数字化结构性能生形研究

结构性能生形技术的快速发展和建筑形式创新的需求正逐渐将建筑学引向数字化结构性能生形时代。数字化结构性能生形时代重新定义了建筑学与结构工程之间的关系,为推动学科融合带来了新的机遇。数字生形技术的发展同时为建筑设计思想和方法的革新带来了巨大推动力。在学术界,不少教育机构积极探索结构性能生形时代的教育模式,试图将结构教学重新引入建筑教育中。文章从建筑视角对结构性能生形时代的历史、工具、设计思想和教育模式进行梳理和总结,结合同济大学暑期设计教学实践对国内结构性能生形教育进行初步探索。

参数化设计与算法生形

本文在阐述了参数化设计概念的基础上,着重论述参数化建筑方案设计过程的6个重要环节;并以设计实例阐述了通过设计参数关系建立及软件参数模型构筑,实现建筑方案设计的算法找形。

《营造法式》参数化——殿堂式大木作的算法生形

以古城复原为契机,研究《营造法式》中殿堂式大木作各个构件之间的关联,通过Grasshopper平台将其参数化,实现以输入对应的参数来生成对应的形体。并进一步提出,参数化模型有利于设计者对不同形体进行整体把握,为今后宋代官式建筑的复原提供支持。

更生的乡土——传统乡土聚落“基底生形”更新设计研究

文章以传统乡土聚落为研究对象,针对聚落历史基底原生样态,基于图底关系的图学计算、拓扑学的结构图解方法,挖掘基底多维找形机制,提取结构轴网、功能组构、情境秩序的再生机能,提出由基底"自立生机""自力生肌"构成的基底生形更新设计方法。

基于风洞可视化的环境性能建筑生形方法研究

响应环境的性能化建筑正构建起可持续的建筑未来。城市空间密度的激增带来了愈发严重的室外风热环境的不断恶化,应对这些问题需要建筑师从根本上去认识风这一复杂而又不可见的自然现象。文章介绍了基于定制化物理风洞的建筑生形研究方面的最新成果——在已搭建的适用于设计初期方案优化的小型物理风洞和实验室级大风洞基础上,进行了风环境可视化的定性和定量实验,以此作为建筑形体环境性能评价的依据;同时引入可动模型装置,利用Arduino平台和程序语言进行信号传输控制,选取"扭曲"的建筑形式进行风环境性能找形实验,得出一套系统化的、适用于建筑设计初期、以风环境性能为导向的建筑生形方法。

特吕谢镶嵌启发下的算法生形研究

在特吕谢镶嵌的启发下,该文提出了一种新的形态生成算法。特吕谢镶嵌在建筑学领域尚无应用,该文对它的产生与规则特点、发展演进和潜力等做出了分析介绍。新算法结合了特吕谢镶嵌和分形几何,共包括三个主要阶段:三维曲面三角面化、基本单元替换、实体生成等。利用Grasshopper中的Python工具,详细介绍、分析了该算法在三维曲面转译上的应用,并比较新算法所生成的形态与特吕谢镶嵌和分形几何分别生成的形态,分析其在建筑设计中的优势与潜力。

螺旋线的几何关系及其生形算法比较研究

算法生形是参数化设计中的核心内容。以螺旋线的生成算法为研究对象,结合三个设计实例分析比较生成螺旋线的极坐标法、控制点法和向量法三种不同算法在生形原理、生形特征、设计应用上的异同,得出结论:基于同一种几何关系的不同算法本身有较大差异,但是所生成的形态结果相近;不同算法的形态生成与调整方式差异显著,应当根据不同的场地、环境、功能、体量等加以选择。

基于粒子群优化算法的算法实现及建筑生形——模拟鸟类觅食形态的建筑雏形设计

参数化设计中,建筑生形的核心就是算法。该文研究鸟类觅食形态所衍生的粒子群优化算法,并将其成果应用于建筑形态生成。首先通过对鸟类觅食形态观察,分析生形原理,结合数字图解方法总结出生形特征;其次使用开发工具对犀牛(Rhinoceros)软件进行二次开发,实现粒子群优化算法;最后在设计中对算法进行应用,并通过对比建筑设计雏形更直观地理解参数对建筑形体生成的影响。文章以西宁某项目中的生形设计为例,对该算法在建筑设计中进行实际应用。研究针对生形设计算法,并对软件进行二次开发,提高了生形算法的准确性与效率。粒子群优化算法可将点元素生成三维曲线,并产生富于变化的复杂形态,具有生成和优化建筑形态的巨大潜力。

集群智慧在城市自组织生形中的应用初探

在技术逐渐全球化、学科逐渐丰富化的趋势引导下,城市设计及相关学科更加注重在内在规律基础上,让城市进行自身组织并生成空间形态。其中生物界的集群自组织是一个重要的组成部分。这种集群智能算法被应用在城市和建筑设计领域中。设计师可通过算法系统模拟复杂现象,使设计中活动因素与实体形态发生互动。文章阐述了集群智能的重要算法,并通过举例进一步阐述如何在城市设计中应用算法进行设计生形。

基于环境性能化的建筑生形研究

鉴于当前数字化设计理论和技术的发展,支持基于环境性能设计的建筑生形研究具有很大发展前景。通过对当前环境性能化设计工作的分析,界定了性能化设计的范畴,并讨论各种基于环境性能的建筑设计模型。环境性能化设计研究表明,在为基于性能的建筑设计创建模拟环境时,生形能力和评估能力都可以集成到基于性能的模拟中。据此,通过一个基于生形设计的动画模拟案例研究,探索了性能模拟作为性能设计模型的潜力。

集群智能的媒介系统在规划及建筑领域自组织生形上的应用

通过对两种类别自组织生形方法的原理及案例的分析比较提出:利用从生物界抽象而出的规则,具有集群智能的媒介系统能提供给建筑师一种更动态、全面的方法去研究建筑及规划领域的自组织生形;且在当前日益复杂的设计条件及更全面、严格的设计要求下,可通过在系统中设定多重标准及要求,更好地满足设计条件,并实现设计的多向优化。

基于物理风洞与神经网络算法的建筑群体形态生成设计方法研究

近年来,随着我国城市高层、高密度建筑群的发展,城市通风、热岛效应、空气污染以及行人热舒适度等已经成为研究城市高层建筑群体设计的重要课题。同时,环境性能化模拟与实验工具的不断发展,针对城市风环境影响进行初期概念设计决策的作用愈加凸显。本文首先介绍了以物理风洞为模拟工具的实验平台,包括数据采集、性能可视化设计方法探索;然后开发了一套针对高密度城市高层建筑群体的机械生形装置,打通建筑几何生成与城市风环境数据参数的关联;在此基础上,提出了一种将神经网络算法应用于高层建筑群场景的建筑几何生成设计优化算法。由此,实现城市设计导向的、基于城市高密度风环境性能化的、高层建筑形体预测与生成方法研究。

对普通高校体弱、特形学生的体育教学

采用文献研究、数理统计和逻辑分析等方法，对中山医科大学１９９４～１９９９年学生入学时身体素质、体质指数及教学实践进行综合分析，发现：身体素质呈下降趋势。体质指数基本合理但两极分布有加大的趋势，体弱、特形的学生不能适应当前常规的体育课教学；提出应当切实抓好中小学阶段的健康教育，根据现阶段的需要，增设特形生班，形成体育课教学目标层次多样化；初步研究了体弱、特形学生的分类标准问题。

对体院“特形生”学习竞技体操动作技术状况的研究

以问卷调查、专家咨询以及对反馈数据进行等级相关处理为主要研究方法,论述了学习体操动作技术的困难与学生所从事的专项练习之间的关系、“特形生”学习体操技术的障碍、“特形生”学习体操技术的态度等问题。

对体院“特形生”竞技体操动作技术教学方法的研究

针对体院“特形生”在学习竞技体操动作技术时存在的实际困难,根据系统论和控制论等有关理论。排出了教学方法序列;并通过实验对照,检验该教法序列的客观实效性。

洞庭湖介形类现生种的分布与生态特征

洞庭湖为我国第二大淡水湖,所在区域为研究我国全新世气候演化及全球变化的重要窗口,该区域全新世古气候研究薄弱,未见定量研究。对介形类现生种进行详细生态调查是利用其定量重建古气候的必要前提与基础。以洞庭湖介形类现生种为研究对象,分析其分布与生态特征。该湖介形类包括6属10种,比利时舍氏玻璃介(相似种) Schellencandona cf. belgica、克氏丽星介Cypria kraepelini、布氏土星介Ilyocypris bradyi、豆形豆形玻璃介Fabaeformiscandona fabaeformis、粗糙土星介Ilyocypris salebrosa、喙盲星介(相似种) Typhlocypris cf. rostrata、无偶斗星介Cypridopsis vidua及斗星介属(未定种) Cypridopsis sp.,其中C. sp.包含3个种。这些属种于洞庭湖系首次报道,于湖南省亦是首次。S. cf. belgica与T. cf. rostrata于我国报道均不多见,尤其是后者甚少。S. cf. belgica、I. bradyi及F. fabaeformis为优势种,分布广且丰度高; I. salebrosa分布样点较多,丰度偏低; C. kraepelini、T. cf.rostrata、C. vidua及C. sp.均出现频次不高或很低,只是前二者丰度较高,后二者丰度低。各属种生境参数差别不明显,总范围为水温20.33℃,p H值为7.34～8.60,溶氧量5.23～9.01 mg/L,电导率197～391μS/cm,水深1～8.4 m,主要分布于1～4 m。F. fabaeformis与C. kraepelini分布水深略大于前人认识,这可能与洞庭湖水体流动性较强有关,推测I. salebrosa为一浅水喜暖种。

对特形生运用五禽戏功法进行运动干预的实验研究

选取山西大学商务学院部分身体肥胖、体重指数BMI值较大(24≤BMI≤35)的学生作为研究对象,进行五禽戏功法运动干预,并在运动前和干预后对受试者进行身体形态、身体机能和身体素质方面各项指标测试。结果发现:特形生在运动干预后,男生的身高无法计算相关系数和t值,女生的身高无统计学意义;男、女生的体重具有高度显著性差异;男、女生的肺活量具有高度显著性差异;男、女生的跳远具有显著性差异;坐位体前屈、男生1 000 m和女生800 m具有高度显著性差异。

泸沽湖现生介形类的研究

介形类在古气候环境研究、水环境监测及地质勘探等方面具有重要作用,因此加强对现生介形的研究具有重要意义。本文通过采集泸沽湖的表层沉积物,在泸沽湖沉积物中鉴定出介形类7属7种,分别是泽氏玻星介Candonocypris novaezelandiae,克氏丽星介Cypria kraepelini,意外湖花介Limnocythere inopinata,弯叶豆形玻璃介Fabaeformiscandona myllaina,豆形豆形玻璃介Fabaeformiscandona fabaeformis,楔形真星介(比较种) Eucypris cf.cuneata,青春金星介Cypris pubera,河星介属Potamocypris,经过介形类属种的鉴定和统计分析,获取介形类的定量生态信息,为泸沽湖水环境监测和古气候环境研究奠定基础,同时丰富我国现生介形类生境数据。

汽车轮毂仿生造型的参数化模型构建研究

为实现增材制造技术在轮毂造型设计中的应用,构建具有仿生特征的参数化汽车轮毂模型,扩展轮毂造型库品类。以植物生长造型为切入点,利用参数化插件Grasshopper模拟互生叶序植物的生长规律,将其转译为生形算法,建立植物生长参数与轮毂造型参数关联关系,以此构建出5变量2级轮毂参数化仿生模型。通过参数调节可快速获取多种轮毂模型建模及变形方案,为追求个性化的用户提供更多元的方案选择,也为设计人员提供一种更为快捷的设计方法。