性化設計的時代。縱觀人類技術史的演變，總是以能否提高生產效率為最終目的，即以相對少的時間，物質和人力投入，創造更多的成果。每一次技術的革新，在和社會需求產生碰\x00后，都能帶來一次效率的飛躍。參數化設計也不例外，它不但能解決很多以前無法實現的設計想法，而且還能提高已有建筑設計體系的效率。參數化設計的核心把設計的限制條件，通過相關數字化設計軟件，與設計的形式輸出之間建立參數關系，生成可以靈活調控的電腦模型。至于參數，\x00可以是與設計相關的各種信息，比如造價，密度，氣候等，通過編碼轉換成電腦可以識別的語言。在這個編碼過程中，類似圖像化記錄（即Mapping，指客觀忠實的記錄某類信息根據特定參數的變化，并以圖像化的形式表現出來）和圖解（Diagram）等技法，以及EcoTech等軟件可以把那些非形式的信息轉化成形式可讀的數據。

技術與技法

參數化設計這個詞匯在本文中主要指支持它的軟件技術，以及如何有效使用這些技術的專業技法。在展開討論參數化設計的高效性之前，有必要澄清參數化技術w技法的區別。

1.技術

泛泛的講技術，可以定義為：“處理某個類別的工具和工藝的用途和知識，以及他如何促進那個類別控制和適應它所處的環境。在人類社會中，常常指科學和工程學的成果。”

技術在20世紀的人類社會現代>過程中扮演了舉足輕重的角色。技術的持續發展，帶來了人的行為模式，人與環境的關系，社會組織結構的變化。促使著建筑設計的不斷反思和進步。在21世紀，技術在建筑設計領域，更多是指計算機設計，它已經從最初的輔助設計，逐漸轉變成設計本身，或者說“建筑和技術，更準確的講，設計和建造的工具，已經變成一個獨立的系統。”

參數化設計的技術平臺主要指的是軟件，比如DigitalProject(基于Catia的蓋里技術,以下簡稱DP), Generative Com-ponents(基于Bently的Microstation,以下簡稱GC),Rivet(基于AutoDesk的AutoCAD),腳本和硬件的生產制造技術，比如電腦數字化控制生產CNC（Computer Numerical Control）電腦數據化控制制造系統，三維模型激光打印等。

2.技法

新的技術發明后，總要通過一定的使用技法應用到實例中，得到反饋，然后不斷更新完善后，才能成為有效的技術。“技法是一種系統化、可重復和易交流的行為經驗。比如，當一個新技術——軟件程序剛被推向市場的時候，個人會通過反復的實踐掌握他的使用方法。隨著實際要求的不斷復雜，使用者鞣⑾指萌砑的限制，然后他需要發展更高級的技法——模式

化一魈厥獾暮數關系，或者直接編寫該程序的腳本以實現自己特有的設計想法。技法可以讓建筑師磨礪和發揮新技術在建筑設計、研究和制造方面的巨大應用潛力。”

技法對于參數化設計至關重要，就好比有了一輛法拉利，但是不知道怎樣開就只能當擺設看。對于技法的學習，不可能依賴于軟件商提供的培訓，因為他們只能根據普遍情況教會你如何使用軟件。技法首先要從同行的先驗中學，節省自己探索重復問題的時間，然后通過實踐，總結形成自己的技法。

3.建筑設計的創新

如何能夠創造性地設計，在今天這個多元化的時代，成為一個事務所能否生存的關鍵。如果仍然沿襲舊有古板的設計技術和技能以及相關的策略和方法，無論如何總是在一個圈中徘徊。在技術技能上沒有創s的大多數建筑實踐單位，都很容易陷入創造類型的重復中。主觀先入為主的設計因素越多，設計預加的限制就越大，創新的氣味就越淡。當然，這里的創新并不單是為了創新而創新，前提是提高建筑的使用效率。

技術和技法需要雙向反饋，光有新技術，沒有相應的技法和對于技術的檢驗拓展不行；反之，光有技法的一味要求，沒有技術的更新完善也不可能把新技術轉化成生產力。在技術的創新方面，作為建筑師，可以改變得非常有限，更多的是從技法和與其相關的策略及方法上的推動。新技術需要新技法去應用和反饋，新技法又需要新的設計策略和方法使之系統化、理論化，成為指導實踐的依據。參數化設計是建筑師通過兩個途徑實現剎唄院頭椒ㄉ系拇蔥攏閡桓鍪嵌雜諞延屑撲慊輔助設計技術的實驗性應用，窮極現有軟件的建模潛力，例如進入軟件的程序語言，直接編寫程序令，改變程序的行為，比如基于Rhino、Max和Maya的腳本；二是把跨學科的技術引入建筑設計領域，形成新的建筑設計技術，比如Digital Projec就是源于飛行器和機動車的設計平臺Ctatia。

參數化設計在當代建筑設計中高效性的體現

參數化設計不僅能讓建筑師控制以前無法實現的復雜形式，更重要的是它能p高已有建筑設計的效率。下文通過本人指導或參與的幾個實踐項目，分以下幾點詳細講述參數化設計提高設計效率體現在哪幾個方面。

1.經濟有效的實現復雜有機的形式。

復雜的形式往往源于方案復雜的文脈，比如交織共生的功能，四通八達的流線，環境能量的有機響應，等等。對于設計師而言，也是一個新的設計挑戰。復雜N式最重要的環節是如何精確調控形式，使其經濟可行。比如在英國懷特島公交樞紐站的項目中，最初概念是根據各種交通工具和人行的流線地分析，生成一系列類似樹葉狀的頂蓬，有些是建筑的主體屋頂，有些是候車棚。為了能從幾何的角度精確描述這些“葉子”的形式，我們在GC的參數化建模環境中，設定了一個“葉柄”和“葉脈”的幾何系統，即一條三維的B樣條曲線（BSpline)屋脊——葉脈，和一些列按照既定參數排列的垂直于屋脊的椽子,屋檐由另外兩條弧線設定。工程進一步發展，需要一個更經濟的解決方案。于是我們又引入幾個新的幾何參數限制。首先要保證每一根椽子和屋脊豎直延伸面的夾角都是一樣的,這個夾角成為系統中的一個控制參數。在屋檐平面投影形狀給定的前提下，其中一邊的高度變化會隨著另一邊的變化而變化。也就是說，夾角、屋檐平面投影形狀以及屋檐一邊弧度的設定，將決定另一個屋檐的形態。另外的限制條件是椽子的制造磨具需要標準化，因此新的參數——錐化角度被設定，所有椽子都可以由一個固定錐化角度的磨具制造。之后按照長度的變化切割，保證屋檐厚度一致，只在屋脊截面高度改變。這個形式邏輯還與結構規律吻合，即越長的懸臂在其根部需要越大的截面。

另一個很好的例子是“與”的充氣概念設計，一個可以通過氣壓差控制單元“細胞”變形，從而引起整體變形的原型系統，再根據不同的文脈條件“植入”到基地中，根據環境和使用等變化而變形。參數化設計在這個項目中的應用是如何把原型單元按照設計的幾何面排布。這是目前非常通用的處理復雜曲面化整為零的技法。參數的關系，主要指曲面的劃分和單元放樣的聯系，即原型單元會根據曲面劃分的每一個格子的不尺寸，自動調整形態以充滿所有格子。在這個過程中，你可以加入一系列限制條件控制曲面的劃分規則，或者在某種程度上標準化原型單元。所以，參數化在處理復雜的形式時，通過自己設定形式輸入和輸出之間的參數化關系，為設計師提供一個精確控制模型的平臺。使設計從視覺直觀走量化理性且經濟可行。

2.高效地創造多種方案選擇。

選擇方案是每一個項目都不可避免的，是方案優化的需要。在主流經典設計方法中，建筑師總會主觀按照不同的可選前提單獨處理每一個選擇方案。之后，還有花很大精力做篩選。然而在參數化設計中，選擇方案的數目不依賴于設計時間，只要建立了參數化模型，作出10個選擇方案的時間和作出100個的時間相差無幾。另一方面，建筑師在建模的時候可以完全不用浪費時間顧慮當前的形式是否如意，只需關注輸入與輸出之間的參數關系。一個模型的完成，就意味著一個系列的建成。在設計過程中斟酌形式這個環節被省略了。比如在“數字化自律車站”的概念設計中，GC被應用到兩個層面的參數化控制。其一是母體曲面的生成，即根據長寬高等曲面邊框、邊界曲線以及放樣控制路徑和截面的設定，形成一個相似類型的曲面族。通過策略性的試驗不同的參數組合，實現不同類型間，和同一類型中不同形態的變化。其二是分解曲面的構件組合。一個設計的成果可以生成無數個不同的子設計。在設計建筑群體的時候，參數化設計磧攀撇謊遠喻。

3.高效調整方案以響應項目進行中的各種變化。

如果說生成選擇方案是形式在某一時間點的多樣化展開，那么調整既定方案就是形式在時間軸上地延續展開。隨著方案的不斷深入，可預料和不可預料的改動，對于方案推進速度的影響極大。有時候這種改動是毀滅性的，就好比方案都“上板”了，突然發現“一草o時候的總體尺寸錯了。這類改動，在以前意味著你要一絲不拉的重演所有的畫圖行為。現在，只要形式的內在邏輯關系沒有變，參數化設計就可以讓你游刃有余的往返“過去”與“現在”之間。

案例之一是上海世博會的英國國家館競賽方案。概念核心是和諧共生，由一組樹形構筑單體組成，每個“樹”內是完全不同風格的展覽內容。參觀者可以根據不同單體內的展覽內容個性化參觀路線，從“樹根”進入，旋轉樓梯一直通向英式花園的屋頂。這種懸挑結構可以自我遮蔭，在上海悶熱的夏天，為市民提供一個陰涼的室外城市空間。在這個方案中，我們主要用DP生成表面形式及其結構。首先放樣生成了一個主控模型，然后按照結構碎形遞歸的概念，參數化建模所有的結構桿件，由“主樹干”分出次“樹干”，再到次“樹枝”，直到末梢通道屋頂，轉變成屋頂花:的欄桿結構，同時要保證這些曲線形桿件都是曲面上兩點間的最短連線。與此同時，分析人流、疏散、展覽空間等評估建筑形體的信息數據。這些數據進一步反饋到主控模型中，調整形態參數，固化成8個獨立的單體。參數化關系保證了所有表面曲線構件隨著面形態的改變而自動更新。下一步是結構工程師根據體形，計算出合理的結構構件截面尺寸，反饋給DP主控模型，進一步改善模型的曲線構件形態。項目進一步發展，因為超出預算，需要縮減整體尺度，同時改變結構原則，立面構件成為裝飾。因為DP模型里已經預設了相關的控制參數，這些改變就顯得輕而易舉了。另一個案例是位于英國倫敦克佑皇家植物園內的樹冠步行道。在這個方案中，DP的參數化建模技術貫穿項目的各個階段。方案背景是建造一個供人觀賞樹冠的步行道，提供另類的游園經歷。我們從自然生長規律的斐波那契序列中得到啟發，將其應用到步行道單元橋的跨度上，生成看似隨機，實則有規律的結構形態。整個步行道猶如一個鏈子，節點是圓形的休息平臺，由標準化的單元橋相連，支撐體系是三足分叉的塔柱。

由于斐波那契幾何形態的復雜性，我們需要只建模一次所有的欄桿、地面的結構桿件，就可以調控整橋的跨度和截面尺寸等大形。參數化關系的算法在這個方案中體現為給預先設定的“線”（直線和曲線）按照斐波那契的數列關系分段，然后選擇性的連接分段點，形成看似隨機的圖案效果。

4.優化設計使其具有響應設計限制條件最高效的形式。

這里的參數化關系指的是算法，一種形態之間的聯系規則。基于算法的形態是客觀生成的，因為它的形式輸出取決于算法<制定和輸入的參數，而非個人審美等主觀偏好。但他又不是排斥主觀能動性的，因為算法的制定以及從生成的結果中選擇，仍然需要主觀能動性的參與。基于算法的參數化建模使精確遵循特定的設計限制量化條件（包括可持續性發展的諸多原

則）成為可能。

克佑皇家植物園步行道的初衷是讓人看樹，所以選在了數種繁多的一塊地上。但是，支撐柱的位置又不能位于主樹干為圓心的半徑5米的圓圈內，否則樹根就會受到嚴重影響。如圖22所示，黑色的是DP之前的模型中的步行道路經，紅色的是在DP模型中限定每個節點平臺的距離和一些關鍵點的位置后的路徑。后者的塔柱位置可以實時調整以滿足都在5米限制圓圈之外。這只是一種非常簡單的參數化限定。很多復雜的基于算法的限定需要編寫腳本完成，這在后文還會有述。

5.高效地交換設計信息

由于工程的分工協作越來越復雜，很多時候，一個項目的運行效率高低很大程度上取決于能否高效地在不同協作單位之間交換設計數據。比如，結構工程師可能只需要軸線模型而非面模型，工程預算師可能只需要所有構件的尺寸，設備工程師只需要某個位置的截面或剖平面，等等。在經典的設計流程中，每一次來自其他雍系ノ恍碌囊求，就意味著建筑師需要開始一個新圖的制作。而且，在形體復雜的時候，建筑師很難保證各個圖之間是否準確交圈。在參數化設計技術的支持下，建筑師可以通過一個參數化調控模型，導出所有的技術數據，生成所有的技術圖紙，甚至是細部節點大樣。這可以說是在實際工又校參數化設計最強大的一個特點，保持項目設計生產流線的順暢。在這方面發展最完善的是DP。在DP的參數化建模環境中，三維環境是和二維環境以及構件物理屬性清單聯系在一起的，只要改變三維模型的任何部分，二維的技術圖紙和構件物理屬性清單都會自動更新。反之，你還可以通過改變和三維模型建立聯系的Excel的數據，來改變三維模型的形態。這個參數砟Ｐ涂梢源涌始的概念設計，一直沿用到施工圖，直至施工建造階段，保持了設計信息的連貫性和一致性。還是克佑皇家花園的樹冠步行道項目，我們從報批通過后的所有設計信息，包括施工圖階段所有的二維技術圖紙，除了在CAD繪圖軟件中添邊加角之類的圖注說明等工作外，都是通過一個DP的參數化模型生成的。自始至終我們都在三維的建模環境中發展深化方案，包括細部節點的設計，建模的時間占掉了所有設計周期的80%。

個建模過程，猶如預演實際的施工建造，要保持清晰的思路，采用合適的策略和技法。僅僅會用DP是遠遠不夠的，還必須有效的組織你的建模邏輯和層次。因為模型的各個部件之間是彼此聯系的，如果你不能明晰關系之間的復雜性，最后的參數化模型只能是一個不能調控的贗品。之后階段的建造承包商和生產制造商根據實際工廠生產加工的步驟，在Tekla工程參數化建模軟件中，重新建了一次完整的模型，作為所有銹化鋼構件工廠預制的數據源，生成制造生產所需的上百張加工詳圖。我們在這個階段的任務主要是確定生產制造商的模型與我們的吻合。這個階段還需要針對不斷出現的實際加工問題來回調整模型和技術圖紙。由于我們始終保持在三維環境下深化方案，所有可能出現的不交圈問題都能提前發現，避免了在工廠生產后，運到工地現場組裝時才發現問題的反工現象，保證了造價和報價的一致。在這個建筑師納產制造商之間的數據交換工程中，一個不一樣的現象是，與其傳送二維圖紙，我們交換的是三維模型。幾次問題的發現和解決，都是通過這種工作流程發現的，如圖27，紅色的是我們的模型，黑色的是制造商的。

6.能將其他信息編碼后高效地翻譯成空間形式。

這一點應該是參數化模型的最高端技術，需要建筑師具備編寫程序腳本的能力。如前文所述，用計算機的語言——腳本，設定基于項目設計概念的算法，把不同類別之間的信息編碼后，變成 制生成幾何形式的輸入參數。具體到實踐中，需要設計人員不但要有編程的能力，同時要有很強的數學幾何邏輯。 在此，同樣舉出本人在Marks Barfield實踐中創造的一個特殊技法，即把任何圖像翻譯成基于空間網格的點陣形式。此技法的軟件技術平臺是Rhino腳本。具體技術細節如下：首先通過Rhino軟件自帶的凹凸貼圖控制面變形的功能，把圖像附加到幾何面上；然后設定自己需要的網格；之后，通過編寫一系列列腳本，把網格坐標系下的點陣形態與該點到幾何面的豎直距離聯系在一起，每個點上單元的尺寸和豎向位置，自動響應幾何面的起伏形態；下一步，是把所有點上單元的尺寸，優化成預先設定的幾個固定尺寸，比如是4種尺寸還是8種，最小的單元是10毫米還是20毫米等，這些信息將和e造生產和造價直接掛鉤；最后，點陣上的單元尺寸與物體的RGB顏色數值聯系起來，自動生成沿點陣變化的顏色。在這個技e中，輸入參數是圖像，輸出的幾何形式是位于設定點陣上的單元三維模型及其顏色。這個技法的一個潛在的用途是，把能量分析等環境模擬軟件生成的圖像信息，作為模型系統的輸入數據，生成相應的空間造型。參數化設計在不同設計階段的角色

在理解了參數化設計如何使建筑師提高建筑設計的效率后，我們可以把參數化設計在不同方案階段的任務做一個小結。

可行性研究階段，參數化設計的任務是根據設計任務書簧瓚ㄐ枰解決的設計問題，擬定可以解決該問題的設計技法，并確定最適宜的軟件技術平臺。

概念設計階段，參數化設計的工作是在試驗不同選擇的基礎上確定最終的技法，與此同時，通過調整參數，證明模型的可操作性，并生成一些列選擇方案，匯編整理。

初步設計階段，需要得到業主和其他所有相關工種的反饋，審核參數的設置是否可以響應未來可能的變化，同時根據反饋信息調整參數化模型的輸入參數，分析w評估形式的輸出。

擴充初步設計階段，要在上個階段評估選擇方w的基礎上，確定最終的形式大樣，開始導出建筑二維圖紙供其他協作單位配合設計，以及物料數據以供工程預算之用。大形確定后，可以在模型上發展細部設計，保持和相關技術人員的交流互動。另外一個重要的工作是及時發現和更正模型中不交圈的問題，同時更新二維圖紙。

施工圖階段的主要任務是，從確定的參數化模型中導出所有技術制圖，配合其他協作單位完成相關專業的設計。施工階段，參數化模型設計人員主要是對承包商和制造商的模型、圖紙審核，確保他們的信息數據和參數化模型導出的信息協調一致。并對于生產制造中的不可預料的實際問題，做出相應的模型調整和數據更新。

結論

參數化設計是電腦技術不斷智能化的必然結果，它的出現，無疑對現有建筑設計的體系是一種革命性的推動，他更適合現有社會條件下復雜、多變且快速的設計環境。參;化設計體現了我們這個時代的需要和技術特征，進一步優化了社會資源，提高了生產的效率。

勒柯布西耶曾經精辟地指出關于建筑與技術的關系：“無論何時，只要技術達到了它可執行的極限，就一定會超越其本身而進入建筑領域

建筑是其內部結構的結晶，也是自身形式的緩慢展現。這也是為什么建筑和技術總是形影不離。我們的愿望是，它們能共同生長，直到有一天，其中一個成為另一個的表現……建筑象征我們 時代。”柯布西耶所謂的技術在參數化設計逐漸盛行的今天，應該從原指的生產建造技術擴展到今天的電腦設計技術。我們可以忽視今天社會因為技術的變革，但是建筑不能。