邵韦平先生：数字技术与设计创新
北京市建筑设计研究院总建筑师、中国建筑学会建筑师分会理事长邵韦平先生： 各位下午好，刚才二位匈牙利的同行给我们介绍了美丽的匈牙利的建筑的作品，以前都听说过匈牙利有很优美的城市，听了他们的至少之后使得我们更有兴趣想去拜访一下美丽的城市，希望有机会可以通过你们访问你们的国家。 我下面介绍今天的报告，我这个报告的题目叫数字技术与设计创新。因为最近做了跟数字有关的项目，所以选择这么一个题目跟大家来分享，这个题目应该说很多人也都不太陌生，如果大家都不了解的话麻烦您多听一会儿。 首先说一下数字这些年对我们生活的影响，我们知道过去一百年来人类科技有了巨大的发展，它已经超过了对人类过去所有的进步的总和。其中重要的一件事情在这期间，我们数字技术得到了很大的发展，这其中发明了计算机，出现了无线通信，以及因特网的技术，使得我们生活有了根本性的变化。 在看看我们的建筑业，虽然我们在过去这些年中取得了很大的进步，与我们同行来比，比如说相邻的一些行业，比如说飞机、航天、汽车制造等等方面来说，相对来说这个行业还是比较粗放的，大部分的有关数字技术的应用仅仅局限于对手工工作进行自动化，并没有真正的解决一些有关的全过程信息的管理。因此还是一个比较落后的数字化行业。 随着这些年的数字技术的进步，特别是因特网时代的到来，应该说建筑以及建筑设计正在发生一场质的飞跃，这里面其一就是建筑师可以借助电脑的思维和推导，然后取得一些传统方法无法得到的一些成果，极大的拓展了我们设计的可能。其二由于数字加工技术与数字设计技术的对接，极大的拓展了生产复杂异性建筑构件的可能，这上面看到的是美术馆以前都是不可想象的。 为什么会有这样一些变化呢，我们要看一下整个科学界的一些新的动向。兴起于二十世纪80年代的复杂性科学，是系统科学的一个阶段，也是当今社会最前沿的科学之一。复杂性科学的发展不仅引发了自然科学的变革，而且也日益渗透到人文学科、哲学的领域，复杂学科正在构筑一个新的世界观，他认为复杂和未知与传统的秩序和逻辑和谐共生，这是科学家和艺术家谁都不能拒绝的，比起传统的世界观更接近于自然，因而更真实，这图片上可以看到大自然总体面貌是一些十分奇妙，而且是属于复杂类型的。 由于复杂性的概念出现，因而也出现了一个新的时空观念，经典的时空观主要是建立在传统的牛顿力学基础上，他认为世界宇宙是有相互分离的物体之间相互作用，而新的复杂的建筑是一种新的对几何关系的淡化，引入了一些自相似和分行的概念，以复杂无序的造型模拟自然生态的不容易被人识别和描述的自然形状，复杂性思维应该说对传统的一些思维是一个极大的转变，打破传统几何形状的还原，永远追求一种新的没有实现过的形态。 这就是复杂性理论产生的一些脉络，如果我们认为生活本身是复杂的多元的，这种观念必然要衍生到我们设计中来，当全社会出现很多有关对城市，对建筑设计的复杂性的作品的出现，我想也正是对这些理论的一个在这个建筑当中的一种表现。大量的表现的特征，建筑设计逻辑在理性控制下呈现非理性的特征，这是我们以往无法看到的一些结果，这些结果出现正是由于数字技术的提供而达到的。 下面说说应对这样复杂体型的设想，我们出现了新的概念，就是参数化设计，由于复杂性思维的发展，建筑师已经无法根据传统的设计模式来反映设计思想和表达设计成果，此时人们开始把目光转向尖端的领域，我们知道Gerry一些作品早年从法国航空公司引用DP软件为他设计服务。我们可以看到相关的领域在这方面已经有很成功的经验。这可以把生态，把节能，把人们的一些需求加入进去，形成一些可控的结果。通过这种程序的作用，可以在变化中生成形态，甚至在控制中实现一种不可预见的形态，为建筑师创造了无限的想象空间。 在建造方面这种参数化的设计也解决了标准化和单独定制之间的矛盾，我们不知道在工业化年代为了降低成本，提高效率，常常构建统一性，凡是要构建不统一就认为是单独定制，就需要花更大的成本，现在有参数化手段可以把这两者结合在一起，使得原来很大的矛盾变得不足为奇了。高复杂性的设计需求也给本来失去艺术含量的工业化生产带来一种生机，也给他们提出很多课题，对我们建造业提供了新的发展动力。 下面看看我们计算机辅助设计方面，大家知道在过去的四、五十年里面，计算机辅助设计有了很大的进展，但是基本上还是处在把二维图形进行自动转化，然后形成一个指导施工的指导文件。但是并没有真正的把建筑商所有信息完全的传递，相当于建筑信息模型的概念，这改变了以往仅仅把计算机当做延伸的概念，而是可以在全新的状态中对建筑进行控制。并行技术这些年有很大进步，这个优势在三个方面，建筑模型不会因为工具原因限制设计师思维，反而更加鼓励创新，可以创造更加便捷的工作环境。三围全新模型为工作交流和沟通创造一个很好的基础。 这种技术已经被业内认为是发展的共识，VIA独立建型职业实践委员会也将这样一个手段作为未来发展的职业纲领。数字技术有了很大的作用，但是如何把这样一个概念能够真正运用到家还是有很多瓶颈，很多同志对这个情况还不是很了解。 下面介绍一下我认为在这里面有几个重要的环节需要我们去关注，当然一个是我们的工作环境，我们传统的数字技术作为设计是在传统二围工作中进行的，比如说CAD等等软件，实际上随着复杂性概念的提出，以及BIM概念的提出，我们需要更高级软件来支持，比如说辅助的一些协同软件还有形体处理以及参数化的软件。为了更加真实的研究三围造型的真实情况，我们还有三围打印技术，可以把在电脑里面虚拟的建筑进行真实化，然后研究表现力，这也是一个很好的工具。 为了实现这样协同工作模式我们需要建立强有力的，并且十分明确的工作规则，这比传统的模式更加严谨，这是我们工作的必须。除此之外我们还要配备足够的专业人才，我们光依靠传统培养出来的建筑师还不够，我们还需要有过受过专门受过训练的人员。比如说JAVA等等都有很专业的团队从事这样工作并且提供了很强的支持。 这是我之前参与T3航站楼的工程，这个工程里面虽然有很多常规的一些做法，可能是用常规思维就能实现的，这个建筑成功之处在于对整个建筑的体型细微的控制，可以看到建筑很多壳和交通中心的盖都是具有流线型表现力的建筑，这样建筑如果没有一个强有力的几何逻辑构建是很难实现的，我们在这里面做了很多大量的构建建筑，使得这个建筑变得优雅、可控。 这是前面交通工具的外壳，这并不是建筑师偶然画一个线扫描上去就能实现的，他通过精准的几何的研究之后得出来很多有价值的控制指标，才能把这样一个有表现力的建筑实现，这是应对不同构建几何的深化工作。 这种复杂建筑给我们建筑师带来很多新的课题，以往传统的建筑可能通过一些简单的思维就能够完成，而对异性建筑需要做更多的工作。包括一些空间的定位，以及一些研究都是在我们工作范围之内的。 下面我介绍一下今天带来的一个项目，这个项目名字是凤凰国际传媒，也就是凤凰卫视在北京的总部。这个电视台大家都很了解，这是民营的电视机构，他是区别于央视这样国营的电视机构，这不是自上而下宣传的喉舌，更多的是像作为两岸三地，华人的连线的纽带，它有以往媒体所不同的特征，它所在的位置，在朝阳公园的西南角，也是朝阳公园位置最好的一块地，这块地的特征，一方面配套朝阳公园，前面有两条不规则的道路围合，后面还有几栋高层建筑限制他的造型。我们设计也是围绕凤凰企业背景以及用地的特征来展开的，我们也希望这个建筑能够和他的同行有一个竞争。 这个创意是来自于一个数学概念，这个概念的提出有两方面，一方面这个概念能够诠释凤凰的理念，另外能够把功能需求融合进去，这样造型比较好的和环境有所协调，这是我们觉得这个概念适合它的出发点。我们在这个概念基础上把这个概念进行立体化，形成这样一个立体纽带，这和凤凰的特征还是十分吻合的。其实在最开始的时候并没有完成现在这样一种地步，只是建了一个初步的造型。随着设计的深化不断的来构建和深化建筑的细节。这是最后我们定型的效果图，这样一个效果具有复杂建筑的特征，同时又把建筑技术和建筑艺术进行理想的结合。这里面不有优美的造型和曲线，同时还把结构，把生态技术都能够融合在一起。这个建筑从上到下都是一个异性的建筑，整个建筑有两个主体组成，一个是办公楼，一个是后面的演播楼，这个楼的外侧加了生态节能罩，一方面表现这个建筑，同时也能够提高舒适度，而降低能耗。在建筑的外壳形成了几何逻辑，这成为后来幕墙、结构深化的重要基础。 这是我们南北的剖面，这个建筑跟以往建筑还是有很大区别，整个建筑的外形都是直上直下的，为了配合这样一个效果，我们把外部的结构做成了弧线的，而不是传统折线的，保证这个建筑能够有一个完整的办公空间。这是我们东西项的剖面，这个剖面可以看到由于建筑外面加了生态罩，所以使得建筑物产生很多有趣的空间，我们在南北两个主体之间形成具有表现体的中庭空间，这也是成为将来很重要的展示和体验的空间。 这是首层，为了增加中间开放性，环状造型在东西两侧架空的，这形成了一个开放的内广场，这也使得建筑更有具有艺术表现力。这个南侧是主楼大堂，北侧是演播厅。为了对将来运行创造好的服务条件，在东西两侧做了下沉广场，让观众可以直接进入地下商业进行交流和体验活动，这些活动跟地上功能是分开的。在二层通过东西两个台阶走到平台，未来公众可以进入体验区参观所有演播活动，这和央视的做法不一样，央视的建筑需要高度警备的机构，这个机构完全是对外开放的，更多的是像一个博览建筑，大家都可以去体验和参观。顶楼的空间也作为开放空间，顶层也是一个观光场所。 这样一个复杂建筑为了打造一个高品质的成果做了很多有关几何控制的努力，特别是在工作的开始就做了大量的研究，对它形体专门设计一整套完整的几何控制参考线，也可以认为是轴线或者是模糊线，我们认为这是做复杂建筑的基础，如果没有这样基础后面工作会变得更加无序。这样一个建筑由于特殊的造型，我们在表达方法上已经无法用传统的平面图纸来表达，都是通过平面图和表格进行精确的描述，为建造创造了条件。 这是有关外壳，我们为他打造了专门的几何控制线，这跟技术的参考点，包括结构的需要，包括层高线，包括材料的影响都是划分这样几何尺度的重要依据。这个建筑结构也是具有很好的表现力，能够出现这样一个效果，首先在于建筑师的努力，如果让传统的方式，让结构师出来做是无法达到这样的效果，这样建筑是有两外两组结构构成，外面是钢结构的外壳，里面有异性造型的混凝土结构构成。这个外壳是一个交叉的网窍的概念，传统的是以后这样做，是相断的方式，如果这样做玻璃幕墙要么会在结构之间来完成，要不会在结构外面或者在里面，我们设计是把两个结构进行分离，把幕墙正好插在这两个结构之间，使得这样一个表现把物理分割进行很好的落实，同时使得这个结构既对室外有表现力，也对室内有贡献。可以看到整个结构的外柱都是弧线的，所有的立柱和外壳交叉的概念能够有机的融合，使得首层大堂更加具有表现力。所有这些构建都经过建筑师精确加工，最后具有一定视觉的美学效果，这也是我们打造这样一个建筑所必须的前提。 在东侧的中庭里面做了全是凤凰概念的纽带的环廊，这具有相当负责的几何定位的概念，这都是建筑师经过数字专家的支持进行设计完成的。这个标注表皮也有独特的地方，我们表皮是利用钢结构的异性加工的条件来形成纽带的基础，然后利用钢构之间的缝隙，我们通过鳞片状处理转化为平面体系，这样极大的降低了中庭的降价，中庭的难度。如果我们是按照传统做法，要不做大量的曲面的材料加工，或者是传统的做法用三角型平面来拼接，如果那样的做法可能缺乏创新性了。 为了实现这样一个设计，我们运用了大量3D化手段，我们所有建筑外壳通过统一的逻辑和编程方式计算完成的，所有建筑的单元有统一的逻辑，但是尺寸都是不一样的。为了实现这样的概念，我们通过计算机的编程方案利用表格进行控制，现在整个幕墙已经安装50%了，基本上还是很理想的设计目标来实现的。我们为这样大样专门设计专门的节点，这个节点能够适应温度变形和施工误差，总体来说还是比较顺利的。 这样一个建筑在可持续性方面也有很多考虑，这个一个外壳是一个生态环保罩，可以降低对能源的依赖，可以减少内部建筑的耗能。这样一个造型跟街道有很良好的关系，可以风对街道的形成，创造很好的小气候的环境。这个建筑里面还有一个比较得意的地方，这个建筑是一个多功能的外壳，除了具有结构性以外，还有很强的装饰性，在装饰性之外还有两个绿色的功能，一个是遮阳的功能，这样一个概念可以把雨水百分之百收集到地面水池形成自我循环，降低对自来水的消耗。 数字模型的概念不但给我们造型提供了很好条件，其实在管线综合，在机电配合方面提供了很强大的支持。由于这样数字化手段对复杂性空间布置进行了很好的支持，也优化了对空间的依赖，通过这样的模式可以节约30%的空间是完全有可能的。 这是两个月以前的照片，这个建筑按照建筑师的蓝图完成了一大部分，现在主体的结构和玻璃幕墙基本完成了，接下来需要在精装修和室内方面做一些工作。这是从另外一个角度来看主体结构的情况，这是我们内部广场，内广场做了可以开启的活动顶棚，首先这回避计算面积的问题，这个广场大部分时间是不需要空调和加热的，只是在极端的情况下缝隙进行开合，来保证活动的需要。这是我们东侧环廊的效果，这些环廊结构已经完成，这是完全可以实现的。 这里面对建造商的一个宣传，这个建造商是中国最有实力的一个单位叫沪宁钢构，是一个江苏的企业，正是由于他提供这样强大的技术支持，使得我们的建筑能够达到很高的水平，这样一个效果也是我们业界所称赞的。这是内广场安装玻璃幕墙的角度，这些玻璃框已经装上了。 这是从室内往上看，现在整个钢结构在有序的逻辑控制下形成一些不可预见的结果，这些结果可能让建筑师想画都画不出来，但是通过参数化运作可以实现这样的效果。未来的灯光也考虑了，这是内透式的。 这个建筑经过各方的努力，不光是设计师，还有业主，包括我们建造商的合作达到了一个比较高的水准。这里面要感谢业主给我们这样的机会，因为这个业主十分信任中国的建筑师，并没有把这样建筑直接交给一个国外设计师来做。这个建筑也被作为北京市文化创意产业，朝阳区非常重要的样板给市领导汇报，这是刘琦去展台参观，他也很感兴趣。我们项目也被中国文化部选为公益文化交流展的核心参展项目，去罗马参加罗马公益文化双年展，这个展览正在展出，现在还没有闭幕，23日闭幕。这个展览的项目还是达到比较好的项目，国外朋友也十分关注这个项目。展出当时很多媒体都是以凤凰项目作为展览的图片来进行介绍的，可想而知这样一个项目在当地的影响。 前面是我介绍的大的情况，最后就数字化概念谈几点体会。一个是数字技术在我们建筑领域具有极大的发展潜力，也可能有的人很了解，有的人可能还没有关注，我个人认为数字技术将来在建筑设计领域会发生一些重大的革命，并不是因为数字技术一定要去建一些奇特的建筑，而是因为数字技术可以带来一种新的思想观念，能够使得我们建筑更加精准，更加可控和更加具有创新性，这是很重要的内容。当然数字技术里面还有很多新的机会，比如说水晶石已经成为一个跨国的公司，他就是因为过去十年中数字技术的发展。当BIM概念越来越成熟的时候，可能未来还会有很大的行业会出现，将来会有一个强大的数字技术的团队来参与跟建筑师的合作，谁要是有市场眼光，现在也可以投入这个当中。 这样一个工作还十分不成熟，还需要很多做很多工作。我们现在还没有完整的标准、规范，甚至对这样技术的了解的人也不多，需要我们有更多的人来参与项目工作，才能使得数字技术对我们建筑设计产生更大的帮助。 建筑技术数字技术虽然现在是一个很时髦的话题，但是和我们建筑的本体问题并不相矛盾。我们现在也有看到一些学生做方案的时候，往往会以夸张的造型为理由去抵触一些必要的基础性工作，认为这个建筑为了实现这个效果可以放弃功能，放弃质量，我认为这个是对数字技术的一种反面的理解，我们应该建立一个更加强大的建筑基础，我们有一个更加自信的建筑能力去利用数字技术，让数字技术和建筑设计达到一个完美的互动，这样才能真正正确的利用数字技术。 数字技术对中国建筑是一个巨大的机遇，过去十年中国建造业把一些先进的设计理念的促进下，我们创造了很多世界一流的建筑作品，这里面往往都是中国制造，而不是中国创造。随着数字技术在中国逐渐深入之后，我们应该有信心去迎接这样中国创造的时代。我的今天发言到此结束，谢谢大家。 |
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