数字技术下的预制外围护体系研究初探

随着各种建筑思潮的推动和数字技术的迅猛发展，建筑设计领域正经历着一场数字技术革命。从现代建筑到后现代建筑以及解构建筑，其中都有数字化技术的影响。在建筑设计师经历绘图方式和思维方式转变的同时，对于数字化预制装配外围护体系的尝试也在悄然的进行。


　　1963年，电脑具备了绘图能力，很快就应用到建筑领域，出现了电脑辅助绘图。1964年，克里斯托分·亚历山大就在《形式合成简注》（Notes on the Synthesis of Form）中指出：“我们必须正视这样一个事实，即我们正处在一个变革的边缘，这种变革能像19世纪机械扩展人的体力一样，使人的思维与创造能力得到同样的扩展……”亚历山大认为，现代建筑设计不再被理解为纯粹的直觉过程，计算机的参与有效地提高了建筑师的创作能力。他提出，在建筑计算机辅助设计的实际操作方式中，关键的问题是将设计过程理性化和逻辑化。


　　20实际90年代，电脑的数位影像处理及动画模拟能力有了长足进步，进入电脑辅助设计的繁荣时代，1995年以后，虚拟现实技术渐趋成熟，人们天马星空的想象力在虚拟世界的到实现的同时，改变了对传统空间的认识。进入新世纪后，数字技术不仅成为了一种工具，更成为一种新的设计理论，它渗透到社会的各个领域，全方位地影响了建筑设计，改变了传统预制外围护体系的设计模式。


　　当代建筑中预制装配式外围护体系的大量应用在很大程度上是基于数字技术的日益成熟,其对于预制装配式外墙建筑设计的影响主要有以下三个方面：
　　
　　1)数字技术下带来复制的真实性和快捷性以图像复制为例，机械时代的图像是原创的，惟一的，机械复制以图像为中心，复制时将一个真实的对象既复制对象作为一个静止不动的图像画面，虽然这个画面通过一定的媒介来表达，但是画面本身可以脱离它的媒介而存在，因此可以用其它媒介进行再一次的表现即复制 由于机械复制的损耗，最后的图像画面和原始的图像画面会越来越远，而数字复制以图像为中心的观念逐渐瓦解，所有的图像都是以信息流的方式呈现出来。数字复制实现的是无限的没有损耗的数字复制，能够制造虚拟的真实，从而给预制装配式外墙构件在重复设计带来了技术上的可行性。例如，赫尔佐格和德梅隆设计的埃伯斯沃德技术学院的新图书馆，墙体是由拓印一系列照片图案的预制混凝土板装配而成，让人不禁想起中世纪的宗教建筑，向人们讲述着一个又一个的故事。他们的印花预制混凝土也直观的反映了他们独特的建筑理念。正是他们对混凝土这种传统材料的创造性使用，才创造出了如此别具风格的建筑作品。


　　2）数字技术下带来重复单元弹性的模数原子时代的工业化和标准化，意味着整齐划一的生产线，统一一律的配置，高效率的批量生产，缺乏个性的产品，那时候的社会提倡模数化生产和标准化单元，因此产生了大量形体和组合极为单调的建筑。当代社会的数字时代将这一切都改变了，由于电脑日益强大的运算功能，模数可以是弹性的，基本形不再那么整齐划一，而是具有弹性变化的模数，原子时代无个性的标准化的批量定做，通过数字化使具有个性化的批量定做成为可能。例如：9.11 事件世界贸易中心纪念碑的设计中，使用基本单元材料非常规整，就是普通的条形板材，搭接方式也颇为简单，就是通过线条的节点连接，在基本元素和组织方式极为简单的情况下，通过这些条形板材的大量重复组合，建成了凌乱的界面，如同数字化的标准单元是 0 和 1，组成了千变万化的信息流。这个例子让我们看到在数字技术下重复设计存在的广阔的创作空间，无论重复单元是规律的，还是异形的；无论组合方式是规律的还是无规律的，都可以数字化技术产生无限的组合形体。所有的这些在电脑技术下都不再那么困难，数字技术给建筑预制构件带来了强大的表现力与生命力。


　　3）数字技术下的切割技术带来的预制构件的个性化和精确化，近些年计算机技术的应用使得建筑思潮发生了转变，数字技术不在仅仅是建筑设计的辅助工具，同时也在改变建筑施工。数字技术的应用为建筑师提供了更为自由的创作条件，但是如何建造和施工却成为各国建筑师的难题。世界各国重要的建筑学院与事务所把计数机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）的最新数码科技包括激光扫描(laser scanning)、激光切割(laser cutting)、快速成形(rapid prototyping，RP)、计算机数值控制(computer numerical control，CNC)等新技术的集成作为研究与实验的重要方向。例如在Milgo/Bufkin公司的研究当中，考虑到复杂曲面建筑在经济、效率等方面的建造需求，首先通过数字程序将复杂曲面转化为二维的简单几何面体，然后通过激光切割工具加工建筑材料（不管是天然材料还是合成材料），最后在将加工好的材料进行无缝化的连接，以求最终达到预制化的目的。


　　数字化建造体系在生产模式上同传统建造体系有了根本上的变化。早在1934年，刘易斯·芒福德在《技术和文明》一书中就已经指出，刚刚过去的机器时代是“旧技术的”、硬质的、“人适应机器的”，而即将到来的机器时代是“新技术的”、软质的、“机器适应人的”；在同一时期，赖特也敏锐地察觉到这一变化，他在《消失的城市》中说建筑的工业化并不意味式样的标准化，所有的形式皆是机器生产的结果，但不一定相同。当代的数字化建造体系正努力在统一性和唯一性、共性化和个性化、集配式和特殊式之间实现平衡。这是一项颇有诱惑力的模式，在满足批量生产的同时，每个产品都可以成为新式的、非标准化的、定制的和个性的、更优质、更廉价的产品。正如克里斯· 亚伯在2003年所说：“从让消费者适应机械，转而让机械适应消费者”。


　　虽然数字化建造体系有着很大的优势，但是不可忽视的是，在具体现实性的数字化建筑范畴中，设计依然和建筑的实质存在相联系，不管如何复杂的建筑形体和空间，依然需要遵从最基础的力学原则，解决最基本的建筑的功能性的要求，解决物理的、生理的要求。当然，数字化预制建筑外围护体系同时也要承担起对新时代的思考和设想。数字化技术的发展使得我们得到了新的创作方向和不同以往的解决方法，也带来了新的审美的取向，建筑的室内环境变得越来越开敞、通透、开放、暧昧，也变得更具有柔性、动感、混沌的特征，迥异于传统。新的具有数字化时代特征的预制建筑外围护体系将不断的挑战新时代的认知，带来新的不同的形象，让人产生新的体会。


　　参考文献
　　1. 刘先觉.现代建筑理论——建筑结合人文科学自然科学与技术科学的新成就.北京：中国建筑工业出版社.1999.9
　　2. 俞传飞.数字化信息集成下的建筑、设计与建造.北京：中国建筑工业出版社.2008
　　3. 李元荣.数字建筑设计概念与实践——以大连电子深圳总部入口改造设计为例.城市建筑.2010.06
　　4. 张向宁.当代复杂性建筑形态设计研究.[博士论文].哈尔滨工业大学.2010
　　5. 蔡良娃.信息建筑美学观念及创作方法研究.[硕士学位论文].天津大学.2004

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