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      新技術時代的城市與建筑設計思考

      發布時間:2020-11-30 10:48所屬分類:建筑工程加入收藏

      摘要:簡要回顧了自20世紀初以來建筑設計思想、方法和設計工具受機器、計算機和人工智能等各種先進技術影響的發展歷程。針對當前新基建新城建背景

        摘要:簡要回顧了自20世紀初以來建筑設計思想、方法和設計工具受機器、計算機和人工智能等各種先進技術影響的發展歷程。針對當前“新基建”“新城建”背景下城市規劃和建筑設計如何面對和應用人工智能及云計算等先進技術提出了一些思考。指出了設計師在人、設施(建筑)和環境這一體系中所扮演的角色的演變。

        關鍵詞:建筑機器;設計理念;人工智能;智慧城市

      智慧城市論文

        20世紀初,柯布西耶在《走向新建筑》一書中提出了“住宅是居住的機器”的口號,表明建筑先驅們開始洞察到建筑已經逐漸變得越來越復雜。設計師再也不能閉門造車,而需要從社會其他行業和領域汲取養料。在當時的背景和條件下,建筑大師們給出了自己的答案,如柯布西耶的機器美學,光明城市,密斯的“少即是多”等。一個世紀以后的今天,城市和建筑設計面臨的問題比以往更為復雜:快速城鎮化、環境問題、多樣化的需求、高技術的沖擊、審美觀的變化……

        為了應對城市發展中的問題,國家在宏觀層面提出了新型基礎設施建設和新型城鎮化建設的構想。在此背景下,在5G、物聯網、人工智能、云計算、大數據等技術迅猛發展的今天,如何實現集約高效、經濟適用、綠色智能的建筑,既是一種挑戰,也是一種機遇。然而,目前看來,絕大部分的設計師或設計單位是處于一種被動應對的狀態,甚至有些尚未意識到這個問題。比如,對綠色建筑、智能建筑的理解更多是專注于技術本身而對技術的內在邏輯的思考比較少;或是集中在具體設備設施的設計應用上而對其如何影響建筑設計的思考比較少。要真正實現人、設施(建筑)和環境的整合,僅考慮某一方面或僅局限于具體的技術是遠遠不夠的,需要從理念、方法等入手,以更加整體的思維方式去把握設計。傳統設計中,把建筑比喻為皮和肉、結構比喻為骨和筋,設備比喻為組織和器官,今天,人工智能又為建筑增加了大腦。從一個世紀以來建筑先賢們把建筑視為復雜的機器,到今天這部復雜的機器又逐漸進化成了半人半機器或“人機復合體”。這種變化,一方面是由于技術的進步,另一方面也源于需求的推動。實際上反映的是人的需求的不斷外延。需求在進步,設計手段和方法卻依然落后,這是非常不合理的。

        1.建筑設計理念和設計方法的發展歷程

        建筑設計某種意義上可以看成是一個對話的過程。在人、設施(建筑)、環境這一體系中,設計師究竟扮演著什么樣的角色?決定設計成果的又是什么?這其中,既包括了設計師的個人經驗和喜好,更重要的是人的需求以及文化、藝術、經濟、社會和科技等因素的影響。建筑更像是長遠需求和現實條件碰撞的產物。

        沒有計算機或者計算機技術不發達的年代。設計師是通過手繪來完成設計的。最后的成果是一張張紙質的藍圖。這在面對功能和造型比較簡單的建筑時或者建筑雖然復雜但設計總需求量小時間要求不高時問題不大。但是隨著工業革命的興起,機器逐漸取代了手工業。各行各業的生產效率極大提高。這時,傳統的設計思想和設計模式已經越來越不能適應現實的要求。

        二戰期間軍事計算的要求催生了電子計算機。隨著戰爭的結束,電子計算機又被應用于民用領域以應對高速發展的需求。20世紀60年代,建筑電訊派的“插入城市”“行走城市”、建筑機器組的“建筑機器”等的設計理念和思想反映了設計師們對當時各種社會和建筑問題的思考。古老的建筑學與新興的計算機科學所面臨的問題是相似的,某些理念也相互影響。到了20世紀70年代,基于對城市和建筑等一系列問題的不斷思考和研究,比爾·希列爾提出了空間句法的概念,亞歷山大提出了建筑模式語言的理論[1]等。這些都反映了當時的建筑師們試圖借助計算技術和人工智能技術來解決日益復雜的城市和建筑問題的努力。正是這些需求的發展推動著技術的不斷進步。如今空間句法已形成一套完整的理論體系、成熟的方法論,并出現了以其理論為指導的分析軟件[2]。如CPlan發布的基于空間句法的城市生成軟件DeCodingSpaces Toolbox for Grasshopper。此外,還有Depthmap、Axwoman等城市規劃方面的軟件。這些軟件是人工智能在城市規劃和建筑設計領域的初級應用形態,部分具備了判斷、推理和決策的功能。可見,利用先進的技術來改革傳統的設計手段和設計方法一直是設計師的探索方向。

        20世紀80年代,計算機圖形技術的發展導致了工業設計領域圖形軟件的出現,進而又擴展到建筑領域并推動著建筑設計和制圖方式逐漸發生了變化。其中較早普遍應用的軟件是二維圖形化軟件如AutoCAD等。1975年,查克·伊士曼借鑒制造業的產品信息模型,首次提出了BIM的概念。而BIM技術的興起,以及Revit、ArchiCAD等三維模型軟件的出現又進一步推動了建筑設計方式的變化。然而,盡管這些三維軟件的應用只是起到輔助設計的作用,其集成的信息所導致的復雜程度已經超出了相當一部分傳統從業者(包括設計師、施工方、甲方等)所能駕馭的范疇。因此,AutoCAD目前依舊是建筑設計公司的主流設計軟件。

        Revit、ArchiCAD等BIM軟件在推行十幾年后仍然未能得到普及。作為正向設計僅被用于某些復雜的公共建筑、綠色建筑和裝配式建筑中。以及在二維軟件無法實現的日照、采光、結構計算等建筑技術分析中。其余都只是起到施工圖完成后的翻模作用。從2D到3D+的鴻溝為什么如此巨大難以跨越?軟件自身的完善性和易操作性不夠好是一個原因,另一方面也非常重要,那就是建筑業各環節對設計成果交付方式的需求止步不前。

        2D軟件可以通過打印機直接輸出最終的藍圖,對于不復雜的項目,效率非常高,施工方使用也比較方便。但對于復雜的建筑如商業綜合體、地庫、體育館或者是博物館等,如果僅僅采用二維藍圖交付的話,無論是設計還是施工都非常不方便,而且也很容易出錯,導致大量的變更和返工情況,效率下去了,成本提高了。這時,利用BIM技術交付成果成為了一個必然的選擇。BIM技術在設計領域的推行如此不易,而相關技術在其它行業和領域的發展又是日新月異,這就逼的政府部門不斷出臺相關政策,來鼓勵和促使建筑設計公司進行改革。近年來,不少地方相繼出臺了BIM審圖相關政策要求,再加上原有的BIM相關政策也陸續進入實施期,使得外部對交付成果的要求逐漸發生變化,這將在一定程度上促使建筑設計企業轉變觀念,開始注重BIM技術的應用。

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