2018年10大建筑师必备的参数化设计插件——附带教程下载链接

图片：致敬扎哈

参数化设计是目前应用最广泛的建模过程之一， 它可以有效地在约束条件下生成大量相似又复杂的几何图形。

一些参数插件(用于3D建模工具，称为犀牛)目前使用的很活跃，包括Grasshopper 3D，Ladybug，Honeybee，Geco，Heliotrope-solar，Karamba, BullAnt, Hummingbird, Heliotrope-Solar, Mantis等等。

让我们简单地回顾一下其中的十大插件：

1. Grasshopper 3D

Grasshopper 3D是一种图形化的参数生成工具，集成到Rhinoceros 3D中。

它不需要预先了解编程和脚本，还允许架构师和设计人员生成复杂的参数表单。该形式的尺寸一旦受到约束，可以通过滑动在Grasshopper模型空间中的各种参数滑块来容易地改变。

Download: http://www.grasshopper3d.com/

2. Ladybug (Environmental analysis)

“Ladybug”是一款开源参数插件，主要用于支持犀牛/蚱蜢界面的进一步环境分析。

Ladybug将标准的“能量+天气”文件导入到Grasshopper 3D中，并带来了大量的2D和3D互动图形，为建筑的生成提供了精确的环境研究。

它简化了分析的过程，并使计算自动化，同时在Grasshopper的三维建模界面中提供了易于理解的图形可视化。

它进一步允许用户使用经过验证的能源和采光引擎，如“EnergyPlus”、“Radiance”和“Daysim”，从而有效地允许架构师做出更好的设计选择。

3. Honeybee (Environmental analysis)

Honeybee是Grasshopper的另一个参数插件，它还将Grasshopper3D与“EnergyPlus”、“Radiance”、“Daysim”和“OpenStudio”连接起来，用于建筑能源消耗和采光模拟。

Download: http://www.food4rhino.com/app/ladybug-tools

4. Geco (Environmental analysis)

Geco允许一个人输出并与另一个名为Ecotect的软件进行有效的协作，以评估一个人的设计和各种性能数据，Geco再次使得将结果导入到Grasshopper中成为可能。

现在，Ecotect是建筑师的一种可视化软件，使他们能够测试环境性能问题，并模拟各种环境和气候条件，从而设计出更加绿色和高效的参数结构。

Download: http://www.food4rhino.com/app/geco

5. Heliotrope-Solar (Environmental analysis)

它是一种基于太阳动态位置的操作几何的插件。该工具在指定的日期和时间计算太阳的表面位置(使用向量物理)，并利用这些数据计算并提供各种组件，以根据太阳在指定日期的位置对设计进行参数化操作。它被用于制造太阳感知的设计，来推断渲染灯的位置和为结构设计遮阳装置。

Download: http://www.food4rhino.com/app/heliotrope-solar

“Ladybug”、“Honeybee”、“Geco”和“Heliotrope-Solar”在“Grasshopper 3D”环境中的应用，可以扩展到生成响应式结构(Dynamic Facades)，在那里，建筑的外壳可以适应自然系统，比如太阳的动态运动。

最初，该建筑以犀牛为原型，以真实世界为中心，并受到虚拟太阳的影响，它复制了太阳的真实生活条件。

然后在一天的不同时间，对太阳的路径进行广泛的分析。接下来，使用Grasshopper 3D对结构进行参数化生成所需的几何形状，确定开口的大小和方向，并为每个面板生成各种遮阳设备和机制。

这些面板打开并关闭，以响应太阳的位置，并跟随太阳运动一整天，从而带来更分散的光线，减少热量的增加和眩光，更重要的是，降低空调系统的成本。

实施这项技术的建筑的典范是Al Bahr Towers(作为阿布扎比投资局总部)，由Aedas和Arup设计，位于巴黎的阿拉伯世界研究所，由Jean Nouvel设计。这些面板起到了热缓冲的作用，同时减少了空调系统的需求，从而降低了碳排放，使建筑可持续、平衡和环保。

6. Kangaroo Physics  (Structural Analysis)

结构工程师在Grasshopper内部使用袋鼠物理插件进行交互式真实模拟、生成表单、优化和分析结构组件和约束分析。

Download: http://www.food4rhino.com/app/kangaroo-physics

7. Karamba (Structural Analysis)

参数化设计插件如“Karamba”，定义了结构工程领域的新视野。Karamba是Grashopper 3D参数环境下的交互式结构分析插件。

该插件使得将参数化的复杂几何形式、负载计算、有限元分析等结合起来非常简单，在早期设计阶段提供了对空间桁架、框架和壳体的精确分析。

用户可以创建基本的“pin-jointed”平面系统，从中生成并分析图形静态系统，以了解这些系统中可用的自由度，以便在结构上利用它们。

Download: http://www.karamba3d.com/

8. BullAnt (Structural Analysis)

它是一个Grasshopper3D插件，主要面向架构师和工程师。它具有独特的工具，可以增强和扩展父程序的功能。

它具有一系列的命令，包括网格松弛和膨胀，对称的自动化，镶嵌，结构分析(建模和草图)，以及在Grasshopper中的参数生成。

Download: http://www.food4rhino.com/app/bullant

9. Hummingbird (Structural Analysis)

它通过添加一组组件来扩展Grasshopper的功能，这些组件可以帮助转换和创建Revit文件，这些文件包含Rhino建模文件的支持的几何算法。

换句话说，一个复杂的参数设计的几何图形，可以在BIM软件中设计，使结构更加实用。

Hummingbird基本上允许在Autodesk Revit和Rhinoceros 3D之间实现双向工作流，消除了创建引用对象的需要。这也有助于更好地可视化和分析图像中的结构组件。

Download: http://www.food4rhino.com/app/hummingbird

10. Mantis (Structural Analysis)

Mantis是Grasshopper的一个插件，它直接连接犀牛和Mathematica。Mathematica是一种技术计算工具，由数学家、工程师和分析师使用。它被誉为世界上最好的计算应用程序。

Download: http://www.grasshopper3d.com/group/mantis

结论：

本文所提到的工具和插件非常适合用户，并且需要对3D建模原则有基本的了解。

需要注意的是，不论是grasshopper还是kangaroo，还是其他的技能，最快速入门的方式就是找到领域中的老司机，只要这个老司机愿意带你，你就已经算是入门一半了。

因为他知道这个领域的所有沟沟坎坎，知道你几乎所有可能会走的弯路，知道相关资源的搜集方式。

重点是，任何时候，任何地点，任何问题，他都能给你个解答，自学的痛苦就在于很多很简单很容易的东西，如果没有人点播你，告诉你，你就会卡很久。

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参考文献：

[1] “Ladybug: A Parametric Environmental Plugin for Grasshopper to help designers create an environmentally-conscious design”, (Pg nos. 3128, 3130) Mostapha Sadeghipour Roudsari, Michelle Pak Adrian Smith + Gordon Gill Architecture, Chicago, U.S.A. http://www.ibpsa.org/proceedings/BS2013/p_2499.pdf

[2] “Paneling Tools for Grasshopper”, (Pg nos.3-89) (to understand the various complex geometries the tools enable it to generate & model), Rajaa Issa, Robert McNeel & Associates. http://wiki.mcneel.com/_media/labs/panelingtools4grasshopperprimer.pdf

[3] “Integration of Outdoor Thermal and Visual Comfort in Parametric Design” (Pg nos.1, 3, 9) Emanuele Nabonii. http://www.plea2014.in/wp-content/uploads/2014/12/Paper_3B_2882_PR

[4] “Daylight Optimization: A Parametric Study of Atrium Design”. (Pg 1, 3)

[5]“ Performative Parametric Design of Radiation Responsive Screens”, (Pg nos. 580, 582) Henry Marroquin, Mate Thitisawat and Emmanouil Vermisso. https://www.brikbase.org/sites/default/files/ARCC2013_UNCC_Conference_Proceedings_597.pdf

[6] “Form Finding, Force and Function: Mass-Spring Simulation for a Thin Shell Concrete Trolley Barn “, Michael W. Weller. http://dmg.caup.washington.edu/pdfs/MArch.Thesis.MikeWeller.2011.pdf

[7] “Optimizing a Trussed Frame Subjected to Wind Using Rhino, Grasshopper, Karamba and Galapagos”, Evan J. Gerbo, Edmond P. Saliklisa. http://content-calpoly-edu.s3.amazonaws.com/arce/1/people/documents/Genetic%20Algorithm%20Paper%20v4.pdf

[8] “Parametric Tools & The Evolving Design Process”, Liam Taylor. http://www.aceuoa.org.nz/resources/Parametric_Design_Presentation_Slides.pdf

[9] “Bio-Origami, Form finding and evaluation of origami structures”, Daniel Baerlecken, Matthew Swarts, Russell Gentry, Nixon Wonoto. http://cumincad.architexturez.net/system/files/pdf/ecaade2012_250.content.pdf