清華大學建筑學院非線性studio建筑作品介紹

清華大學建筑學院非線性studio建筑作品介紹第1頁/共64頁適配吳一凡李倩怡受德勒茲“游牧”哲學思想的啟發(fā)，嘗試在設計過程中擺脫形式與功能的非相互制約關系，認為功能、形式自成體系，處于多態(tài)、游牧的狀態(tài)。建筑的誕生是適配的結(jié)果，即在計算機內(nèi)找到形式與功能的最優(yōu)組合。如海洋生物般的形式并非來自生物界，而是由數(shù)學公式描述的高維空間流形向三維投影得出。這一抽象機器使得建筑師能夠通過選擇數(shù)學模型和參數(shù)化控制，獲得具有復雜空間形態(tài)的無限多樣的原型，大大豐富了建筑設計語匯。另一方面，預先設定的建筑功能獨立于原型而存在，其空間布局也存在多種可能性。在形式和功能在計算機內(nèi)的適配過程中，原型被篩選和變形，得出符合需求的建筑形體。設計中用于生成原型的高維流形向三維空間的投影，以及生成建筑功能氣泡圖的計算機程序都具有數(shù)字圖解的性質(zhì)，它們分別針對設計問題的不同方面，因而獲得了更大的自由度。最終的適配過程則利用計算機強大的運算能力使二者獲得統(tǒng)一。第2頁/共64頁第3頁/共64頁基于運動心理磁場的非線性建筑生成方法研究劉哲何帆奧運賽場周圍人員密集，處于過飽和的狀態(tài)。設計的目的便是如何在這種狀態(tài)下更高效的提供服務。整個找形過程是一系列模擬和分析，通過MEL語言編程在Maya中實現(xiàn)。找形過程由以下步驟組成：1.以擬建信息亭中心為圓心，設定半徑為20米的圓形場地作為建筑的影響范圍，并在此范圍內(nèi)使用隨機函數(shù)生成點陣，以代表在不同場地條件下人群各種可能分布。2.確定三個入口的方位，以使通過每個入口的進入的人數(shù)相同，并由此確定大屏幕位置。3.使用多代理系統(tǒng)（Multi-AgentSystem,MAS）的智能方法，以代理（Agent）代表人和信息源，模擬人群的運動。這里的多代理系統(tǒng)中借用了靜電場中電荷相互作用的模型來描述場地上的各種力：廣場上的人們?nèi)缤姾桑ハ嗯懦庖员３诌m當距離，與此同時他們又受到如負電荷的信息源的吸引而向其運動。用MEL腳本語言編寫的多代理系統(tǒng)程序模擬了人們從四面走近信息亭，并進入其中獲取信息的過程。4.過程中發(fā)現(xiàn)單純靜電荷模型與人的行為仍有較大差別，因此對其作了改進，考慮了不同層次的信息對人流的過濾，人的決策行為，以及正常的行走速度范圍等。5.最終的信息亭形體由室外和室內(nèi)人體氣泡的軌跡擠壓而成，它是對人的行動和心理空間的合理包裹，是場地和人群活動的共同產(chǎn)物。這一設計中多代理系統(tǒng)描述了場地上各種力相互作用的動態(tài)過程，也即找形過程中的數(shù)字圖解。整個生成過程的起點是場地上人群的分布，因此改變其分布，即可通過數(shù)字圖解得到與場地相適應的空間形體。第4頁/共64頁第5頁/共64頁ResponseCell張琪陳希元胞自動機(CellularAutomata)是一時間和空間都離散的動力系統(tǒng)。散布于規(guī)則網(wǎng)格中的元胞（cell）取有限的離散狀態(tài)，并依據(jù)某種局部規(guī)則做同步更新。大量元胞相互作用便形成了動態(tài)的演化。元胞自動機在時間和空間中的消長、變化過程展現(xiàn)出生命系統(tǒng)的動態(tài)變化。在信息亭的設計中，建筑被作為記錄這樣生命過程的載體，和反映生命活動的響應體。元胞隨時間的演化過程被轉(zhuǎn)化為極坐標系統(tǒng)中沿徑向擴大的柱面上的一系列控制曲線，并由此生成組成建筑形體的三個曲面：起伏的地面、建筑外皮以及與之相交錯的灰空間系統(tǒng)。功能通過適配被置入曲面體系的某個片段，從而賦予非線性形體以存在意義和存在可能，生成建筑。第6頁/共64頁第7頁/共64頁觸手趙齊張雨辰馬爾可夫鏈(Markovchains)描述了一種離散時間隨機過程。該過程中，在給定當前知識或信息的情況下，過去（即當期以前的歷史狀態(tài)）對于預測將來（即當期以后的未來狀態(tài)）是無關的。這類過程與人們在信息亭中的行為相似，也就是說如果不能從某種信息源獲得其想要的信息，人們就會選擇另一種信息源，而其選擇與此前的咨詢行為無關。在奧運信息亭的設計中，從神經(jīng)元和細胞器的微觀結(jié)構(gòu)中獲得啟示，將信息按類布置在“觸手”上并向外探出，主動為人們提供服務。調(diào)查得出人們對人工咨詢、電腦查詢、大屏幕發(fā)布信息等各類信息的需求比例被作為原始數(shù)據(jù)，輸入Matlab中，經(jīng)過基于馬爾可夫鏈(Markovchains)理論的多次迭代以后，模擬出穩(wěn)定的人群分布圖，并得出了不同空間適宜的面積和高度，以此為基礎在Maya中生成花瓣狀的形體。各種咨詢和大屏幕沿墻面布置，因此墻面被盡可能彎曲，以增加信息交流的強度。第8頁/共64頁第9頁/共64頁FluentIt陳寅項曦第10頁/共64頁第11頁/共64頁Latent-Space&Mood-Scape李煜沈雪在設計之初我們試圖從兩個角度來考慮：非標準建筑設計本身的抽象方法探索和具體的科技園地段的特殊性內(nèi)部生成是在非標準設計中較少涉及的角度我們試圖用拓撲原型來窮盡空間的基礎屬性來生成更多可能盡可能的窮盡“復雜性”外部限制雖然被較多采用但一般用某一模型的一個瞬時狀態(tài)來生成因此我們試圖窮盡“準確性”即反映“場”與“密度”在特殊的地段上我們找到了特殊的對應即人的潛意識生成的空間和建筑隊人情緒影響生成的“場”在客觀地反映這一切的同時我們更希望對現(xiàn)狀有所改變當建筑與景觀插入城市時生活已經(jīng)悄然改變。第12頁/共64頁第13頁/共64頁HYBRIDGE清華科技園信息中心設計孟凡理李曄國第14頁/共64頁第15頁/共64頁Enjoy5Minutes五道口綜合服務中心設計孫黎彭琳該設計利用五道口城鐵站西北角的一塊狹長、不規(guī)則的城市規(guī)劃廢地修建一個小型的綜合服務中心。新建筑承擔了雙重身份：對所有活動于五道口的人而言為一個服務中心；對地段上間歇不斷、快速通過地段的出入站人群而言，新建筑承擔著城鐵站新出入口的身份，面向節(jié)奏不同的人群，我們提出了5MINUTESVSHOURS享受的設計理念。在對地段的人流、視線、綠化等主要因素進行詳細的調(diào)研分析之后，生成平面控制線；然后，考慮不同人群聚集的空間需要，縱向的視線交流，樹形等因素生成剖面，放樣生成雛形。再附以體現(xiàn)人流特征的線狀結(jié)構(gòu)、提供五分鐘享受的內(nèi)部空間，與五道口商業(yè)文化相呼應，但實為安靜的淺彩色條狀的建筑立面，進行進一步的修正。得到最后的建筑。第16頁/共64頁第17頁/共64頁GRASSCAPE易靈潔黃錚第18頁/共64頁第19頁/共64頁SUNLIGHTLIFEBUILDING周益許伯文將整個非線性形體的生成過程看成是細胞體在培養(yǎng)皿中的生長過程，整個建筑是一個具有生命力的、似乎在呼吸的活的異形的生命體，這個建筑生命體在地段這個群落里遵循著和生物界類似的規(guī)律和關聯(lián)。在細胞的生長過程中，將日照、人流、視線、生態(tài)環(huán)境等因素看作是實驗中影響細胞生長的光照、培養(yǎng)液、激光、種群內(nèi)的競爭等，以此來實現(xiàn)非線性形體的生成。其中，對非線性建筑形體的生成其主要影響的蛇年均太陽輻射，細胞的生長速度與年均太陽輻射成正相關。這樣，使建筑可以充分利用太陽輻射進行自身的熱量調(diào)節(jié)，獲得更好的熱舒適環(huán)境。第20頁/共64頁第21頁/共64頁城市起居室設計尹金濤程瑜經(jīng)過前期的場地交通人流分析，及對周圍建筑功能的定位的研究，決定為人們提供一個室外的休閑、集會、活動的開放空間，作為地段周圍建筑的連接體，即城市的起居室。在技術實現(xiàn)階段，我們依據(jù)調(diào)研的結(jié)果，選擇了6種活動類型作為程序的基體粒子，將其內(nèi)部吸引力、相互的作用力和外界環(huán)境響力量化，并按照一定的函數(shù)關系來使6類球在三維空間里發(fā)生運動和大小變化，經(jīng)過多次修正和加入新條件，最后得出具有明確功能分區(qū)和虛實的建筑原型。因為是自己編程，所以能在設計進行的過程當中不斷地結(jié)合原有理念增改新的控制因素。之后結(jié)合生物構(gòu)研究成果，對VORONOI方法進行改進，并編寫輔助程序，生成建筑形體。第22頁/共64頁第23頁/共64頁速度空間王申皓趙靜遠這個設計使用速度參量對人們行為進行了研究，希望把空間的速度屬性與人的速度屬性相協(xié)調(diào)，從而創(chuàng)造出一種連續(xù)變化的多種速度行為交織的全新的空間體系。設計中研究了人們的積極行為，并采用速度參量對其進行描述，然后基于場地條件使用計算機方法進行模擬分析，從而得到了邊界、加速度、分離與融合這樣一系列與速度有關的關鍵點，這一設計在空間體系中有效地控制了速度的分離與融合，再根據(jù)加速度的特點對邊界進行了離散隨機的變形，最終獲得反映了行為的流動特性的建筑形體。第24頁/共64頁第25頁/共64頁城市節(jié)奏的閃示體張愉李岑根據(jù)設計目標，將地段所表達的生活節(jié)奏特性三維地展現(xiàn)在空間的大小、密度、節(jié)奏上，并使之符合展示型商業(yè)建筑的觀看要求。設計思想及過程可表述為以下三個方面：1.根據(jù)具體空間數(shù)量，在進行場地視線切削后形成的建筑輪廓中，隨機生成空間基礎點，并根據(jù)節(jié)奏特性選取合適的點集，然后進行三維Voronoi運算，以所得空間分隔為基礎，進行進一步的空間設計。2.將整套建筑的承重完全加載在Voronoi骨骼上，并使用結(jié)構(gòu)設計軟件對生成的骨骼進行結(jié)構(gòu)應力計算，根據(jù)結(jié)果加強結(jié)構(gòu)、節(jié)點設計。3.對建筑表皮，將之分為可相互轉(zhuǎn)化的三個部分——墻體、櫥窗、展示LED屏，對表皮細致分化，最后將結(jié)構(gòu)、表皮結(jié)合，形成完整的建筑空間體系。第26頁/共64頁第27頁/共64頁UPGROWTH劉瓅珣賈雪子這是一個從基地自然生長出的建筑，各方面都參考和模擬了自然植物生長的過程，我們希望由此創(chuàng)造人與空間平等的對話。地段西邊、北邊和東邊的主要分布人群分別是白領、學生和居民，不同類型具有較清晰的差異，通過發(fā)放大量問卷和數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方式得到人群的基本屬性。用編程的方式將代表人群的大量粒子投入場地空間，并根據(jù)粒子互相之間及其與場地的作用力使粒子自由聚集。通過統(tǒng)計粒子攜帶屬性便可定義每個粒子簇所對應空間的功能。編程通過不同類型人需要的個人空間大小調(diào)整形體。加入建筑學和結(jié)構(gòu)設計語義生成地板、骨架、墻體和屋頂，根據(jù)人不同時間對陽光和通風的需求控制表皮和開窗，并通過人在不同功能空間內(nèi)的群聚性、合作度和專注度設計了室內(nèi)空間。第28頁/共64頁第29頁/共64頁TempoShuffle胡爽倪小漪設計將人的生活方式定義為播放、暫停、停止、快進、倒退、錄音六種播放模式，借此定義與之相配合的空間屬性。為了補償清華及清華科技園人群的生活缺失，對這一類人做了全方位調(diào)查。并利用蟻群模型進行空間組成方式的模擬，得到最佳的空間功能位置以及滿意度最大的若干條路徑，以求當大量不同需求人群在進入建筑之后，可以通過隨機選擇路徑更高效經(jīng)歷自己所缺失的生活狀態(tài)對應的補償空間。在每個獨立空間的形態(tài)上模仿螞蟻真實洞穴的條形模式。建筑形體的邊界條件則通過考慮場地外因內(nèi)因共同的作用而生成。第30頁/共64頁第31頁/共64頁Soundscape呂晨晨李香姬本商業(yè)文化綜合體位于五道口商業(yè)地帶的西入口，故方案試圖將五道口獨特的多國文化注入建筑之中。為了表達五道口文化混合的活力，研究了一種獨特的單元空間聚合方式：準晶體。利用準晶體單胞的無周期性但有序排列的特點，組織代表四種文化（中，韓，日，英）的單元。利用在五道口采集的四種語言樣本經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，設計了四種單元的表皮。同時，利用在四種語言中總結(jié)出四種文化在認識事物時的特點“陰陽相生（中），多元組合（韓），特殊關系（日），正反對立（英）”將四種單元體的內(nèi)部空間進行變形。最后，利用每種文化單元聚合形式以及室內(nèi)聲環(huán)境的設計，在建筑中形成文化混合區(qū)、文化半開放區(qū)、文化核心區(qū)，分別服務于不同的人群。第32頁/共64頁第33頁/共64頁PingballConcept朱力、范東陽、MattiasHelmreich

設計地段位于五道口城鐵西側(cè)、東源大廈以北。城鐵是地段中最主要的人流和交通影響因素。設計中建立了一個彈球的數(shù)學模型，用半徑0.5米的小球代表一個人，然后通過場地中大量小球的運動和聚集模擬人群行為。計算機程序以地段紅線和24米限高作為人流和車流活動范圍的界限，并在城鐵和東源大廈兩處設置入口，讓人流從入口處以一定速度和方向隨機地進入地段。程序?qū)Σ煌男∏驍?shù)量的情況進行了測試（5萬到40萬）以模擬人流的真實情況。最后，通過腳本生成晶體形態(tài)將人群的分布范圍包裹起來，形成可以使用的空間和結(jié)構(gòu)，在地面層則根據(jù)分析結(jié)果留出供人穿越的開放空間。第34頁/共64頁第35頁/共64頁MOCENTRE王茜、鄭凱競

汽車已經(jīng)無可爭議地成為城市生活的一部分，但汽車帶來的問題也是顯而易見的。是時候考慮如何讓汽車更生動的融入我們的生活，而不是與它們對立。Mocentre一詞，出自Motel，意即屬于汽車的購物中心。方案設想了一種新的購物方式，按照看樣品-下定單-付費-送貨上門的順序，顧客可以坐在車上完成這一過程，對于汽車用戶來說高效而便捷。建筑的拓撲原型和空間排布也正是基于這一種模式的。Mocentre建筑形體的生成，則基于對基地車流的調(diào)研以及據(jù)此進行的粒子模擬實驗，經(jīng)過多方案的比較，最終確定的，能盡量滿足這一區(qū)域及周邊道路的交通需要，為進入這一區(qū)域的汽車提供更快捷和豐富的流線。同時建筑將以其特殊的形體和表皮成為這一區(qū)域標志，吸引更多的顧客。第36頁/共64頁第37頁/共64頁EvolutionForest張立恒

鄭傳生地段近鄰五道口地鐵站，是五道口地鐵站龐大人流疏散向周邊的樞紐。本方案以解決好交通樞紐功能需求為首要目標，通過fluent流體軟件，研究人流的行為特征，從而得出地段內(nèi)的動與靜的功能分區(qū)。地段的場所特質(zhì)是本方案關注的另一重點。通過調(diào)研，地段有人群混雜、人群行為多樣、經(jīng)營規(guī)模小、城市景觀差的特點，本方案力圖保留積極的場所記憶，并使建筑本身成為良好的城市景觀，從而引入了“森林”的意象，使一層成為城市活動的灰空間，最大程度保留場所本身的行為與記憶，而一層以上的部分以“單元”為主體，對小規(guī)模經(jīng)營活動進行品質(zhì)提升，而整體的建筑也成為良好的城市景觀。第38頁/共64頁第39頁/共64頁Bestaurant——CENTER段文

陳駿誠

在設計的開始階段，相鄰地段的三個小組一起對場地進行了研究和討論，決定各組在統(tǒng)一規(guī)劃場地和地下車庫的基礎上各自側(cè)重一種類型的商業(yè)模式，而本方案的主要功能定位是一個餐飲中心。設計從對場地的邊界和人流模式的分析開始，在MAYA和Rhino的幫助下進行了大量的數(shù)字模擬實驗，確定了建筑的外輪廓邊界。然后利用實地調(diào)研得到的數(shù)據(jù)編寫腳本程序生成若干滿足基本功能需要的形體，并從中選擇最理想的結(jié)果進行深化。接下來選擇蜂巢網(wǎng)格作為基本結(jié)構(gòu)單元，將其用于流線型的結(jié)構(gòu)體并用Sap2000進行受力分析，不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)和表皮的網(wǎng)格形式。最后將表皮形態(tài)延伸到場地的設計中，形成統(tǒng)一的建筑與環(huán)境效果。第40頁/共64頁第41頁/共64頁投影網(wǎng)絡沈峰錢秉璽一棵樹的枝杈系統(tǒng)并不是一個能夠滿足建筑流線和功能關系要求的網(wǎng)絡。但是，當樹被投影到一個平面上，形成樹影時，卻得到了一些有趣的網(wǎng)絡形態(tài)。將這一現(xiàn)象推廣到高維空間，兩位同學探索了將四維空間中的樹投影到三維空間中，以獲得網(wǎng)絡的可能性。以不同的角度投影，得到了多種可能性。在最終的設計中，這些投影而得的網(wǎng)絡形態(tài)不僅被用作流線系統(tǒng)，而且被用作結(jié)構(gòu)體系。第42頁/共64頁第43頁/共64頁珊瑚生長陳洸銳徐妍受到珊瑚生長的過程的啟發(fā)，設計中希望建筑空間也能夠以類似邏輯逐漸生長出來。通過學習相關論文，編寫了Rhinoscript腳本，用來模擬一個胞體如何從平面上生長出來。在確定了建筑中的基本流線以后，使用這一腳本讓空間沿流線聚集生長，得到了最終有機的建筑形態(tài)。最后，在Nurbs曲面上的六邊形網(wǎng)格基礎上設計了建造體系。第44頁/共64頁第45頁/共64頁城市管胞劉峻宇林超這一設計參考了植物梗莖中的管胞系統(tǒng)。管胞在梗莖中相互并列，并且通過相互之間的物質(zhì)滲透將養(yǎng)分傳輸?shù)缴喜俊Ｍㄟ^對場地上日照、人流等的模擬，確定了建筑的基本體量和平面流線系統(tǒng)，接下來在對截面研究的基礎上，使用參數(shù)化工具建模，獲得設計的形體。菱形交叉網(wǎng)格被用來作為管狀空間的建造系統(tǒng)。第46頁/共64頁第47頁/共64頁生命游戲李夢然

張爍清華東門外的五道口是一個充滿活力的地區(qū)，沿街的地攤商業(yè)是其特色之一。設計立意是通過對五道口地區(qū)富于活力的沿街地攤商業(yè)模式的學習，生成在三維空間內(nèi)集聚延伸的商業(yè)空間。該作品選擇了元胞自動機作為參數(shù)化模型的核心算法。通過對地攤商業(yè)現(xiàn)狀的調(diào)查，確定了元胞自動機中的演化規(guī)則，然后在地段上生長演化出三維商業(yè)空間的組合。這種組合即達到了商業(yè)聚集的目的，又保留了交通和通風、日照所需的空間，滿足了小型商業(yè)空間的要求。第48頁/共64頁第49頁/共64頁Elechitecture傅雋聲、賀鼎

在這個信息產(chǎn)品展示中心的設計中，一個用于模擬靜電場的軟件被用于研究建筑功能和空間的關系。首先，使用一個流體模擬軟件生成了建筑功能的布局。之后，對不同的極性、不同電量的電荷的各種排布進行研究，用于探討不同層級空間連接和組合的潛力。接下來，研究發(fā)展到三維空間，電場線被用作控制線生成建筑結(jié)構(gòu)。最后，這一系統(tǒng)與場地上的功能布局相適配，得到一個由一系列不同層級相互連接的空間組成的網(wǎng)絡。第50頁/共64頁第51頁/共64頁地鐵站觸媒陳天雄王川項目位于五道口輕軌站旁邊。為了解決車站人流疏散問題，用Java編寫了一個用改進的Dijkstra算法模擬人群尋路行為的程序。在程序模擬所得的人流分布圖的基礎上，生成了建筑形體的雛形。這一雛形的屋頂高度由對應的人流密度確定。沒有人流的部分被用作商店，以及連接一二層的共享空間。菱形網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)體系使得建筑從地面到墻面到屋頂形成了連續(xù)有機的形態(tài)，并通過結(jié)構(gòu)分析計算被驗證。第52頁/共64頁第53頁/共64頁WaveSpace王鑫宇-張旭暉從現(xiàn)場調(diào)研出發(fā)，使用物理學上波的干涉及衍射現(xiàn)象模擬從不同入口進入場地的人流之間的相互影響，并得到人群密度的分布圖。接下來將功能球體適配在人流密度較低的區(qū)域，并使其滿足功能之間的空間關系要求。這一生形邏輯使得人流較密集的區(qū)域留出來，作為城市公共空間。最終的設計的形態(tài)采用了線簇(Linecluster)的表現(xiàn)手法。