基于中式空间层次设计逻辑关系的参数化三维设计方法研究

摘要：为了有效地设计现代中式建筑，根据古建筑中各种建筑构件的内部关联性，找出内部原有构造的规律性和构件之间的参数关系，然后选择参数，根据对开间、柱径和柱的空间层次进行参数控制，生成整体建筑空间层次系统设计蓝图，实现现代中式建筑的参数化，生成参数关联修改的三维设计方法和结构研究。

关键词：建筑空间； 等级制度； 参数相关性； 中国现代建筑

1、现代中国创作与参数化机会带来的变化

过去，在现代中式建筑的设计过程中，建筑师仅依靠经验进行创作，不确定性较强，效率和设计逻辑较弱，无法快速比较多个设计。 现有的参数化建模软件（Revit等）可以模拟人类的逻辑思维，与古建筑形成规则关系，设定元素之间的关系，并基于现有的施工技术以自由的方式实施多样化的方法。 组件参数帮助建筑师将灵感创意转化为可实现的建筑作品。 通过编辑、删除和重建改变，可以更快、更系统地创建新的中式建筑，从而缩短设计周期。 改变不同结构的相关参数可以生成不同的模型，让设计者更轻松直观、高效地进行创作。

2 基于中国空间层次设计逻辑关系的参数体系概念

2.1 基本参数设置

中国古代建筑的平面布局简洁、规则。 单体建筑大多采用柱网结构来划分空间。 因此栏杆模型，基本参数可以从开间和柱径入手，以利于建筑设计的整体控制。 2.1.1 开间控制的意义 以“开间”为模数的传统木结构建筑有两个价值：一方面，对于单体建筑来说，如果基础尺寸确定，则根据建筑的其他条件选择合适的开间。基地。 清工部《工程实务典》的木伐体系栏杆模型，可推导出其他成分； 另一方面，以开间作为参数控制变量的起始值，可以控制建筑的整体设计。 2.1.23 空间层次 现代新中式建筑的框架主要以中式建筑为基础。 大多数参数化系统都是基于西方建筑形式系统，因此建筑技术不利于中国式建筑。 参数化平台的建筑构件的设计和组合必须采用相对科学的体系。 现代中式建筑体系中的主要体系概括为三个层次：外层体系、内层体系、过渡层体系，即相应的房屋空间分为外层空间、过渡空间和内层空间。 中国传统建筑中房屋的空间是由房屋的结构约束决定的。 一般情况下，中国古建筑的房屋外表面是空的，屋檐和基座都是空的。 这是从外到内的第一层； 屋檐、梁、却台、斗拱的框架都存放在里面。 ，整体形成一个框架，这是构图理论中的“虚”，即第二层次； 至于门窗图案则退到了第三层，在室内外互动的位置之间，这个表面的开放程度决定了室内外流通的程度。 参数化平台上的数字化建造，就是要重新梳理中式建筑的建造层次，合理利用参数控制和形式，实现中式建筑逻辑本质的再创造（见图1）。 2.1.3 传统建筑模数关系 现代中式建筑在总体框架下的探索需要完整的理论设计体系的支持，并由参数体系中的变量及其数学关系驱动。 《工程实践规范》中确定的木材切割方法的数学关系表，表达了中国传统建筑建造思维从广度到深度到细部构图设计的思想，可以作为当前中国范式类型学的转化。 我们可以借鉴传统手法的模数关系作为现代中式建筑空间形成构件的参考。 根据传统建筑原理建造的现代中式建筑，不仅要满足原宽、进深与建筑构件之间的模数关系，而且还必须符合现代建筑技术的构件处理，并做出相对适应性的改变（如简化、抽象和删除）（见图 2）。

三级模型系统框架设计

3.1 建筑空间系统设计

通过传统框架体系的构思，这可以作为现代中式设计的起点。 结合现代材料建造语言，现代中式建筑的设计方法可以以分层模式的系统框架进行更新，帮助设计者在原有的逻辑框架下使用参数化设计。 更好地组合设计的方法（见表 1）。

3.2 构件工作平面的确定

按照古代建筑构件进行划分，将各个构件的位置转化为现代中式建筑的参考蓝图，不同构件基于原型建筑设置。 现代中式建筑的构成中，工作轴线的划分是根据其所在的等级体系来划分的。 工作平面由工作轴延伸，各系统组件可替换同级相应的工作平面，实现设计和筛选（见图3、图4）。

4 基于层次模式的现代中国建筑设计

4.1 内层构件工作平面的构建

墙体系统是现代中式建筑的核心关键。 它既承载着现代中式建筑主体内外的结构，又作为空间划分的边界。 根据空间的划分，利用虚墙和实墙对空间进行重构（见图5），从而完成了初步的重新设计。 中国现代建筑回归到最初的设计意识，因为这样的模式有利于现代建造。 在中式建筑中，由于建筑整体框架结构体系，门窗等构件形成框架式幕墙结构。 因此，算法生成后的门窗设计更多是由墙体决定的。 大多数门窗的设计问题都是基于二维图案的编辑。 例如，门窗的二维网格图案（见图6）基本上就是基于这些形式语法来重构的。 建立中式门窗新品类，首先要根据意图确定洞口的位置，并根据建筑模数确定其尺寸。 对于现代中式建筑来说，建造方法的逻辑与西方建筑思维不同。 例如，中式建筑的门窗存在大量的假门窗和墙面装饰空洞。 在设计中，可以将其放置在墙上，作为营造虚拟和实体视野的方法，并作为内部和外部空间的连接。 具体手法包括切割、提升、显露、向下观察、洞察、递进、分眼、斜推、磨角、剪裁、透视、闪差、挡夹等。建筑内部的参数层次关系为窗花-窗洞- 墙。 在参数设置过程中，如果开间的参数设置为x，则完整嵌套墙体的长度也为x，单个窗洞的宽度控制在1/3x以内。 依此类推来控制下一级的数值大小。 对于窗洞等部件，根据控制变量公式进行相应改变，实现全局参数化（见图7）。

4.2 外层工作面构建

原有的屋顶构件体系主要由建筑顶部构件和屋檐构件组成。 中国屋顶的特点是屋檐的长度、装饰构件的数量和屋顶的曲线。 原因是为了保护房屋的木框架，并追求更大的体量和更多的变化。 现代中式建筑的体量安排相对灵活。 相应的屋顶形式是非矩形的平面，自然造成屋顶形状的丰富变化。 据《周礼·东莞考工记》记载，“修屋三分，瓦顶四分”（茅草屋顶的高跨比为1：3，高跨比为1：3）。瓦屋顶的跨度比为1：4）。 现代中式屋顶可以保留原有的中式掀折法，但不同的是，传统中式建筑采用“掀折屋分四”的屋顶曲线法，而现代中式屋顶则结合建筑技术和结构做法，可以针对不同的空间位置设置不同坡度的屋顶，从而形成折叠式屋顶结构，主要由屋顶装饰系统和屋檐装饰系统组成。 4.2.1 屋顶装饰系统 屋顶装饰构件分为檐口装饰构件和屋面装饰构件。 屋顶装饰构件是瓦和瓦头，而檐边装饰系统主要是“翘”和“脊”。 在传统中式建筑中，屋脊主要分为正脊、横脊和竖脊。 现代中式建筑中，建筑的屋顶形式被简化，而主脊和竖脊则保留了传统形式，竖脊简化为较​​轻的“翘”形。 4.2.2 檐装饰系统 檐构件系统主要由檐顶构件系统和檐下构件系统组成。 檐廊使房屋立面由多个层次组成，从而形成从内到外的“循环空间”，形成室内外的平滑过渡。 在现代中式建筑中，大多数情况下可以与围护结构一起设计，以保证整体性。

4.3 过渡层工作平面构建

过渡层位于内外层之间，起到中式建筑由内向外过渡的作用，如柱头及阁楼扶手、栏杆、隔断等辅助构件。 中国建筑的首都已演变为两类构件：斗拱和雀形。 西方古典建筑的首都虽然千变万化，但终究还是首都，并没有发生质的变化。 中式建筑后期，斗拱的结构作用被大大削弱。 在现代中式建筑中，可以进行抽象和简化，而保留屋檐和柱子周围的麻雀作为水平承重。 阁楼的扶手、栏杆、隔断等部位都是美容靠背等装饰构件。 美容靠背由座椅、横杆、竖杆、靠背组成。 可以简化或隐藏作为辅助装饰。

4.4 建筑生成

建筑的最终生成是由建筑各层之间的组合和关联而形成的。 架构师可以根据自己的需要在参数系统中设置相关参数，以达到多种组合效果，完成设计方法的飞跃（见图8）。

5 结论

借助这套设计逻辑系统，可以根据相应场地的框架尺度对空间进行算法模拟，将各种可能的建筑类型形象地列出来，方便设计师尽快选择最佳组合。 在传统思维的指导下，运用理性的数学关系，开创了新时代的现代中国设计语法，弱化了传统建构体系中“经验”的不确定性，充分利用设计师的思考时间，创造出真正的中国精神。 空间。 参数化理论下的传统中式建筑都是由原始逻辑构建的模型生成的。 人们往往忽视了通过参数理论对中式建筑的模拟和再创造。 选择参考模板，过滤结果，并获得答案。 从设计方法来看，参数化设计并不一定偏离艺术创作的一般规律。 正如贝多芬所说，选择比创造更重要。

参考：

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