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摘 要：数字化作为万物互联的核心，席卷了各行各业，建筑业也不例外，借助数字力量来解决日益复杂的居住问题，是未来社区的建设的一个方向。本文以改建未来社区为载体，通过参数化的软件算法来进行建筑设计与建模计算，从而生成离散化的未来社区，展现了建a筑的多种可能性，也为建筑设计的发展提供了一种前沿的道路与方法。

关键词：参数化；离散化；未来社区；建筑算法

一、关于“参数化未来社区”与建筑离散化的研究

在建筑设计中，参数化被广泛运用于建筑建模、建筑数据分析、建筑空间分析等方面。参数化、数字化与建筑的结合，为住宅类建筑迈入未来时代提供了新模式。社区是城市的基本单位，利用参数化、大数据、云计算、人工智能、互联网等数字信息技术是打造未来住宅社区的途径。这在一定程度上能解决包括住房紧张、交通堵塞、环境污染等现代城市问题。它用基本构件单元组合为中心，能对未来住宅从设计带来一个更加前沿的设计手法，从而实现了一种或多种的复杂科学的自组织、自连接的概念。参数化的建筑是基于软件编程形成自动建模，可以根据固定命令或者底层逻辑按照规则自动的生成模型，调整不同的参数，从而形成建筑外观不断地变化。目前参数化的技术已经相对成熟，结合CNC与机械臂的3D打印，能更好的节省人力与物力的投入。同样也广泛运用于游戏建筑建模，装置建模等领域。

建筑离散化作为数字建筑的新兴概念，它用基本构件单元组合为中心，为未来住宅带来一个更加前沿的设计手法，从而实现了一种或多种复杂科学的自组织、自连接的概念。建筑的离散化生成是基于离散化的条件下，一个建筑由多个模数组成，它们之间能保证自身个体的独立性，也能保证相互的连接性。在已有的条件因素与连接规则中，不断地自我计算调整，最终得出成果。离散化与模块化建筑，作为新的建筑学范式，不仅指向了重复性预制单元的产业链，同时也带来了新的设计方法和哲学理念，即离散性的设计方法。离散作为一种新兴的设计手法，与传统的从宏观分析到微观细节落实的自上而下的设计流程不同，它从通用性重复单元设计出发，研究单元之间的自由组合关系，以实现某种复杂科学的自组织、涌现的理念。离散化的计算设计可分为单元设计以及组合逻辑设计，通过学习算法生成，机器学习等相关知识，结合场地和设计任务，寻找属于自己的建筑单元组合逻辑和建筑设计自动化方法。设计师通过对现在工业设计流程的质疑，发起优化挑战，在这过程中，知识通常被迁移到更大的设计语境中。离散化建筑的优势在于一切能与数字结合，实现从设计到制造的全自动。设计过程中，加入多种影响因子：日照、人流、通风、声音等，可以在规定的要求计算出建筑排列的最优解。并且离散建筑还具有可移动、周期短、多元性等优势，在预设的建筑单中，可以区分不同的功能单元，根据不同场景，不同需求进行计算连接方式，从而实现不同的组合。离散建筑还可以将建筑拆分成不同零件，如楼板楼梯等，前期进行生产加工，后期在现场完成安装。有专家指出：离散主义能将建筑从定性的文化项目的桎梏中提升到可大规模获取和再现的层次。

围绕数字城市、立体城市和智慧城市，并且基于互联网、物联网、人工智能、新能源、新型建筑等技术手段，提升社区在公共服务供给、安防、建筑能源、交通等方面服务水平，也可以通过建立社区服务云平台提升服务便捷性。以 “生态＋创新＋科技＋人本” 的永恒魅力，实现城市生产、生活的有机更新迭代。在城市中将模块以更离散的方式所分布，展示了未来城市的设计可能。

二、建筑参数化的离散算法的设计尝试

设计选地是杭州市西湖区骆家庄，是杭州著名的城中村，面对“农村城市化，城市现代化”的环境下，建筑也应该能做到现代化，原骆家庄社区已经过于老旧与落后，社区内基础设施缺少，建筑老化，道路杂乱，公共空间和活动社交空间缺乏，已经影响居民们的正常生活，无法满足很多需求，已经影响居民们的正常生活。提供社区交流的能够容纳不同群体的公共空间，是目前急需解决的问题，即提供老人、儿童、残疾人使用的更加人性化的公共空间来重新创造骆家庄社区的内在活力，营造出功能多元、结构合理、智能管理、生态低碳的未来社区空间。骆家庄社区作为杭州老旧城中村的代表，建筑、景观、规划等问题复杂繁多，重新改建是最优的方法。

在数字化与万物互联的时代中，数字化的建筑作为建筑发展的方向之一，可以为社区带来不一样的活力。使用参数化的离散算法为骆家庄社区生成一个全新的空间，解决居住，社交，休闲等需求，如何更好的结合数字化，智能化以及排列空间组合，功能分布，才能打造出一个全新的未来社区。本设计将建筑设计结合它们，以未来社区理念为载体，参数化离散化作为核心手法。希望打造一个多种空间与数字结合的时空共生社区，打破传统建筑设计方式和布局方式，为建筑带来数字赋能。

（一）项目设计过程

设计打破中国传统社区模式，告别固定的建筑形态，将排列统一的“方盒子建筑”变成一个个到处分布的模块空间。使用前沿的多学科交叉，涉及软件工程与视觉传达，以未来社区作为载体，将多学科的技术融入建筑。“时空共生”是本设计的理念，社区把握人本化、生态化、数字化的三大关键点，打破常规邻里分界，营造更便利，更舒适的生活体验，实现年轻人和老年人共生，过去的邻里关系与未来生活服务共生，现实居住空间与线上社区互联的共生。

离散建筑的核心是确定条件已经影响因素，根据骆家庄现状，把握人群需求以及未来社区的要点，利用现代化的计算手法合理的达成每一个因素，也规避掉许多原有的问题。使社区不会像传统社区的建筑分布，有着严格的结构层次的划分，而是变得更加开放，自由与多适应性。未来社区作为建筑数字化的一个载体，设计也要关注到使用者上，而不是盲目追求技术改变，却忽略了人们对建筑的基本使用。

在多个空间单元的设计中，每一个单体空间的内部设计，不仅满足人们的居住和使用需求，并且将未来社区理论中的多个创新想法结合到设计中，利用多种现代化技术的结合使设计更加的丰富。首先，在单个建筑单元的设计，包含了居住空间、公共空间、交通组件、社交空间、餐饮空间、商业空间、办公空间等。基本建筑单元把握单体尺度的统一，以标准单元的整倍数增大或缩小，保证最后组合后建筑保持一个尺寸范围。其次是算法的构建，受多个因素影响，如交通流线、人流划分、社交空间分布等，这些作为算法的底层规则因素，可以控制建筑单元的排列组合方式。

1、算法编写：

算法基于薛定谔的猫理论产出的波函数坍缩与马尔可夫链函数和概率论，这些理论带来了三维波函数算法。目前广泛运用于游戏地图和虚拟建筑生成中将每个建筑单元设定成模块，编写固定连接规则，在固定的空间中，将自动将组件排列组合，从而生成建筑群。

2、平面设计

设计出多个基本模块的平面图，包括一室、二室、三室住宅，以及休闲运动餐饮的公共空间。

3、算法测试

算法作为本设计的核心，算法的搭建是最关键的。首先搭建各个模块连接的算法，将不同空间类型的模块区分，利用Grasshopper的WFC算法进行模块连接。

再将每层楼板取出，设置出支撑柱与交通阶梯，利用WASP算法进行不规则模块的串联。 从而生成除了两套模型，在后期进行合并替换，以及适当调整，基本的离散框架便搭建完毕。

4、模块室内设计

将各个模块的功能进行区分和内部细化，分成三类：起居用房，商业配套，文体娱乐。首先将传统的一体住宅拆封成各个单元：餐厅、厨房、客厅、 卧室、书房。然后设置商业配套：餐厅、超市、诊所等，其次是文体娱乐类：公共办公室、健身房、展厅、音乐房。

5、空间推演

基于算法的连接后，整理归纳出各种模块的空间类型：单人住宅、多人住宅、公共空间、商业用房等。空间布局中注意各种空间的和分布，使得平均每十户左右住宅能能拥有到公共活动空间。然后将计算出的结果继续扩大至基地用地面积左右，手动调整部分区域，将一层置入更多的公共活动空间与社交区域和配套空间。将计算出的结果进行一些局部替换，将设计好的模块替换到计算的结果中 ，并进行环境的细化。

建筑立面分别有落地窗，推拉玻璃门与格栅等形式，造型丰富美观，根据不同人群不同需求所定制。

9、露台与遮阳分析

根据不同模块进行不同设计，营造出不同空间（见图3.13）。并且在不同的模块进行多种遮阳的设计，藤类植物在夏季能提供下方阴凉环境，冬天掉落又能让阳光照入。柔软的遮光棚，可以手动调节，对应不同的天气、温度、湿度。木质格栅可用于室内和室外通透性，控制隐私，阳光，风和视野。木窗作为防水面板，可以手动打开或关闭，以控制阳光、风和视野。

设计从人们的感受出发，发掘居民对不同空间的需求，从而设计每个建筑单元，兼顾各项因素的影响，使用算法连接各个单元。结合线上交互系统，不仅是现实的建筑感受，也兼顾当前群众对线上服务的使用，一切基于数字化。引导多样的建筑手法的发展，以及建筑与多学科交叉的可能性。

如今互联网和数字化已经完全覆盖了人们的生活，万物互联的理念被提出后，大量传统产业开始往线上经济转型，而建筑也不例外。毫无疑问，技术的进步是建筑设计进步的最主要的动力。同样，现在的设计师也在不断研究借用计算机等领域的技术成果，不断开拓建筑的语言，使得建筑的形态组合呈现更加自由，国外大量院开设虚拟建筑设计与参数建筑设计课题，并且全球涌现了一大批与此概念相关的建筑科技公司，着力打造从设计到制造全自动的房屋系统，因此离散化建筑的市场前景极为广阔。而作为载体的未来社区，浙江省也有政策上的大力支持，人本化、生态化、数字化作为核心，与参数设计完美契合。因此本设计具有充足的创新性和前瞻性，在未来的发展中也有许多能进步的空间。

离散化建筑建造和组装在使施工方面能更加的方便与快速，同事业降低了资本的投入，可以面向更大的建筑市场。住宅同样可以更快地被组装、拆卸和改造，这反过来对现有的住宅模式、家庭形式又有了很大的改变。此外，建筑单元可以拆卸和不断循环利用的属性也同样具有重要的生态意义。

当下的建筑行业渐渐被人们称为没落行业，但人们离不开建筑，建筑行业的发展不禁令人深思，传统的设计模式让建筑师墨守成规，但是在数字化浪潮的冲击下，也应该做出相应的改变才能跟上时代的步伐，我认为建筑也该如此。目前中国发展飞速，农村城市化与城市现代化成为必经的道路，离散参数化的建筑设计不仅能大大提高设计的效率，也能简化制造的过程，目前已经可以被用于灾后重建和人群安置，继续研究探索，我相信这类建筑能逐渐走进人们的生活中，人们也能慢慢接受它们。

离散主义的建筑设计模式能给设计师提供了很好的方法论与设计方向的引导，即使目前离散化的建筑模式在中国没有充足的建筑技术或者是资金能支持，但如今的建筑师和建筑学者可以尝试思考与研究如何把这种新兴起的设计方法逐渐应用到中国特色的建筑上面。参数化离散建筑是目前诸多名校与设计事务所的研究方向，具有十分高的前瞻性，并且能为杭州乃至全国未来社区的建设提供更多的方向选择。利用离散的重复单元可以进行大规模预制的特点将其与自动化建造相结合，创造可用机械臂等技术自动生产的不同形态、材料的构件作为单元，从建造、运输、人工等方面极大的降低了建筑成本，乃至衍生出自建社区、共生住房合作社等去资本主义的城市住房新业态，将建筑的影响以小见大的投射到社会层面。

参考文献：

[1]沈文.“参数化主义”的崛起——新建筑时代的到来[J]. 2010（08）.

[2]严一凯.建筑的离散化生成[J].住宅科技.2022，42（08）.

[3]刘雪婷.集合住宅的“集约化”与“离散化”辨析[J].城市建筑.2011，18（04）.