建筑設計中數(shù)字化技術的應用

方卓

【摘要】? ? 隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，數(shù)字化已經(jīng)成為當前及未來的重要趨勢，新型技術的出現(xiàn)為各個行業(yè)都帶來較為深遠的影響。尤其是對建筑設計來說，數(shù)字化技術所提供的新啟示和新思考，直接對人們的生活質量產(chǎn)生一定的積極作用。鑒于此，本文主要探究建筑設計中數(shù)字化技術的應用，從建筑設計在數(shù)字技術時代下的發(fā)展趨勢入手，分析二者之間的關系和影響，并研究建筑設計中的數(shù)字化技術，提出具體應用和實踐過程，旨在為現(xiàn)代化建設設計提供一些借鑒和參考。

【關鍵詞】? ? 建設設計? ?數(shù)字化技術? ? 應用

前言

數(shù)字技術的高速發(fā)展，為建筑形態(tài)的提高提供了可能性，從以往簡單的平面生成，到后來的復雜形體模擬，數(shù)字化技術為其提供了無限的找形方式。并且能夠在三維模擬空間內(nèi)比較便捷的修改曲面，促使建筑設計具有良好的適應性。所以在建設設計中，數(shù)字化技術的應用極大的改善了其出發(fā)點，通過對自由曲面進行邏輯化的分析和控制，以體現(xiàn)約束和自由的矛盾性，實現(xiàn)精確控制。在此基礎上合理應用數(shù)字化技術成為建筑設計的必然要求。

一、數(shù)字技術時代下建筑設計發(fā)展的未來趨勢

在目前的數(shù)字化時代下，先進的科學技術對人們的生產(chǎn)生活方式造成了極大的影響，促使生存行為產(chǎn)生了較大的變化，以此推動了建筑設計的創(chuàng)新發(fā)展。在現(xiàn)階段，數(shù)字技術的應用促使建筑實體空間逐漸轉向到虛擬空間，為建筑設計帶來的新的發(fā)展契機，同時傳統(tǒng)建筑設計逐漸轉向虛擬空間化，利用相應的數(shù)字化參數(shù)以及數(shù)據(jù)等構建建筑模型，能夠便捷、有效的修改建筑的細部設計，繼而轉化為實體設計圖紙，為真實建筑建設提供良好的依據(jù)和支持，完善現(xiàn)代化建筑體系，滿足人們當前對建筑使用的各種需求，提高舒適程度和安全性。所以數(shù)字技術的應用是建筑設計發(fā)展的重要趨勢，利用實體空間與虛擬空間的相互轉化，提高建筑設計的可行性和合理性[1]。

二、建筑設計與數(shù)字化技術之間的關系與影響

2.1關系

建筑設計與數(shù)字化技術之間存在非常密切的關系，對數(shù)字化技術的應用對建筑設計的方法以及建筑觀念的變革等都產(chǎn)生比較深遠的影響。同時在數(shù)字化時代下，建筑設計的立場和態(tài)度存在兩種形態(tài)。其一是數(shù)字化技術是現(xiàn)代建筑設計中的主要工具，取代了傳統(tǒng)建筑設計的某一部分。可以將實體空間轉化為虛擬空間，為實體建設提供依據(jù)和基礎。比如將建筑設計構建成三維藝術模型，并可加入時間因素使其形成思維對象，更為準確的生成和確定建筑造型，同時能夠比較廣泛的引入光照分析以及氣流分析等，達到以人為本的形式化和理性化結合設計。促使人們能夠在虛擬的現(xiàn)實當中真實的體驗建筑特色，及時修改不足之處，以便于減少前期設計和后期施工存在的不適應性。其二，建筑行業(yè)是數(shù)字化技術應用的行業(yè)之一，數(shù)字技術的主導建筑設計方法和思路，對傳統(tǒng)建筑設計進行重組，在實踐中則可改變?nèi)藗兊纳罘绞?。比如?shù)字化技術所支持的網(wǎng)絡購物、智能家居等促使傳統(tǒng)建筑結構和格局發(fā)生變化，并且在設計過程中主要依托數(shù)字化技術的模擬空間呈現(xiàn)，有利于保障建筑的混用空間和同一空間的多功能使用，促使空間利用率得到提升[2]。

2.2影響

數(shù)字化技術對建筑設計會產(chǎn)生相對較大的影響，首先體現(xiàn)在其能夠借助函數(shù)算法等生成大量的圖像，能夠更好的激發(fā)設計人員的建筑創(chuàng)意和思路，并且通過計算開展項目分析，將復雜的表現(xiàn)形式和結構分析進行有效銜接，促使建筑設計從二維代入到三維中，從而便于數(shù)字模型的建模以及修改、保存和交流、攜帶等，促使藝術和技術相互融合，實現(xiàn)準確的建筑構想和造型設計。其次，數(shù)字化技術對建筑設計的影響體現(xiàn)在能夠基于有限元分析法，對數(shù)據(jù)進行高效處理，促使建筑結構設計具有數(shù)字化特點，并通過應用相關的模擬軟件等對溫濕度、采光以及隔音等技術指標實施自動控制，形成仿真的建筑繪圖，更好的表達設計主旨和功能細節(jié)。

三、建筑設計中涉及的數(shù)字化技術

3.1參數(shù)化設計

建筑設計中所涉及的數(shù)字化技術是指利用數(shù)字化設計軟件，在限制條件和設計形式之間建立關聯(lián)關系，并基于編碼技術形成三維模型。比如可對建筑造價、氣候、密度等設計參數(shù)進行編碼的過程中，借助數(shù)字化技術，將非形式信息轉化為可度的形式數(shù)據(jù)信息，以此能夠更為直觀和明確的設計和修改參數(shù)，保障建筑設計的可行性、合理性[3]。

3.2虛擬現(xiàn)實技術

建筑設計中包含的數(shù)字化技術，主要是設計虛擬現(xiàn)實技術，其是一種以計算機技術為基礎，創(chuàng)建虛擬的建筑物以再現(xiàn)真實世界。通過與虛擬環(huán)境的交互以體現(xiàn)出沉浸性、交互性和想象性的特點。在建筑設計實踐中，該技術可在三維模型、渲染、多媒體以及動畫等方面實現(xiàn)應用，為設計方案的完善奠定良好基礎。

3.3智能技術

智能技術是建筑設計中設計的重要數(shù)字化技術，其是全面綜合建筑系統(tǒng)結構和運營服務，尋求最優(yōu)的結合方式以獲取高效率，并提高建筑的舒適性。尤其是對建筑消防、保安以及照明等對參數(shù)要求較好的設計領域，利用數(shù)字化技術可滿足人們的不同需求，同時借助數(shù)字化模擬技術能夠為用戶提供相對較多的選擇[4]。

四、建筑設計領域中數(shù)字化技術的應用

4.1可行性分析

數(shù)字化技術在建筑設計領域內(nèi)的應用，主要目的和作用是對建筑工程項目的可行性進行分析以及預測，旨在決策之前將所規(guī)劃的任務進行數(shù)字化，比如將建筑設計的各項參數(shù)進行數(shù)字信息轉化，利用計算機相關設計軟件開展分析、加工和處理，以便于形成完整的、系統(tǒng)化的方案，對存在的設計缺陷和不足采取適當?shù)男薷拇胧?，可在后期建設過程中節(jié)省大量的投資。在實踐應用時，運用計算機的數(shù)據(jù)信息處理能力來對文字和圖像等文件進行高效處理，能夠在建筑項目投標中提供可行性建議，避免出現(xiàn)重大決策失誤。

4.2方案優(yōu)化與概念設計

建筑設計人員對數(shù)字化技術的應用即是在確定初步方案后，采用計算機數(shù)據(jù)處理軟件，將方案中采集、量化的設計指標、屬性和功能等開展分析和預測，更便于對方案的修改和優(yōu)化。設計人員可利用BIM技術對建筑環(huán)境以及功能等開展定量定性分析，目的是提高建筑設計的科學性和合理性。在當前建筑設計中，通過數(shù)字化技術上可實現(xiàn)對設計方案的優(yōu)化，并得到了比較廣泛的應用。

另外，數(shù)字化技術也能夠實現(xiàn)良好的概念設計，其是整個建筑設計中比較關鍵的一個環(huán)節(jié)，以往的做法通常是設計人員根據(jù)簡單的示意草圖以及自身的想象能力，來對建筑進行造型構思。這種方法帶有較大的局限性和約束性。而運用數(shù)字化技術的運用則能夠為概念設計提供比較有利的智能化工具，比如利用BIM技術則能夠構建建筑三維立體空間、構思建筑造型、色彩以及質感等效果。并能夠將設計人員自身的構思與建筑真實環(huán)境相結合，從而綜合考慮概念設計，通過相應的數(shù)字化軟件將構思轉變?yōu)閿?shù)字模型，提供設計意圖和實時計算設計的方便性。

4.3技術文檔整理

目前階段計算機技術的應用相對比較完善，能夠對規(guī)范化和標準化的內(nèi)容開展精確的計算和處理，有利于提高技術文檔的整理效率。同時利用數(shù)字化技術能夠生成各種建筑圖形，并編輯、生成、修改建筑設計圖紙，其能夠對圖形進行移動、旋轉和縮放等，而且有利于自動標注尺寸、圖標等。設計人員可按照不同工種和內(nèi)容，來分別儲存建筑設計信息在不同圖層中，又可任意選取不同圖層內(nèi)容進行組合輸出，以便于形成施工圖紙。通過利用數(shù)字化技術整理技術文檔，有利于減輕設計人員的繪圖工作量。

4.4制圖設計

在建筑設計過程中，采用數(shù)字化技術可在計算機基礎上完成制圖，設計人員可利用各種先進的軟件來生成各類建筑圖形，并能夠編輯、修改設計圖紙。在應用過程中能夠減輕在施工階段的現(xiàn)場繪圖工作量，同時可基于制定統(tǒng)一的方案開展數(shù)據(jù)信息管理，為制圖設計提供良好的依據(jù)，便于進行查錯和糾錯。

4.5網(wǎng)絡支持與數(shù)據(jù)庫

由于數(shù)字化技術在建筑設計中的應用主要是采用虛擬技術和智能技術，即是在虛擬系統(tǒng)中，可對網(wǎng)絡以及數(shù)據(jù)庫等與不同位置的用戶實現(xiàn)關聯(lián)和交互，并形成協(xié)同工作體系。而數(shù)據(jù)庫中關聯(lián)信息的儲存以及操作等，都能夠為建筑設計提供比較完備的背景研究，進一步縮短設計準備時間。比如建立高效的局域網(wǎng)，實現(xiàn)設計團隊的高效合作、開展實時交流，能夠充分提高團體的協(xié)作能力。除此之外，數(shù)字化技術能夠融合設計人員和使用者的雙重身份，充分體現(xiàn)出人文關懷，提高建筑設計的合理性。

五、數(shù)字化建筑設計的實踐過程

首先是方案的前期構思階段，其一般集中在場地分析環(huán)節(jié)，即是通過實地查看等方式，對項目現(xiàn)場的自然地形地貌以及城鎮(zhèn)環(huán)境等進行深入考察，以此開展建筑數(shù)據(jù)分析。并且在獲取相應的數(shù)據(jù)資料之前，數(shù)字技術還可以應用在地況較為復雜的敏感地段。其是受周圍環(huán)境的限制，對建筑場地會提出一些特殊要求。利用數(shù)字化技術則能夠制定最優(yōu)方案，以滿足各項需求。

其次是制作草圖，由于其本身是一種概念設計和構思的載體，所以設計草圖一般具有即時的、即興的創(chuàng)作感，多是來源于直覺和本能。這一實踐過程，數(shù)字化技術能夠起到重要的支撐作用，比如設計人員繪制草圖是先在紙張上進行手繪，然后再基于轉譯技術將手繪草圖變?yōu)閿?shù)字化圖像，利用模型制作、環(huán)境模擬以及結構分析等，促使建筑設計圖紙更加完善化、豐滿化。

六、結束語

綜上所述，數(shù)字化技術的高速發(fā)展，對建筑設計工作產(chǎn)生了較大的影響。依托于計算機技術、云計算技術、大數(shù)據(jù)技術等，可實現(xiàn)對建筑數(shù)據(jù)的深度挖掘、分析、處理和應用。并借助虛擬技術和智能化技術等將現(xiàn)實空間與虛擬空間相互轉化，在數(shù)字模型基礎上再現(xiàn)建筑形態(tài)，根據(jù)實際需求不斷完善設計細節(jié)，最終輸出為建筑設計方案，提高設計效率和質量。所以在未來發(fā)展過程中，數(shù)字化建筑設計實踐將會得到廣泛的推廣和應用，進一步推動建筑設計的創(chuàng)新前進。

參? 考? 文? 獻

[1]葉志鋒.在建筑設計中數(shù)字化技術的應用[J].建筑技術開發(fā)， 2019，46（19）：93-94.

[2]王微.數(shù)字化技術在現(xiàn)代建筑設計中的應用思考[J].建筑技術開發(fā)， 2019，46（17）：26-27.

[3]趙躍萍.虛擬現(xiàn)實技術在建筑設計中的應用[J].食品工業(yè)， 2020，41（08）：404.

[4]馮卓.新技術和新材料在建筑設計中的運用探討[J].中國建材科技， 2018，27（06）：26-27.