参数化设计(参数化设计案例)
大家好!今天让创意岭的小编来大家介绍下关于参数化设计的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
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本文目录:
一、参数化设计的历史现状
参数化设计是在变量化设计思想产生以后出现的,要了解参数化设计的历史必须追溯变量化设计的由来。变量化设计一词是美国麻省理工学院Gossard教授提出的,他采用非线性约束方程组的联立求解,设定初值后用牛顿迭代法精化,这种方法的最大优点在于通用性强,约束方程的内容不限,除了几何约束以外还可以引入力学、运动学、动力学等关系,但其存在一个不可逾越的障碍:非线性方程组的行秩有可能不等于列秩,从而导致方程组无解(需要说明的是:在将来这个障碍可能随着数学方法的改进而消失)。这种方法过早地把几何约束映射为代数方程组,使问题求解的规模和速度难以得到有效控制。英国剑桥大学Johnson从1990年起着手研究机械结构的功能建模时同样联立求解一组线性方程组,从多个可行解中寻求最优解。所不同的是,他尝试了遗传算法和模拟退火算法,认为后者的效果更好。
Gossard的倡导在当时CAD界并未引起重视,直到1987年底PARAMETRIC-TECHNOLOGY公司推出了以参数化、变最化、特征设计为基础的新一代实体造型软件PRO/ENGINEER后,CAD界才真正认识到变量化设计的真正威力,纷纷仿效。变量设计成了新的CAD标准。同年,从麻省理工学院毕业的几位博士创办了Premise公司,认真实现Gossard的理论思想,形成了微机和Windows环境下的商品软件,称作DesignView。1989年秋进入市场,随后CV公司吸收了DesignView,成为CV的系列产品。80年代初,针对CAD/CAM集成的需要,人们开始了对特征和特征造型的研究。由于各种特征是从具体应用中抽象、总结出来的,有先天的家族性,所以参数化设计是特征应用的一个重要前提。80年代中后期,PARAMETRICTECHNOLOGY和SDRC等公司都开发出了以特征为对象的特征造型系统(PRO/ENGINEER和I-DEAS)。这些系统都能在一定范围内实现对特征的参数设计。
SDRC公司在1991年,其I-DEAS第六版的DRAFT模块中提出了一项新的交互作用技术:“动态导航技术”,该技术利用从工程制图标准抽象出来的规则预测下一步操作的可能,大大方便了操作。动态导航技术和参数化技术己成为大多数CAD系统的主要功能和目标。在现有的三维CAD系统中,他们大致是这样实现的:利用动态导航技术或其它草图技术迅速生成用以构造三维特征的二维轮廓(PROFILE),这个轮廓准确的位置和尺寸都不必在草图输入时给出,而可以在以后的参数设计过程中得到。再利用系统的拉深或回转等其它手段来生成三维特征。有了这个基础,再加上一棵记录造型过程的CSG树,就可完成对最后模型的“参数”设计。但值得强调的是,这里的参数并不是最后模型的设计参数,而是完成造型过程的造型参数。
正是由于三维参数化特征造型系统的设计参数和造型参数有很大的不同,虽然很多系统都声称是全双向可逆(FULLYBIDIRECTION)的,但实际上它们通过投影直接生成的二维图距离最终的工程图纸要求还差得很远。特别是尺寸标注,它可以通过投影控制特征参数在二维图形上的投影,但却无法对最终工程图的尺寸进行真正的参数设计。在三维CAD系统中,动态导航仅被用来生成二维轮廓。这里论述的参数设计也主要是针对这个二维轮廓进行的。由于这个二维轮廓只是用来生成三维特征,它远比我们在二维CAD系统中要处理的工程图简单得多。
显然,要实现对二维工程图的参数化设计/绘图工作从一定意义上讲比在三维环境下更为困难。许多CAD工作者围绕如何将概念设计和参数设计引进传统的二维CAD系统进行了大量的研究。
二、参数化设计与数字化设计有什么区别?
参数化设计”这个说法比较早,后来被人用烂了,丧失了装逼的功效,其次计算机技术和工业数控制造技术进一步渗透建筑及相关学科后,人们发现这东西还真挺好使的,于是就用它们做了些逼格高的项目,改了个新名字叫“数字化设计”。我觉得大体上没有差别,可能“数字化设计”涵盖的范围稍稍大于“参数化设计”,毕竟这些先进技术还是渗透的更多了,能分析的数据更多了、分析数据的能力更大了、能落地建造出来的能力也提升了,所以数字化设计>参数化设计。关于“数字化”,2015年8月的时候还有好多在这个领域的先锋大师聚在一起开会,提出了“数字化2.0”的口号,定义以前的阶段(也就是称为“参数化设计”的那些日子)是“数字化1.0”,认为“1.0时代”是更多关注于形式的,就是在电脑里面做出好漂亮的模型,但是不一定有能力建出来,而“2.0时代”就是关注建造的,关注“物质性”的,关注“性能”的,要想办法把东西造出来,而且要环保。他们在大力吹鼓3D打印技术和机械臂数控技术的同时,还在研究新型的建造材料。其实您可以从这个事件看出来,那些先锋自己还在定义自己在干什么,所以不管是参数化还是数字化,这种新生的玩意儿目前还真不好怎么定义。15年12月的武汉设计双联展中开了一个参数化论坛会,有几位演讲者介绍自己的参数化项目是用GH做了表皮,然后REVIT做了建筑分析和之后的施工图。建筑还是建筑、设计还是设计,就是加入了些新的、电脑方面的技术在各个方面上方便自己做项目。
三、建筑参数化设计的简介
该方法的核心思想是,把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量,通过改变函数,或者说改变算法,人们能够获得不同的建筑设计方案,简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。标准的英语表达是:Parametric Design is designing by numbers.(Prof.Herr from ShenZhen University)
耳熟能详的各种建模软件如sketchup、犀牛、Bonzai3d、3dmax 和计算机辅助工具revit 、archicad 这些所谓的BIM,都属于“参数化辅助设计”的范畴,即使用某种工具改善工作流程的工具;这些虽能提高协同效率、减少错误、或实现较为复杂的建筑形体,但却不是真正的参数化设计。真正的参数化设计是一个选择参数建立程序、将建筑设计问题转变为逻辑推理问题的方法,它用理性思维替代主观想象进行设计,它将设计师的工作从“个性挥洒”推向“有据可依”;它使人重新认识设计的规则,并大大提高运算量;它与建筑形态的美学结果无关,转而探讨思考推理的过程。
建筑包括“功能”和“形式”两个大的领域。功能之间的相互作用,国内研究得很多。本科生大概都读过彭一刚写的《建筑空间组合论》。这种建筑空间的组合,实质上是 “功能空间”的组合,蕴含着一定的逻辑关系。如果从参数化设计的角度来看,这就已经具备可操作性了。我们可以把一个一个的功能空间定义出来,再把它们之间的逻辑关系定义出来,那么,在符合逻辑关系的条件下,功能空间有多少种组合方法?通过各种参数化设计的软件,我们能够得到许多种答案。但这还没完。
Parametric Design can provide us a lot of shapes, but you still need to choose from them.参数化设计可以给你提供许多种复合条件的形式,接下去,你必须进行选择。要么人工选择,要么就再增加新的参数进去,从而逐渐推导出所有条件都满足的那个形式。
说到形式,建筑设计领域还涉及的一个美学的问题。美学问题一方面涉及到传统,另一方面涉及到个人的主观感受,是很难“参数化”的。而参数化设计的终极目标是全要素参数化,坚持朝这个方向努力。
国内的建筑项目,绝大部分遵循先功能后形式的思路,也就是“形式追随功能”的思路,建筑的格局都定了,最后装点一下门面。建筑设计院就像一个个自动售货机,你把建筑用地的条件图和设计费塞进去,它自动吐出来建筑方案。因为容积率等技术经济指标是政府和开发商都已经定好了的,满足了日照标准之后,建筑方案只有很少的几种可能性。不同设计院给出的方案大同小异。如果你拿一本介绍楼盘的书来看,就有这个体会。在容积率和日照条件控制下的参数化设计,就是这个样子。
当然,这是一种病态,是低水平的参数化。参数化设计的根本目的在于,用新的软件工程方法来延伸人的思维,让我们有更多的选择的可能。参数化设计的前景之所以被看好,就是因为,所有的变量都是有变化范围的。如果设计师判断,建筑方案哪里有点不舒服,那么他不是直接去修改方案,而是去调节参数。经过新一轮的计算,建筑方案会取得改善。这就触及到建筑空间的生成的较为本质性的问题了。
在实际工程的应用中,能见得到的案例,基本上是用参数化软件来做建筑立面。但是经常遇到的问题是,控制得不够精细,弄得大面上看着马马虎虎,细节总有违背常理之处。这主要是由于软件不熟造成的吧。随着时间推移,逐渐会改善。我认为在城市规划、区域规划等领域,参数化设计可能更有发挥的空间。
四、参数化设计CAD绘图功能
参数化设计CAD绘图实用功能推荐
最近发布的中望CAD建筑版2017,具备了丰富而强大的智能参数化设计功能,能够大幅度简化设计师绘图操作步骤,例如建筑设计中常遇到的修改某一规格的数量众多的墙体或柱子、手动修改已标注的坐标,等等,通过参数化设计即可快速完成。
中望CAD建筑版2017的智能参数化设计功能在工程设计绘图全过程中都可以应用体现到,概括起来有以下四大点:
一、过滤选择
中望CAD建筑版2017的过滤选择,是指用于相同性质的图元的批量选择和快速选择。设计师进行过滤选择时,需先选择过滤参考的图元对象,然后再选择其它符合参考对象过滤条件的图形;而在复杂的图形中筛选同类对象,则可建立需要批量操作的选择集,如下图所示。
过滤选择的优点在于可以将对象参数化,设计师通过参数调节,可以批量修改筛选对象,从而大大节省处理复杂图纸的`时间。
二、动态标注
中望CAD建筑版2017的智能参数功能的另一体现是动态标注。比如,设计师在标好0标高之后,打开动态标注,通过直接阵列或复制即可完成对其他层高的标注,而不需要进行手动修改,更加方便快捷。
三、建筑模型管理
值得一提的是,中望CAD建筑版2017绘制的二维对象包含了完整的三维视图信息,设计师在完成二维的楼层平面图绘制后,通过智能参数的建筑模型管理,可以实时生成三维效果对图纸进行查看,如下图所示。
四、在位编辑
中望CAD建筑版2017在位编辑的智能参数,主要体现在轴号编辑、表格编辑和文字编辑三个方面。设计师在轴号编辑里修改某一轴号,后续轴号会进行自动更新。另外,在表格编辑中,设计师可以执行单元格合并、自动求和、自动排序等多种操作,极大地提高了工作效率。
而在进行文字编辑时,由于大量建筑说明的内容具有相似性,设计师有时需要进行个别数字的修改。这种情况下,设计师就可以使用文字模板,将需改动的地方进行标识,以便日后修改。更重要的是,在进行文字编辑时,设计师不仅可以选中一系列对象,将文字改成上标或者下标,也可以通过设置文字变量和变量维护,对设置好的文字变量进行批量修改,既方便又快捷。
小结:建筑设计中,由于图纸对象数量众多,设计师对软件修改图纸的便捷性要求非常高,而中望CAD建筑版2017很好地满足了设计师的这一需求:设计师可以对绘制好的二维平面图,进行实时查看三维效果图。更重要的是,软件还通过智能参数设计的一系列命令,有效帮助设计师简化繁琐的修改工作,极大地提高了设计效率,让绘图更加高效,更便捷。
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