簇群式建筑(Cluster Form Architecture)一般由多个形态相似的单元组合而成,是一种兼具单元化和多样化特征的建筑类型。由于单元类型相对有限,簇群式建筑的设计重点解决单元组合关系问题,比较适合采用计算性设计的方式进行形态生成。建...
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簇群式建筑(Cluster Form Architecture)一般由多个形态相似的单元组合而成,是一种兼具单元化和多样化特征的建筑类型。由于单元类型相对有限,簇群式建筑的设计重点解决单元组合关系问题,比较适合采用计算性设计的方式进行形态生成。建筑的群体布局(总图布局)问题在计算性设计领域已有一定探索,本文针对簇群式建筑单体,即由多个单元相互连接构成的一幢整体建筑进行研究,以簇群式建筑的单元组合布局形态为主要研究对象,基于形态解析和算法工具,探索形态的计算性生成设计方法。在形态构成系统解析的基础上,本文首先对簇群式建筑形态特征进行了定性分类和定量解析,提出了基于形态变化维度、单元组织秩序以及形态结构特征的形态特征分类方法,以及基于整体形状、疏密度、复杂度的形态特征量化指标,并就功能、空间组织等要素建立了形态关联影响机制。在此基础上,提出由“网-轴”和单元变换的形态操作体系,从计算性设计的角度建立了簇群式建筑形态的基本生成逻辑。进一步基于计算性设计工具,建立基于多智能体系统的形态生成模型和基于遗传算法的形态优化模型,初步构建了“生成-评价-优化”的计算性生成设计方法框架。通过网轴的约束以及智能体运行规则的设定,多智能体模型能够通过群体自组织生成符合要求的布局形态。形态优化部分,以形态、功能、结构三个维度的评价指标为目标对形态生成结果进行优化,通过单目标和多目标优化实验,探索了不同目标函数对簇群形态的影响。最后通过具体的簇群式树屋酒店建筑设计项目,本文验证了该生成设计方法在实践应用中的可行性。本文探索了不同单体体量对项目整体形态的影响,接着通过程序生成了一系列布局合理的簇群式建筑形态,并以此为基础进行形态深化设计。相关探索表明,本文所提出的计算性生成设计方法能够有效提升簇群式建筑形态设计的效率,可在概念方案设计阶段提供辅助作用。本研究通过形态的深入解析,提炼了簇群式建筑形态特征量化方法、形态关联要素和形态操作体系,并在此基础上建立多智能体生成模型以及形态量化评价体系和优化方法,初步实现了限定条件下的簇群式建筑形态生成。论文成果对于提升簇群式建筑设计效率、推动形态创新具有一定价值,也拓展了计算性建筑设计方法在三维空间布局问题中的应用。
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