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摘要：在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros和Grasshopper组成的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Grasshopper独特的可视化编程建模，适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所想要的模型。Grasshopper其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。
关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量
绪 论
参数化建模技术在辅助建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design标准的英语表达是：Parametric Design is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设计方案。通过对Grasshopper在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。
一、Grasshopper参数化设计概述
1、目前参数化软件应用现状：
参数化设计工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。如动画领域的Maya、3dsmax，虽然是为动画产业设计的软件，但其中有大量功能经恰当使用也可用来定义物体间的几何逻辑关系。UG、TopSolid拥有明确的几何逻辑、强大的造型控制能力、极为准确的建模功能以及直接将模型转化为施工图纸的建造服务功能。它们虽属工业化设计软件却被用于辅助建筑设计。还有一类专门为建筑师开发的软件或插件。如以CATIA为平台GT开发的Digital Project、以RHINO为平台的Grasshopper、Autodesk公司开发的Revit、以Micro Station 为平台开发的Generative Component 等。上述软件可被应用于项目的不同阶段，也有各自不同优势。Revit Architecture软件经过逐渐的改进，目前已经具有了非常完善的建筑参数化设计与作图功能，其提供的族（Famliy）模型编写平台能够为建筑师较快掌握，建立特定制图环境所需的参数化模型、详图构件与标准符号。DP主要应用于整个工程全面设计、生产、管理的较好选择。
2、Grasshopper编程建模
在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros和Grasshopper组成的參数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Rhinoceros建模软件拥有强大的造型能力和Grasshopper独特的可视化编程建模，两者结合比较适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所想要的模型。Grasshopper其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。
二、实例：基于通州新城核心区超高层办公楼方案参数化设计
1、项目概述
通州新城核心区超高层办公楼（图1）。项目位于北京市通州新城，北京市未来重点打造的运河北京文化商务中心区。方案中挖渠并引入水系，形成宜人尺度的港湾码头。合理布置建筑，如同通州昔日的粮仓。沿着主要交通流线，布置休闲、生活和商业路径 规划构想充分利用滨水空间，打造以水体贯穿整个区域的核心商务区。借助重点区位及特色区域凸显地标建筑，打造巧妙融合的地标建筑与公共场所，创造城市的新名片和新客厅。项目中超高层建筑高度300米，共70层，18.8万平米。使用功能分为2个部分，1-50层为办公，51-70层为酒店。超高层建筑形象汲取了“华表”的意向，它多用作古代宫殿、陵墓等大型建筑物前面的装饰，也被视作中国的象征之一。建筑从华表形态以及少女的优美身躯中抽象出流动的形态，将其借鉴到建筑形体的生成中，并引入绿色生态的理念，加以升华，寓于建筑立面的变化中。绿色空间犹如华表上的盘龙旋转上升。
图 1
建筑设计对水、华表、绿色植物的提炼不单是简单呼应当地文化，而是借鉴中国山水画对山水的写意手法，并不刻意描绘客观的景致，而是表达情与景的交融，在这里，也就是要表现建筑视觉与城市深层文化之间的交融。设计既要在简单的形体变化中，抽象地表达建筑与环境的形态联系，又要将当地资源和文化的形态精简地寓于建筑的形体和立面表情中。
2、Grasshopper 参数化设计
图 2
在确立了建筑理念后我们关注的的怎么通过参数化手段把我们的设计思想用程序表达出来，并且通过调整参数变量我们可以得到不同形态的建筑方案是我们研究的难点。 首先根据设计的主导思想构建系统，然后根据系统建立参数化模型，在设计中加入不同变量，从系统中寻找我们想要的最佳设计结果。Grasshopper编程中可以直观的看到在模型中我们可以通过调整变量来改变模型的层高、层数等。在Grasshopper中加入graph mapper曲线通过缩放每层楼板线改变建筑的形状。通过变量调整来找到我们设计方案中最优化的方案。在调整的同时我们通过Grasshopper中的参数变量通过texttag 3d命令连接，我们可以实时显示每层建筑面积及总建筑面积。值得注意的是我们在调整建筑形体的时候建筑面积也在不断得相应变化，这样通过体型以及半径参量的调整我们就能得到我们想要的形体及准确的建筑面积。相应的在今后的修改上也更加便捷，只需调整参数变化就能控制整个模型的形态。
在建筑中引入绿色建筑的理念每隔三层空间打造一个中庭花园空间，缀满了绿色植物，绿色植物围绕整个建筑体型呈螺旋上升形状茂盛地生长着，如华表柱身上的龙图腾。树木和花园似乎已成为城市绿地的延伸，与邻近的公园水系融为一体。
在引入绿色中庭空间后，不仅使建筑立面更加丰富活跃，也大大改善了建筑空间采光、通风效果。
冬季阳光可以通过中庭渗入到室内空间，夏季打开中庭区域隔窗可以加速室内空气的流动性带走多余热量。通过GH参数调整不仅可以调节中庭空间的大小，还能改变绿色中庭空间旋转的角度。
最后在模型形体中加入细节，建筑杆件及楼板，杆件的粗细及楼板的厚度同样可以通过变量调节，得到建筑最终形体，这个形体涵括了我们对建筑的最大要求，满足各方面条件的最优化选择。这个结果其实是可变的，它处在一个临界点上，其背后是多种可以调节的参数环节，我们可以通过调整变量得到X层都旋转的绿色空间或是旋转了N个度数的体型。这个N值及X值，我们都可以通过调整变量实现。最终模型综合了多方面参数，得到了在变量体系中最接近平衡因素的最优化方案。
结 论
参数化设计是解构主义后的又一趋势，参数化认为建筑的所有因素都是参数可塑的，因此，能够彼此采用，并且通过设计的关联性用于环境。这意味着对于建筑内部和外部环境都具有整体的关系确认。我们相信，参数化是一个值得信赖的设计方式，并将成为现代主义后的第一个统一的划时代的风格。参数化的概念和正式设计适于传递建筑创新，这些创新可用来很好地应对当代社会的挑战。参数化设计可以改变设计的思路和概念。因为在传统的设计中，想把一个想法变成最后的设计结果完全靠人脑来想象的，这些想法和思路想得以实现需要付出更多的实际工作。在参数化设计中把计算机的超强运算能力引入其中通过计算機语言逻辑和参数关系控制建筑形态，在多参量比较中，它使我们的建筑设计方案更加优化，在修改调节方面尤为便捷。但它要求我们具有高度清晰的逻辑关系和对影响设计的因素深入了解，以及参数化设计中参数化软件的熟练应用。建筑设计也决不仅仅是参数化软件技术来直接驾驭的。它应是在看清设计技术的先进性和局限性后，回归到建筑设计本身，去解决最基本的设计问题。目前来说如何将grasshopper软件应用到建筑实际项目中还处于一个初级阶段。在接下来的探索过程中，我们相信会有更多优秀的参数化设计建筑涌现。
参考文献
[1]徐卫国. 非线性建筑设计[J] .建筑学报，2005（12）：32-35
[2] Rajaa Issa .Essential mathematics For Computational Design
[3] Rajaa Issa .The Grasshopper Primer
关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量
绪 论
参数化建模技术在辅助建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design标准的英语表达是：Parametric Design is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设计方案。通过对Grasshopper在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。
一、Grasshopper参数化设计概述
1、目前参数化软件应用现状：
参数化设计工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。如动画领域的Maya、3dsmax，虽然是为动画产业设计的软件，但其中有大量功能经恰当使用也可用来定义物体间的几何逻辑关系。UG、TopSolid拥有明确的几何逻辑、强大的造型控制能力、极为准确的建模功能以及直接将模型转化为施工图纸的建造服务功能。它们虽属工业化设计软件却被用于辅助建筑设计。还有一类专门为建筑师开发的软件或插件。如以CATIA为平台GT开发的Digital Project、以RHINO为平台的Grasshopper、Autodesk公司开发的Revit、以Micro Station 为平台开发的Generative Component 等。上述软件可被应用于项目的不同阶段，也有各自不同优势。Revit Architecture软件经过逐渐的改进，目前已经具有了非常完善的建筑参数化设计与作图功能，其提供的族（Famliy）模型编写平台能够为建筑师较快掌握，建立特定制图环境所需的参数化模型、详图构件与标准符号。DP主要应用于整个工程全面设计、生产、管理的较好选择。
2、Grasshopper编程建模
在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros和Grasshopper组成的參数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Rhinoceros建模软件拥有强大的造型能力和Grasshopper独特的可视化编程建模，两者结合比较适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所想要的模型。Grasshopper其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。
二、实例：基于通州新城核心区超高层办公楼方案参数化设计
1、项目概述
通州新城核心区超高层办公楼（图1）。项目位于北京市通州新城，北京市未来重点打造的运河北京文化商务中心区。方案中挖渠并引入水系，形成宜人尺度的港湾码头。合理布置建筑，如同通州昔日的粮仓。沿着主要交通流线，布置休闲、生活和商业路径 规划构想充分利用滨水空间，打造以水体贯穿整个区域的核心商务区。借助重点区位及特色区域凸显地标建筑，打造巧妙融合的地标建筑与公共场所，创造城市的新名片和新客厅。项目中超高层建筑高度300米，共70层，18.8万平米。使用功能分为2个部分，1-50层为办公，51-70层为酒店。超高层建筑形象汲取了“华表”的意向，它多用作古代宫殿、陵墓等大型建筑物前面的装饰，也被视作中国的象征之一。建筑从华表形态以及少女的优美身躯中抽象出流动的形态，将其借鉴到建筑形体的生成中，并引入绿色生态的理念，加以升华，寓于建筑立面的变化中。绿色空间犹如华表上的盘龙旋转上升。
图 1
建筑设计对水、华表、绿色植物的提炼不单是简单呼应当地文化，而是借鉴中国山水画对山水的写意手法，并不刻意描绘客观的景致，而是表达情与景的交融，在这里，也就是要表现建筑视觉与城市深层文化之间的交融。设计既要在简单的形体变化中，抽象地表达建筑与环境的形态联系，又要将当地资源和文化的形态精简地寓于建筑的形体和立面表情中。
2、Grasshopper 参数化设计
图 2
在确立了建筑理念后我们关注的的怎么通过参数化手段把我们的设计思想用程序表达出来，并且通过调整参数变量我们可以得到不同形态的建筑方案是我们研究的难点。 首先根据设计的主导思想构建系统，然后根据系统建立参数化模型，在设计中加入不同变量，从系统中寻找我们想要的最佳设计结果。Grasshopper编程中可以直观的看到在模型中我们可以通过调整变量来改变模型的层高、层数等。在Grasshopper中加入graph mapper曲线通过缩放每层楼板线改变建筑的形状。通过变量调整来找到我们设计方案中最优化的方案。在调整的同时我们通过Grasshopper中的参数变量通过texttag 3d命令连接，我们可以实时显示每层建筑面积及总建筑面积。值得注意的是我们在调整建筑形体的时候建筑面积也在不断得相应变化，这样通过体型以及半径参量的调整我们就能得到我们想要的形体及准确的建筑面积。相应的在今后的修改上也更加便捷，只需调整参数变化就能控制整个模型的形态。
在建筑中引入绿色建筑的理念每隔三层空间打造一个中庭花园空间，缀满了绿色植物，绿色植物围绕整个建筑体型呈螺旋上升形状茂盛地生长着，如华表柱身上的龙图腾。树木和花园似乎已成为城市绿地的延伸，与邻近的公园水系融为一体。
在引入绿色中庭空间后，不仅使建筑立面更加丰富活跃，也大大改善了建筑空间采光、通风效果。
冬季阳光可以通过中庭渗入到室内空间，夏季打开中庭区域隔窗可以加速室内空气的流动性带走多余热量。通过GH参数调整不仅可以调节中庭空间的大小，还能改变绿色中庭空间旋转的角度。
最后在模型形体中加入细节，建筑杆件及楼板，杆件的粗细及楼板的厚度同样可以通过变量调节，得到建筑最终形体，这个形体涵括了我们对建筑的最大要求，满足各方面条件的最优化选择。这个结果其实是可变的，它处在一个临界点上，其背后是多种可以调节的参数环节，我们可以通过调整变量得到X层都旋转的绿色空间或是旋转了N个度数的体型。这个N值及X值，我们都可以通过调整变量实现。最终模型综合了多方面参数，得到了在变量体系中最接近平衡因素的最优化方案。
结 论
参数化设计是解构主义后的又一趋势，参数化认为建筑的所有因素都是参数可塑的，因此，能够彼此采用，并且通过设计的关联性用于环境。这意味着对于建筑内部和外部环境都具有整体的关系确认。我们相信，参数化是一个值得信赖的设计方式，并将成为现代主义后的第一个统一的划时代的风格。参数化的概念和正式设计适于传递建筑创新，这些创新可用来很好地应对当代社会的挑战。参数化设计可以改变设计的思路和概念。因为在传统的设计中，想把一个想法变成最后的设计结果完全靠人脑来想象的，这些想法和思路想得以实现需要付出更多的实际工作。在参数化设计中把计算机的超强运算能力引入其中通过计算機语言逻辑和参数关系控制建筑形态，在多参量比较中，它使我们的建筑设计方案更加优化，在修改调节方面尤为便捷。但它要求我们具有高度清晰的逻辑关系和对影响设计的因素深入了解，以及参数化设计中参数化软件的熟练应用。建筑设计也决不仅仅是参数化软件技术来直接驾驭的。它应是在看清设计技术的先进性和局限性后，回归到建筑设计本身，去解决最基本的设计问题。目前来说如何将grasshopper软件应用到建筑实际项目中还处于一个初级阶段。在接下来的探索过程中，我们相信会有更多优秀的参数化设计建筑涌现。
参考文献
[1]徐卫国. 非线性建筑设计[J] .建筑学报，2005（12）：32-35
[2] Rajaa Issa .Essential mathematics For Computational Design
[3] Rajaa Issa .The Grasshopper Primer