数字建筑设计理论与方法

The combination between digital technology and architectural design results in the revolution of architectural design in concept and thinking, process and method, tool and application, which makes architectural design develop along more scientific direction. But now there is little research on systematical theory and method of digital architecture design. The research proposal consists of 6 sub-topics including Complex Science, Philosophy, Digital Tectonics, Digital Generating Method, Digital Tools, and Application in building industry. As a result, the research project will elaborate the theory and method of digital architecture design in the aspects of design principle and concept, form-generating theory and method, software-using and developing, digital design application in building industry and so on. It could provide fundamental reference for other researches on the same topics, and also could promote traditional architecture design developing in the digital age.

数字技术与建筑设计的结合导致建筑设计在设计思想与观念、设计过程与方法、设计工具与应用等方面正发生深刻的变化，它促使建筑设计向着更科学化的方向发展，但是，目前缺少系统及深入的数字建筑设计理论及方法研究。本课题将首先从复杂系统科学、哲学思想基础、数字建构理论、数字建构方法、工具使用与开发、建筑产业应用等6个分专题进行数字设计的科学规律、设计观念、生形理论、生形方法、软件工具、设计应用等课题研究，在此基础上，系统阐述数字建筑设计理论与方法。一方面，它可为数字建筑设计的各研究分支奠定系统的研究基础；另一方面，它也将为传统建筑设计在数字时代的更新提供理论与方法依据。

建筑的数字建造乃至智能建造要求建筑设计也采用数字设计的方法，数字技术与建筑设计的结合，产生了数字建筑设计，本项目研究致力于创建数字建筑设计理论与方法。本项目研究内容包括六个方面并取得相应成果。. 1.本项目阐述了6种复杂性科学理论（自组织理论、涌现理论、集群智能、复杂网络理论、混沌动力学理论、优化理论）如何用于数字建筑设计，为数字建筑设计奠定了复杂性科学基础，同时揭示了科学理论-算法模型-设计生成三者之间的联系规律；. 2. 通过褶子、游牧、过程、生成等哲学思想的研究，提出了“以褶子构成物质的原理来进行建筑设计”、将作为“结果”的设计转化为作为“过程”及“生成”的设计等数字建筑设计观；. 3.构筑了数字建筑设计的理论，包括数字图解设计理论、数字建构思想与方法、复杂形态系统概念等，揭示了数字建筑设计的规律；. 4.确立了数字建筑设计的方法，包括参数化数字设计方法、算法生形的操作手段等，阐述了上述方法的过程及要点；. 5.在综述约近50种数字设计软件的特点及应用基础上，自主研发了设计算法程序及数字设计软件，包括基于30个生物形态原型的算法与编程（已出版专著）、MAMBA 软件的开发、PHYSAREALM 插件的开发（已在Rhino平台提供免费下载）等；. 6.进行了贯穿数字建筑产业过程的系统设计方法探索，包括数字建筑设计与建造过程中控制误差的系统方法的研究，提出了数字建筑设计建造精度控制的理论模型，以及 “数字链”系统方法，阐述了“数字链”系统的各个步骤及其连续性特征，对于实际工程的设计和建造具有重要参考价值。基于上述方法的实验项目包括深化KUKA机械手臂PLC驱动程序、编写PLC代码的Java自生成程包；机器臂自动砌筑系统的研发、并运用于武家庄砖艺迷宫花园砌筑；机器臂3D打印混凝土建造体系的开发，并完成世界最大规模混凝土3D打印步行桥项目、肯尼亚低收入住宅的实际打印建造等。. 本项目研究成果已出版专著《数字建筑设计理论与方法》，初步建立了数字建筑设计的理论与方法体系。.