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摘 要 本文主要阐述的是非线性曲面在室内设計项目中的研究与实践。笔者试图通过“都市驿站”——COLORFUL西餐厅的实际案例，探索参数化设计在异形曲面中的可操作性研究，以及非线性曲面造型如何通过参数化设计方法进行建造表达。本文就其呈现形式、生成设计与建造策略等方面来解析从原型设计到建造实践的参数化设计方法的室内空间表达。
关键词 都市驿站；参数化设计；非线性曲面；生成；建造
中图分类号：S611文献标识码： A
1、 项目研究背景与选址
随着社会经济的发展，繁忙的都市生活已经让人们无法停下快节奏的生活调子，设计师们想方设法用独特的设计留住人们脚步。为了给顾客耳目一新的视觉体验，“都市驿站”的设计定位强调空间的流畅性和舒适性，极具生态、自然、灵动的异形曲面造型变成了设计师们的不二选择。于是该项目决定借助于参数化设计手段，将曲面造型灵活的应用在室内空间中，完成了传统图绘方式所解决不了的问题。
该项目位于南京市鼓楼区北京东路8号，室内设计面积约为175平面，由上海都市建筑设计有限公司于2013年11月30号建造完成。
2、 参数化设计
2．1概述
“参数化设计”是计算机辅助设计技术在实际应用中提出的一种设计方法。参数化设计最大的优点是它可以自动生成多种选择方案，以变化量设计为前提，运用变量化思想实现动态设计。相对于传统设计方法而言，对于复杂形体的处理变得更加简便、精确，设计师只需要改变运算关系式中的参数，就能修改或者改变最后的设计结果。
2．2参数化设计方法研究
应用参数化设计软件平台，利用Contour（等距断面线）命令。指定建立等高线的范围；取要用于建立等高线的物件；指定要建立等高线的范围起点；指定要建立等高线的范围终点；范围的起点至终点的方向为等高平面排列的方向；等高平面会与范围起点至终点的方向垂直；输入等高平面之间的距离；完成。
2.3 设计生成研究
利用Rhino软件及其平台的Grasshopper插件预先设定算法，求解一些特定的几何约束，当可变因素（曲面造型）作为一种参数在设计中发生改变的时候，就能得出多种不同的等距断面线结果。当可变因素发生改变时，输出数据也会随之发生相应的改变，并在短时间内得到想要验证的结果，极大地提高模型的生成和修改速度，让设计变得更加灵活。这种方法属于参数化设计方法中的基于几何约束的数学方法。当然参数化设计不仅仅可调节形态的生成，还可以给设计师提供不同于传统手法的新的有效模式，本文将从该项目的建造诠释具体进行说明。
简单的说整个设计是从区域的划分到点生成线；点、线控制曲面造型；设定算法选取垂直方向进行等距断面线的排列；然后利用参数化设计手段将截断切片进行细分、分段、排列、编号，进行CAD图纸的汇总；最后进行数控切割和组装的过程。该项目的室内曲面造型应用同样的方法延续到吧台和门头的设计。
在“都市驿站”使用的是新的模数化的、可重复使用且开放式的算法，以便动态生成装置形式。从中我们发现，编码既是建筑学研究的思考过程，也是建筑研究的一种简洁语言。这种建筑学研究在局部层面将建筑意向代码化，在将来将不断涌现参数化的建筑、装置、艺术品等。
3、参数化设计实践研究
3.1 构造方法研究
在形态生成之后，为了设计方案能够付诸于实践，由于曲面切片造型的独特性和唯一性，有别于传统的建造方式，设计师必须对其构造方式进行了全新的思考。结合数控切割和现有的技术手段进行建造，采用横竖卡槽构造方式，单片受板材尺寸与数控机床大小影响，必须分段拼合而成，局部构造设定了两种方式的拼合。
方法一：圆形榫卯结构，一凸一凹卡住，两侧使用金属片和螺丝固定。目的：增加拼合的接触面积，最有效的避免切片整片脱落。
方法二：横向不起支撑作用的切片，拼合处留60mm上下榫卯进行组装，枪钉固定拼合。目的：其一、横向切片卡槽之间距离较短，圆形榫卯需要的面积较大；其二、部分横向切片不需要竖向支撑的力，60mm的榫卯结构足够支撑。
3.2 数控建造
在参数化设计的建造中，有效的利用数控机床技术是参数化设计实践的关键，它不仅给设计带来了更多的可能性还增加了工作效率。经过前期的设计结构分析，对计算机内的3D
模型进行数据分析，将模型在软件进行中统一编号。最终生成127个组合单元体，其中包括67片横向切片和60片竖向切片。受尺寸的限制，必须将横向和竖向切片继续分段拍平编号，导入CAD，排入1200mm*1200mm（数控机床雕刻的范围）范围内。
3.3参数化设计建造诠释。
整个参数化设计建造过程包括了：构造分析、数控加工、打磨、防腐处理、单片拼装、定位、竖向切片吊筋、分组拼装、调整固定等。应用相同的原理和步骤还完成了吧台和门头的设计和组装。为了保证曲面造型的完整性，在设计之初就预留了餐桌、座椅、冰柜等设施的位置。后期的照明设计中加上局部点缀的光影映射在流畅的曲面造型上，给整个设计带来了耳目一新的视觉感受（图1）。
图1 实景照片，摄影：郭亮
4、结语
通过“都市驿站”——COLORFUL西餐厅参数化设计的实践过程，笔者感受到了参数化设计所需要的逻辑思维，不仅仅是在软件的编程上，而且表现在建造实践中。在计算机辅助技术突飞猛进的发展中，设计师们可以拓展出更为丰富的几何、异面形态，但建造的技术面临着极大的挑战，项目结合了传统的建造工艺手法和数控加工技术，在艰难地摸索中寻找经验，指定了一系列的参数化制图模式，极大地改善了图纸的修改手段，提高了设计的柔性，值得高兴的是我们在较短的周期和有限的预算内实现预期效果。
【参考文献】
[1] 尼尔·里奇，袁烽．建筑数字化编程[M]．上海：同济大学出版社，2012.
[2]（美）约翰·霍兰著, 陈禹等译. 涌现：从混沌到有序. 上海：上海科学技术出版社，2001
[3] 徐卫国. 非线性体——表现复杂性. 世界建筑, 2006(12): 118-121
[4] 任军.当代建筑的科学之维：新科学观下的建筑形态研究[M].南京：东南大学出版社，2009.
关键词 都市驿站；参数化设计；非线性曲面；生成；建造
中图分类号：S611文献标识码： A
1、 项目研究背景与选址
随着社会经济的发展，繁忙的都市生活已经让人们无法停下快节奏的生活调子，设计师们想方设法用独特的设计留住人们脚步。为了给顾客耳目一新的视觉体验，“都市驿站”的设计定位强调空间的流畅性和舒适性，极具生态、自然、灵动的异形曲面造型变成了设计师们的不二选择。于是该项目决定借助于参数化设计手段，将曲面造型灵活的应用在室内空间中，完成了传统图绘方式所解决不了的问题。
该项目位于南京市鼓楼区北京东路8号，室内设计面积约为175平面，由上海都市建筑设计有限公司于2013年11月30号建造完成。
2、 参数化设计
2．1概述
“参数化设计”是计算机辅助设计技术在实际应用中提出的一种设计方法。参数化设计最大的优点是它可以自动生成多种选择方案，以变化量设计为前提，运用变量化思想实现动态设计。相对于传统设计方法而言，对于复杂形体的处理变得更加简便、精确，设计师只需要改变运算关系式中的参数，就能修改或者改变最后的设计结果。
2．2参数化设计方法研究
应用参数化设计软件平台，利用Contour（等距断面线）命令。指定建立等高线的范围；取要用于建立等高线的物件；指定要建立等高线的范围起点；指定要建立等高线的范围终点；范围的起点至终点的方向为等高平面排列的方向；等高平面会与范围起点至终点的方向垂直；输入等高平面之间的距离；完成。
2.3 设计生成研究
利用Rhino软件及其平台的Grasshopper插件预先设定算法，求解一些特定的几何约束，当可变因素（曲面造型）作为一种参数在设计中发生改变的时候，就能得出多种不同的等距断面线结果。当可变因素发生改变时，输出数据也会随之发生相应的改变，并在短时间内得到想要验证的结果，极大地提高模型的生成和修改速度，让设计变得更加灵活。这种方法属于参数化设计方法中的基于几何约束的数学方法。当然参数化设计不仅仅可调节形态的生成，还可以给设计师提供不同于传统手法的新的有效模式，本文将从该项目的建造诠释具体进行说明。
简单的说整个设计是从区域的划分到点生成线；点、线控制曲面造型；设定算法选取垂直方向进行等距断面线的排列；然后利用参数化设计手段将截断切片进行细分、分段、排列、编号，进行CAD图纸的汇总；最后进行数控切割和组装的过程。该项目的室内曲面造型应用同样的方法延续到吧台和门头的设计。
在“都市驿站”使用的是新的模数化的、可重复使用且开放式的算法，以便动态生成装置形式。从中我们发现，编码既是建筑学研究的思考过程，也是建筑研究的一种简洁语言。这种建筑学研究在局部层面将建筑意向代码化，在将来将不断涌现参数化的建筑、装置、艺术品等。
3、参数化设计实践研究
3.1 构造方法研究
在形态生成之后，为了设计方案能够付诸于实践，由于曲面切片造型的独特性和唯一性，有别于传统的建造方式，设计师必须对其构造方式进行了全新的思考。结合数控切割和现有的技术手段进行建造，采用横竖卡槽构造方式，单片受板材尺寸与数控机床大小影响，必须分段拼合而成，局部构造设定了两种方式的拼合。
方法一：圆形榫卯结构，一凸一凹卡住，两侧使用金属片和螺丝固定。目的：增加拼合的接触面积，最有效的避免切片整片脱落。
方法二：横向不起支撑作用的切片，拼合处留60mm上下榫卯进行组装，枪钉固定拼合。目的：其一、横向切片卡槽之间距离较短，圆形榫卯需要的面积较大；其二、部分横向切片不需要竖向支撑的力，60mm的榫卯结构足够支撑。
3.2 数控建造
在参数化设计的建造中，有效的利用数控机床技术是参数化设计实践的关键，它不仅给设计带来了更多的可能性还增加了工作效率。经过前期的设计结构分析，对计算机内的3D
模型进行数据分析，将模型在软件进行中统一编号。最终生成127个组合单元体，其中包括67片横向切片和60片竖向切片。受尺寸的限制，必须将横向和竖向切片继续分段拍平编号，导入CAD，排入1200mm*1200mm（数控机床雕刻的范围）范围内。
3.3参数化设计建造诠释。
整个参数化设计建造过程包括了：构造分析、数控加工、打磨、防腐处理、单片拼装、定位、竖向切片吊筋、分组拼装、调整固定等。应用相同的原理和步骤还完成了吧台和门头的设计和组装。为了保证曲面造型的完整性，在设计之初就预留了餐桌、座椅、冰柜等设施的位置。后期的照明设计中加上局部点缀的光影映射在流畅的曲面造型上，给整个设计带来了耳目一新的视觉感受（图1）。
图1 实景照片，摄影：郭亮
4、结语
通过“都市驿站”——COLORFUL西餐厅参数化设计的实践过程，笔者感受到了参数化设计所需要的逻辑思维，不仅仅是在软件的编程上，而且表现在建造实践中。在计算机辅助技术突飞猛进的发展中，设计师们可以拓展出更为丰富的几何、异面形态，但建造的技术面临着极大的挑战，项目结合了传统的建造工艺手法和数控加工技术，在艰难地摸索中寻找经验，指定了一系列的参数化制图模式，极大地改善了图纸的修改手段，提高了设计的柔性，值得高兴的是我们在较短的周期和有限的预算内实现预期效果。
【参考文献】
[1] 尼尔·里奇，袁烽．建筑数字化编程[M]．上海：同济大学出版社，2012.
[2]（美）约翰·霍兰著, 陈禹等译. 涌现：从混沌到有序. 上海：上海科学技术出版社，2001
[3] 徐卫国. 非线性体——表现复杂性. 世界建筑, 2006(12): 118-121
[4] 任军.当代建筑的科学之维：新科学观下的建筑形态研究[M].南京：东南大学出版社，2009.