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参数化表皮:我们如何让建筑更有趣?

建筑师疯人院  · 公众号  ·  · 2024-09-02 23:20

正文

转自:匠山行记

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参数化表皮
我们如何让建筑更有趣

正如英国建筑师Thomas Heatherwick在《人本主义》中所强调的那样,建筑并不只为其使用者服务,其外立面形态也在影响着城市的风貌和特色。

在参数化手段被愈加广泛地应用于设计的今天,我们或许有能力创造出更多更富有趣味性的表皮,来使建筑更好地服务于过路人和使用者的审美感受。

本文所列举的四个项目,或用数字化的方式复现传统建造模式,或为住宅本身打造独特的空间,但不变的一点是,它们都试图用参数化的手段构造表皮, 使建筑形态本身富有趣味性


01
CoBLOgó 办公楼/SUBdV

在CoBLOgó办公楼的设计和建造过程中,设计师力图将从国外引进的 高科技建筑设计方案 当地低技术的建设方法 有机结合,以创造一种“热带化”的数字化美学。

为了达成这一结合,参数化设计、数字化环境模拟和数字化建造等都被应用于设计领域和实际建造,并且参数化转动的水泥砖外立面做到了只使用当地材料进行数字化建造。



这是巴西首次采用数字化手段完成这样一个基于组件的特殊外立面系统。该系统将巴西传统的遮光屏 “cobogo”作为参考,使楼群环境的“第二层皮肤”通过在南面和西面外立面上可打开的窗户来控制间接日晒的过滤,同时创造出蓄热体以阻挡热流进入内部空间。
该楼北面与原有的工厂楼相连通,东外立面处于树木和相邻墙面制造的阴影之中,并且向恒风风向敞开,以产生自然的交叉通风。通过全方面多角度的措施,该外立面系统可以控制阳光的进入,并创造出阻挡热流进入内部空间的蓄热体,流动空间内光影交替产生的明亮自然光也为整个空间增加了富有趣味的空间体验。

在不同环境场景的不同形态配置中,以及外立面本身的建造中,参数计算都发挥了其作用。参数程序通过控制砖块之间不同“引力点”产生的距离,生成砖块旋转弧度的细微变化,进而形成不同大小的开口和不同角度的反光面,达成经由数字化模拟计算得出的最佳光学组合。


在实际施工过程中,为了能使用现实中的水泥砖完美复刻电脑模型中的角度,设计师使用一种参数程序来创造出帮助工人安装水泥砖的 “指南”,这种形似梳子的指南从瓦楞纸板中切割而成,再被放置于一块通过数控雕刻机从胶合板中制作出的可移动木板和轨道系统上。在建造时,泥匠工们只需要将水泥砖贴倚在指南上,并在每一块砖上的底面和顶面的水泥板上添加垂直的钢筋,来获得结构上的稳定。

在该设计中,外立面上的装饰不仅是对建筑外形的点缀,还成为了一种对环保性能有特殊功能的元素,创造出了一种 “功能性审美”
此外,该设计通过将参数计算和数字化制造这样的高技术和在水泥砖中使用的建造方法和廉价的当地原料这样的低技术进行创新性的结合,使数字化设计“热带化”,将其赋予了独属于巴西的文化特征,脱离了因不断普及而趋于平凡的当代参数式审美观。


02

百叶幕墙小屋 / AND


百叶墙小屋是参数化表皮设计在独栋住宅中应用的成功案例。 它是为一对夫妻和他们的5只猫设计的住所。 除了必要的住宅空间外,丈夫出于对音乐的热爱,希望在自家有一个透明、垂直且有纵深的咖啡屋。

在选址周围,除了西面之外的其他三面全都已经有建筑。 所以该项目面临的主要挑战是如何设计一个集 节能环保 通透性 于一体的西墙。


出于给朝西的咖啡屋提供柔和自然光照的目的,设计师 决定减少夕阳直射, 采用 朝南采光。 由于 南面 已有建筑的存在 该建筑在南面 只能采用天窗采光。 最终, 设计师令 南面的天窗环绕到西面 成为 一个整体化的 玻璃幕墙。

在为咖啡屋提供有趣使用体验的同时,幕墙和百叶遮阳的组合也在建筑节能方面有独特的功效。它能够依据季节不同的特性调节阳光射入的比例,同时让铝制的百叶遮阳建筑看起来更加坚实。

在表皮的设计过程中,设计师通过一款基于Rhinoceros 3D和Grasshopper运行的算法PLDS(参数化百叶设计系统),为旋转的角度,间距,阴影长度和坡度寻求到最优化的参数值。它的设计考量到了夏天阳光的遮挡和冬日阳光的摄入量,使建筑整体在节能的同时,室内得以拥有良好的自然光。

室内的两面弧形墙,使整个空间全年充满温暖的阳光。阳光从两面幕墙中慷慨地倾泻而下,创造出富有季节性的空间体验。与此同时,楼上的住宅也可以随着时间和季节的推移享受光影的交错,流动的幕墙为整栋建筑增添了趣味性。



03
迷彩住宅/ WOW Architects

迷彩住宅位于新加坡东海岸一条绿树成荫的住宅区街道上。 住宅所在社区密度较大,客户希望住宅能有效融入环境。 为此,设计师在适当位置安插绿植元素,在保证住户的视觉私密性的同时,也提升了居住环境的舒适性。

设计师选用 “城市迷彩”的设计 策略:将植物枝叶作为灵感来源的双层外立面,可以与周围环境融为一体。从圆孔内看去,室外的植物枝叶 像是根据周围树木和街景的拼贴照片生成的。
建筑的立面由一层带孔的铝制表皮所构成,表皮细节通过在参数化手段下计算不同时间和气候因素对住宅的影 响来确定,包含了对视觉与气候因素的考量。
双层穿孔立面有助于调节室外平台和室内环境的温度。表皮上不同的圆孔大小带来不同的穿透效果,交叉通风可以有效为住宅降温。这样 的设计从整体上来说,考虑到了热带地区特有的气候性质对室内环境的影响,包括深入室内的强 阳光和途径该区域的海风。
迷彩住宅通过采用绿色设计的策略,系统性地与环境相联。 住宅与立面表皮和街道的树木景观一起,被设想为变革生活方式和参与环境管理的开端。


04

Papagayo 住宅

Ariel Valenzuela+Diego Ledesma



该项目来源于一座在结构和空间上都有诸多限制的旧建筑。客户希望改造能够充分解放内部空间,打造新的开口,同时还要有合适的照明和通风方式,特别地,客户要求在最忙碌的空间里要有充分的照明光线。

为了满足这些要求, 设计师创 建一个新的中央庭院,让其成为建筑的中心,该空间在拥有足够光线、创造良好的自然通风环境的同时,也能够将卧室、社会活动区域和学习区域连接在一起。

设计师通过对参数化设计元素的整合来对应项目中的限制因素,例如,建筑的外观门面是将先进的建模工具结合本地区传统的建筑方法和材料结合在一起设计出来的,这使得建筑本身既具有当代风格、又具有当地建筑的传统特征。



结语

参数化设计在被赋予了在地性之后,能够使得原本平平无奇的外立面变得生动活泼,进而为建筑本身和所属的街区带来生机和活力。

“在冷清的外墙前,人们都很安静,行走时弓着背,情绪消极。而在相对热闹的地方,他们活泼而又健谈,我们很难抑制他们的热情。”——《人本主义》

资料引述:
1. 砖邂逅参数化,严肃中带着一点俏皮 CoBLOgó 办公楼 / SUBdV






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