袁小宇 高宇波

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024)

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數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化分析★

袁小宇 高宇波

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024)

論述了建筑標(biāo)準(zhǔn)化與線性思維的關(guān)系，介紹了數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的特點，并探討了數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計方法，指出數(shù)字化時期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是非線性思維下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化，體現(xiàn)的是整體性、動態(tài)性和復(fù)雜性特點。

建筑標(biāo)準(zhǔn)化，線性思維，數(shù)字化，參數(shù)化設(shè)計法

0 引言

建筑標(biāo)準(zhǔn)化是指在建筑領(lǐng)域制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范，即對建筑設(shè)計、施工和評估等過程制定可以重復(fù)或者共有的規(guī)則。建筑標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的一個重要方面，推動了建筑工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展。規(guī)模龐大和高復(fù)雜性是現(xiàn)代建筑業(yè)的突出特點，建筑標(biāo)準(zhǔn)化有利于保證建筑設(shè)計、施工和評估等各個環(huán)節(jié)的有效實施，減少建筑原材料的消耗，確保建筑的質(zhì)量和經(jīng)濟適用性。

隨著我國經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化在全國各地迅速推進，建筑標(biāo)準(zhǔn)化對我國城鎮(zhèn)化發(fā)展起著舉足輕重的作用。然而，互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展將我們帶入“大數(shù)據(jù)”時代，數(shù)字化時期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化正顯現(xiàn)出不同的特點和方法。因此，我們有必要對數(shù)字化時期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化進行再認識[1]。

1 建筑標(biāo)準(zhǔn)化與非線性思維

1.1 傳統(tǒng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化與線性思維

傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是線性思維下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化過程，線性思維下的建筑是一種“凝固的樂章”。線性思維是一種線性的、單因素影響和缺乏個性化的思考方式，認為建筑的各個元素在同一個建筑系統(tǒng)中是相互獨立的。線性的建筑系統(tǒng)是系統(tǒng)中的各個因素相互疊加而成的。傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是以線性思維為主導(dǎo)思路，將經(jīng)典的牛頓經(jīng)典力學(xué)和歐式幾何學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)理論體系作為理論支撐，運用計算機等輔助技術(shù)手段，從頂層設(shè)計到底層實施開展的建筑體系標(biāo)準(zhǔn)化。傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)字化時期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計相比，顯得呆板、遲鈍，不能滿足新時代下人的個性化需求。建筑的功能性處于首要地位，缺乏過多考慮建筑體系中各個因素間的非線性關(guān)系。雖然傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化在以往的時期中取得了巨大的成功，推動了建筑工業(yè)化的發(fā)展，但在數(shù)字化時期下也顯示出自身的局限。

1.2 數(shù)字化時期下建筑標(biāo)準(zhǔn)化與非線性思維

非線性思維認為問題的解決方案不應(yīng)該只有一個，建筑系統(tǒng)中的各個因素的相互影響是復(fù)雜和靈活的，并不是簡單的線性疊加。非線性思維指出非線性系統(tǒng)中的各個元素之間是相互影響和相互制約的，整個建筑系統(tǒng)就是一個“不斷跳動的節(jié)奏”。建筑本身作為一個非線性系統(tǒng)，是一個立體的、多維度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

建筑涉及的領(lǐng)域廣泛，建筑標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容包括設(shè)計、工程、財務(wù)管理等，是一個多因素的復(fù)雜系統(tǒng)。數(shù)字化時期的建筑標(biāo)準(zhǔn)化是以非線性思維基礎(chǔ)，將建筑中包含的人的意識或者思想放在一個重要的位置，重視人的精神生活，關(guān)注建筑的功能性和人的精神需求結(jié)合。數(shù)字化時期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化運用BIM等技術(shù)手段，融合非線性思維的理念，自上而下和自下而上相結(jié)合，力求實現(xiàn)建筑標(biāo)準(zhǔn)化和需求相適應(yīng)。

線性思維和非線性思維實際上是辯證統(tǒng)一的，數(shù)字化時期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化需要根據(jù)實際中遇到的問題，采用合適的方式思考，從辯證的角度對數(shù)字化時期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化再認識。

2 數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的特點

數(shù)字化時期非線性理論中的混沌理論和分形理論，對數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的建筑設(shè)計產(chǎn)生了重大影響。建筑中的分形理論主張建筑的整體形象是建筑的骨骼，決定了建筑的整體氣質(zhì)，因此需要把握建筑設(shè)計的整體。同時，建筑的細節(jié)也需要投入足夠的關(guān)注度，體現(xiàn)建筑的細節(jié)美。數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化需要處理好建筑的重復(fù)和相似性的問題。

數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化具有不同于傳統(tǒng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的特點。首先，數(shù)字化時期下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化在傳統(tǒng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，強調(diào)建筑是動態(tài)的而非靜態(tài)的，建筑是“跳動的音符”而非“凝固的樂章”；其次，數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化對建筑的整個生命周期投入了更多的關(guān)注，關(guān)注整個生命周期內(nèi)建筑的功能性與人的結(jié)合，而非只關(guān)注短時期內(nèi)的結(jié)果；再者，數(shù)字化時期標(biāo)準(zhǔn)化認為建筑是一個開放的系統(tǒng)而非一個自我封閉的系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)和“大數(shù)據(jù)”時代的到來使得建筑的空間和功能更加模糊，只有將建筑構(gòu)建成一個開放、運動的系統(tǒng)才能更好地符合時代的發(fā)展；最后，數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化實現(xiàn)建筑功能性的基礎(chǔ)上，注重建筑與混沌理論的結(jié)合，在非線性化思維下建筑的線條比較柔軟，盡量避免建筑線條和風(fēng)格的單調(diào)，提高人的體驗[2]。

3 數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計法

參數(shù)化設(shè)計法是數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的實現(xiàn)方法。在數(shù)學(xué)概念中，“參數(shù)”是指函數(shù)關(guān)系中的自變量。數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計方法中，“參數(shù)化”是指將建筑系統(tǒng)中的各個元素之間的相互關(guān)系抽象成為函數(shù)關(guān)系，進而可以利用計算機軟件等技術(shù)手段建立數(shù)學(xué)模型，進行數(shù)學(xué)運算。在建立的數(shù)學(xué)模型中，每一個因素之間是非線性的、相互關(guān)聯(lián)的動態(tài)聯(lián)系，輸入變化必然導(dǎo)致輸出的變化，且這個變化是復(fù)雜的。我們將建筑進行“參數(shù)化”時，需要在整個過程中保持動態(tài)和聯(lián)系的觀點看待問題，在建筑設(shè)計的各個階段都要考慮各個因素的相互聯(lián)系。建筑標(biāo)準(zhǔn)化中的建筑參數(shù)化與數(shù)學(xué)中的函數(shù)關(guān)系是相互聯(lián)系，但又需要考慮到建筑設(shè)計自身的特點。針對建筑設(shè)計，參數(shù)化設(shè)計可以總結(jié)為將建筑的諸多影響因子納入數(shù)學(xué)模型之中，并利用計算機軟件等技術(shù)手段表達其關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，得出一個輸入和輸出的系統(tǒng)。建筑參數(shù)化設(shè)計中的參數(shù)往往不是固定的，需要考慮實際情況和條件進行調(diào)整。邏輯性是參數(shù)化設(shè)計一個不可忽視的方面。參數(shù)化設(shè)計實際上就是表述各個參數(shù)之間的邏輯關(guān)系，因此每一個元素之間的邏輯關(guān)系是參數(shù)化設(shè)計的最重要的東西[3]。

數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化所采用的參數(shù)化設(shè)計方法相對于傳統(tǒng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方法，具有獨特的優(yōu)勢。參數(shù)化設(shè)計方法在廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計之前，建筑師只能將建筑的各個元素之間固定聯(lián)系表達在抽象思維或者手繪圖紙之中，再通過重復(fù)性繪制圖紙將其實現(xiàn)。這就意味著建筑師面對相同的或者說共有的建筑構(gòu)件也需要不斷地進行重復(fù)工作，對于現(xiàn)代建筑標(biāo)準(zhǔn)化的龐大規(guī)模，建筑師的大量精力耗費于此。例如，在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計中，建筑師設(shè)計建筑中一系列成比例關(guān)系的門，門的尺寸和形狀的幾何邏輯已經(jīng)在建筑師的腦海中形成，但是建筑師依然需要重復(fù)繪圖設(shè)計各個門的尺寸和形狀。而運用參數(shù)化設(shè)計方法，借助于計算機軟件等技術(shù)手段，可以非常方便地通過建筑師設(shè)定的固定邏輯關(guān)系生成這一系列的門，為建筑師節(jié)約了大量的精力。參數(shù)化設(shè)計法極大地將建筑師從重復(fù)性勞動中解放出來，使得建筑師可以獲得更多的精力于建筑設(shè)計中。另外，參數(shù)化設(shè)計方法本質(zhì)上是一種新的建筑設(shè)計方法，而非一種新的技術(shù)應(yīng)用。參數(shù)化設(shè)計法打破了傳統(tǒng)線性思維下各個元素相互獨立的模式，從系統(tǒng)和整體的角度出發(fā)，強調(diào)邏輯關(guān)系，使得設(shè)計更多地回歸到建筑之中。

數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)化設(shè)計可以大致分為“先參數(shù)化后傳統(tǒng)”和“先傳統(tǒng)后參數(shù)化”兩個大類。“先參數(shù)化后傳統(tǒng)”強調(diào)的是首先利用參數(shù)化設(shè)計構(gòu)建整個建筑的基本形狀，生產(chǎn)一個較為滿意的建筑設(shè)計初稿，在此基礎(chǔ)上，建筑師再綜合考慮、衡量各個因素的相互影響，進行細節(jié)設(shè)計?！跋葏?shù)化設(shè)計”是一種“自下而上”的設(shè)計方法。“先傳統(tǒng)后參數(shù)化”主張先按照傳統(tǒng)的設(shè)計方法進行設(shè)計，然后在建筑設(shè)計的某個階段或者時期再進行參數(shù)化設(shè)計，這是一種“自上而下”的設(shè)計方法。

4 結(jié)語

數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化是非線性思維下的建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，建筑是動態(tài)、開放、線條柔軟的，更加強調(diào)建筑的功能性和人的結(jié)合。而參數(shù)化法是數(shù)字化時期建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的重要方法，將建筑師從傳統(tǒng)的重復(fù)性設(shè)計中解放出來，打破了傳統(tǒng)線性思維下各個元素相互獨立的模式，從系統(tǒng)和整體的角度出發(fā)，強調(diào)邏輯關(guān)系，使得設(shè)計更好的回歸到建筑之中。

[1] 田 宏.數(shù)碼時代“非標(biāo)準(zhǔn)”建筑思想的產(chǎn)生和發(fā)展[D].北京：清華大學(xué)，2005.

[2] 孫 智.建筑工程標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)多主體協(xié)同優(yōu)化研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[3] 郝 剛.多元化背景下對建筑標(biāo)準(zhǔn)化的再認識[D].南京：東南大學(xué)，2005.

Analysis on building standardization in digital era★

Yuan Xiaoyu Gao Yubo

(CollegeofBuilding&CivilEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

The paper discusses the relationship of building standardization and linear thinking, introduces characteristics of building standardization in digital era, explores building standardization parameter design methods in digital era, and points out that: building standardization in digital era is building standardization under nonlinear thinking, embodies integral, dynamic and complex features.

building standardization, linear thinking, digitization, parameter design method

1009-6825(2016)05-0003-02

2015-12-09★：國家自然科學(xué)基金項目(項目編號：51378329)

袁小宇(1988- )，女，在讀碩士； 高宇波(1968- )，女，博士生導(dǎo)師

TU201

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