天津市建筑设计院 天津 300074
摘要：非线性的建筑形体在如今的设计市场越来越广泛，为了更好地完成这类建筑的施工图设计，需要提前将建筑、结构、幕墙等专业在模型中进行结合，这就需要利用参数化来实现在结合过程中需要的对建筑形体的调整与修改，从而极大地节约设计与沟通的时间，并尝试验证更多的设计可能性。参数化设计将设计的核心变为对设计规则的建立，它一边连接着建筑师,另一边连接着建筑形体表现, 建筑形体通过规则与建筑师和建筑师的思想连接在一起,建筑形式的意义被明确化了。针对这种设计思路进行研究与实践，以期对这类设计提供可供借鉴的参考。
关键词：非线性 参数化
参数化设计是以所有设计过程中的可变因素为建筑设计的前提加以考虑，以物质形态为具体方式，来思考解决问题的角度，找到参数之间的关系，用编程软件来完成参数化模型的构建的方法。
本文针对非线性建筑方案如何以参数化的思路进行施工图的设计与落实，总结应对复杂建筑形体的参数化设计经验,提出自下而上的从元素到整体的复杂形体衍生的设计方法,体会参数化设计的多元性与包容性。同时，运用犀牛Grasshopper参数化平台,以设计实践为基础 ,来更好地对参数化设计与在此过程中相关专业的结合模式进行研究、探索与实践，总结出基本的设计流程与关键控制点来为以后的设计提供借鉴。
本文创新点主要包括以下几个方面：
1）对非线性非参数化形体方案到非线性参数化形体的转变过程，进行梳理与总结，为参数化的设计提供思路；
2）对参数化形体的施工图设计流程进行总结，展现在此过程中建筑、结构、幕墙专业的结合状况以及相互之间的影响关系；
3）以竞技馆和挑战馆为实例，验证总结上述的设计思路，增加课题的可实践性和可操作性。
以某场馆为例进行研究分析。建筑原始方案模型是Maya格式，形体流畅多变，表现出了极大的张力与有机态，但是缺乏对于建筑落地实施的全面思考，对于这个模型，我们首先是将他用rhino还原出来，在此基础上建筑先行进行参数化研究与控制，参数的选取综合考虑甲方、原方案形态、结构、内部设施、空间高度、视线、幕墙等多方面技术需求，进行多轮尝试最终确定。在建筑参数化方案基本确定后，结构专业与幕墙专业介入，对参数化方案进行深化设计，对前一步的参数化思路进行验证与优化完善，同时推进本专业的完善设计。
基于对rhino中基础控制面的解释与理解，对原始方案模型的曲面进行拆解与拟合生成，最大程度保留曲面形态特征。
原始方案的建筑形体可以拆解为三大部分——屋顶与幕墙及檐下三部分。对原始模型的屋顶、檐下及幕墙部分的网格走向进行分析对比，经过多次rhino建模模拟，基本确定原始模型的建模逻辑是首先生成屋面，再生成檐口，最后生成幕墙。
1、屋顶
1）形态分析：屋顶最突出的特点包括几个方面：屋面可以拆解为左前右和中间主屋面总共4各部分，这是屋面最初的构成结构与衔接方式；屋面外边缘的起伏波浪式，并且这种波浪有一种向前推的动感，这种动感从前到后逐渐消退，同时波浪的平面振幅和竖向振幅也具有从前到后逐渐变小的趋势；主屋面左右两侧为直线态，短向的起伏趋势追随前屋面的起伏，由前致后振幅减小，长向上中部高，两侧低，尾部成水平态；前屋面与中屋面顺滑连接，左右屋面与中屋面直线相交；天窗是一种点干扰模式，中心大，边缘小，均匀分散。
平面上，两侧波浪的波峰波谷近似位于两条不平行斜直线上，前侧波浪波峰波谷位于两个同心圆上。两侧波峰波谷截面近似平行，截面线长度变化均匀。主屋面与前屋面的波峰（屋脊线）波谷截面线如图，以直线态均匀发展，在建筑前部均匀分散。
竖向上，两侧波峰波谷基本分布在两条不平行的斜直线上。主屋面的屋脊线在中部和前部高起，流畅舒展。从剖面上，可见，左右屋面的截面基本为直线，中部屋面起伏变化，并振幅由前致后逐步减小，最后归零。
2) 特征曲线：波浪线，波峰辟谷截面线，尾部曲线
2、檐下
1）形态分析：檐口的形式从纵横剖面上可以看到是一种折面形式，折面由三根空间曲线生成。平面上，三根曲线保存了波浪形态的特点，并且曲线间距具有均匀的收缩变化。竖向上没有固定的高低关系，会随着屋面的波浪在高度上进行变化。
2）特征曲线：三根空间曲线
3、幕墙
1）形态分析：对原始模型进行横纵两个方向进行剖切，在剖面上发现幕墙呈现锯齿形态，将最上层玻璃的上边缘线与最下层玻璃的下边缘连接成线，飘带的根部都在这根直线上，因此将此直线所在的空间曲面作为幕墙的基础控制面，在此基础上确定飘带的空间位置，依据飘带截面生成飘带，再根据飘带和玻璃幕墙的相对位置关系生成玻璃幕墙。
2）特征曲线：基础控制面的上下空间曲线，飘带截面形状
参数的选取需要综合考虑两个方面，首先是对建筑特征曲线的形态控制，比如曲线的端点、控制点的参数控制，其次就是对甲方、建筑、幕墙、结构设计上的需求，以竞技馆为例，除了对于特征曲线的控制参数设置外，还设置了一下设计参数：
1.建筑主屋面空间的开间与进深参数——控制建筑规模的主要参数
2.建筑高度参数——后期需要根据结构高度、屋面构造厚度以及室内游乐设施的位置与高度对建筑的高度进行调整
3.首层视线控制参数——首层的飘带需要控制在在2米以上的位置，以保证室内外视线沟通
模型的建立逻辑如下：
1.屋面的生成
以特征曲线的形态控制参数和设计参数进行主屋面和左、前、右屋面的生成：
平面上，依据开间进深确定主屋面的尺度，同时也生成了主屋面的左右控制曲线；设置曲线弧度，生成尾部曲线；设置主屋面波峰波谷参考定位线；设置曲线控制点生成主屋面前端曲线形态；设定圆心，半径及角度，得到前屋面的波峰波谷点；由设置主屋面波峰波谷参考定位线与前屋面的波峰波谷点生成主屋面波峰波谷特征曲线；设置两侧屋面的波峰波谷截面线角度、长度及长度变化趋势，得到波浪线的每个转折点。
竖向上，设置波浪线的波峰波谷最高点和最低点，连接各转折点生成空间波浪线；设置主屋面波峰波谷的高度参数及曲线变化趋势，得到主屋面和前端屋面。
2.檐口的生成
提取左前右和主屋面的结构线作为檐口内边线的平面形态，并且设置与屋面完成面的垂直距离生成檐口内边线；依据檐口内边线和屋面波浪线，得到平均曲线，继承平均曲线的平面形态再次设置与屋面完成面的垂直距离生成檐口转折处的特征控制线，利用控制线生成檐口曲面。
3.幕墙的生成
利用檐口内曲线，设置建筑高度、平面投影内偏距离得到幕墙基础控制面的下边缘曲线，上下放样生成基础控制面。在基础控制面上设置飘带个数参数，提取结构线作为飘带定位线；在入口处利用sin曲线对飘带定位线进行干扰，生成最终的飘带定位线；依据飘带截面尺寸与形态及在法平面的旋转角度生成各层飘带；提取飘带边线，设置各层偏移距离逐层生成玻璃幕墙。
本问主要研究针对非线性建筑方案如何以参数化的思路进行施工图的设计与落实，总结应对复杂建筑形体的参数化设计经验，总结出基本的设计流程与关键控制点来为以后的设计提供借鉴。
参考文献：
[1]王超辉 参数化设计在方案技术设计阶段的应用——以辽东湾大剧院设计为例 沈阳建筑大学硕士论文
[2]奥京 基于几何逻辑的复杂建筑形态控制 清华大学硕士论文
[3]王美伦 参数化设计在复杂形态建筑结构设计中的应用 北京建筑大学硕士论文
[4]黄越 初探参数化设计在复杂形体建筑工程中的应用 清华大学硕士论文