分形在建筑造型設(shè)計的應(yīng)用

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摘要:隨著城市化的不斷推進和城市規(guī)模的不斷擴大，城市中建筑設(shè)計也越來越新穎，越來越多樣化。這與分形理論和相關(guān)技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用是密不可分的，因此，我們在建筑設(shè)計時要注重分形技術(shù)的應(yīng)用，只有這樣，才能不斷推進建筑設(shè)計行業(yè)的不斷健康、穩(wěn)步、快速地發(fā)展和壯大。本文探討了分形在建筑造型設(shè)計中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:分形;建筑造型設(shè)計;應(yīng)用

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，在當前的建筑建設(shè)過程中，分形是建筑造型設(shè)計中常用的一種建筑技術(shù)，隨著該技術(shù)的在建筑工程中的發(fā)展應(yīng)用，使建筑的形象和外觀得到了大幅度提升。

1分形學的定義及其產(chǎn)生背景

1．1分形學的定義

分形學也被人們稱之為分形幾何學，它是一門以非規(guī)則幾何結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的幾何學科。目前，在自然界中，不規(guī)則現(xiàn)象一直是普遍存在的，因此，也有許多人將分形學認為是以大自然為核心內(nèi)容的幾何學科。然而近年來在我國建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，人們對也逐漸認識到了分形學的重要性，因此就將其廣泛的應(yīng)用到了建筑設(shè)計當中，這樣不僅很好的滿足了當前現(xiàn)代建筑設(shè)計的個性化特點，還充分的體現(xiàn)了出了建筑設(shè)計的藝術(shù)美感。

1．2分形學產(chǎn)生的背景

分形學其實就是非線性科學中的一種，它在實際應(yīng)用的過程中，主要是以自然界中一些非規(guī)則性的幾何形態(tài)為基礎(chǔ)，在人們的理念研究分析下創(chuàng)造而來的，因此它在使用時就具有破碎和不規(guī)則這兩個方面的特點。在當前我國現(xiàn)代數(shù)學發(fā)展的過程中，分形理念的相關(guān)內(nèi)容也成為了其中重要的主持部分，而且隨著時代的不斷進步，也將分形學的內(nèi)容應(yīng)用到各個領(lǐng)域當中。

2建筑造型設(shè)計模塊中分形原理的應(yīng)用

建筑造型模塊的設(shè)計是關(guān)鍵，利用分形理論在處理這方面工程的建筑設(shè)計中很好的體現(xiàn)了這點，在復(fù)雜的建筑設(shè)計中采用將需要刪除的進行量化控制，同時也需要通過在建筑設(shè)計標準化建設(shè)的基礎(chǔ)上，使建筑設(shè)計更加接近自然，才能讓建筑設(shè)計更具有豐富的天然韻味。對形式和創(chuàng)新設(shè)計起指導(dǎo)作用的是后期造型設(shè)計，這讓具有分形的建筑風格與周圍的環(huán)境更和諧。其實現(xiàn)過程:①并置。對尺度不同、外觀相似的空間形體進行并置操作，是實現(xiàn)一個具有初步自相似群體的實現(xiàn)過程。在單體組成群體之間，它們既可以是簡單的連接關(guān)系，也能是復(fù)雜的穿插關(guān)系。在自相似的條件下，偶然的群體往往能誘發(fā)更加豐富的空間特效;②嵌套。對空間尺度不同的對象采取相同或相似的重復(fù)的空間操作，達到空間上的嵌套，無論是針對實體的操作、還是針對空間的本身和邊界，其都是以空間自相似性的形成為目的;③擬態(tài)。將建筑形態(tài)模仿為天然的生長形態(tài)，尤其要模仿為有機體形態(tài)的生長過程，這也是自相似生成的一種辦法;④劃分。劃分是按某一規(guī)則對平面進行圖案分割。對規(guī)則領(lǐng)域進行層層深入劃分的過程，也是自相似性的傳遞過程。

3分形在建筑造型設(shè)計中的應(yīng)用

3．1建筑地坪的紋樣設(shè)計

在建筑地坪的紋樣設(shè)計中我們采用龜形圖法，即L－Sys-tems算法進行分形圖的生成設(shè)計。之所以被稱為龜形圖法是由于在計算中我們采用三組向量依據(jù)烏龜行走的方式進行描述，其中H代表前行，L代表向右行走，U則表示向上方行走，同時三者之間的關(guān)系用H×L=U來表示，而烏龜?shù)膭討B(tài)行走狀態(tài)則可用三維六元組進行表述。即增加x，y，z表述烏龜?shù)膭討B(tài)坐標而烏龜?shù)男凶叻较騽t由旋轉(zhuǎn)矩陣表示為(H1，L1，U1)=(H，L，U)R。同時，在該算法中為了令烏龜行走的控制轉(zhuǎn)向定義更便利，我們可設(shè)計一些自主定義符號，例如加號代表烏龜?shù)淖筠D(zhuǎn)角度，減號則代表右轉(zhuǎn)角度，斜杠與反斜杠分別代表繞的左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)角度等。接著我們依據(jù)地坪生長規(guī)則及其算法確定的生成流程進行合理的紋樣設(shè)計。我們可沿用科學的地坪建筑設(shè)計思想在三維的環(huán)境中進行循序漸進的流程式設(shè)計，并構(gòu)建出豐富多樣的地坪設(shè)計方案，將其納入計算機構(gòu)件庫中形成豐富的參考資源，便于設(shè)計師們進一步擴充與信息共享的參考使用并使設(shè)計效果更加豐富多樣、靈活美觀，達到最佳的可視化效果。例如我們可首先利用公理進行龜形起點及其初始角度的確定，并通過賦予ID不同數(shù)值、合理進行生成改寫及數(shù)次迭代，從而實現(xiàn)建筑地坪的多樣設(shè)計，ID的取值與迭代次數(shù)的遞增可設(shè)計出不同規(guī)則，分布均勻的地坪圖形實現(xiàn)較好的設(shè)計效果。

3．2建筑穹頂?shù)目茖W設(shè)計

在建筑穹頂?shù)南嚓P(guān)設(shè)計中我們主要采用建模及其計算機的輔助設(shè)計方式，用幾何分形及立體空間的曲線方程作為理論依據(jù)并按照相應(yīng)的選點規(guī)則進行深化設(shè)計探討。在該方式中我們可將生成的具有不同分形特征的幕墻結(jié)構(gòu)作為單體建筑的穹頂，井將其組合生成的不同曲面穹頂類別存于構(gòu)件庫之中以便后續(xù)的合休組裝。另外我們還可通過合理的立方體初始元墻體衍生方式在遵循相關(guān)規(guī)則的前提下進行不同階層的轉(zhuǎn)換?；趬w衍生的無限次套用組裝規(guī)則我們可運用豐富的設(shè)計思維展下自由的想象，從而設(shè)計出全新的墻體造型，力求分割界限的清晰，并使造型設(shè)計易于控制，令建筑墻面的結(jié)合方式更自然，更具實用性與美觀性。

3．3分形設(shè)計中穹頂、墻體及地坪的合理組裝

在合理的組裝過程中我們主要采用可塑性強、自由發(fā)揮空間大的人工組裝方式，首先設(shè)計師可在內(nèi)容豐富的構(gòu)件庫中依據(jù)建筑特色選擇適用的素材元素，構(gòu)成生動、多樣化的設(shè)計方案，該類組合庫選的組裝優(yōu)勢在于設(shè)計師不必勞費過多的經(jīng)歷進行開發(fā)設(shè)計，而是可依據(jù)自身積累的豐富經(jīng)驗對所要開展的設(shè)計、履行的設(shè)計方案有一個直觀、感性的認識。同時在組裝進程中可依據(jù)需求進行自由、循序漸進的調(diào)整，因此較適用于傳統(tǒng)的設(shè)計方式及設(shè)計領(lǐng)域。在不同元素的比較組合中組合方案體現(xiàn)了變換多樣的特色，因此為了凸顯其組合方案的優(yōu)勢及明顯特征并更進一步簡化組裝操作，我們可利用可視化環(huán)境的計算機模擬手段為組裝提供有力的參考依據(jù)，在資料庫提供的線框圖及透視圖的合理指引下，建筑設(shè)計師可較為客觀的評價建筑設(shè)計元素并選擇最合理的設(shè)計方案構(gòu)建豐富多樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)。

4結(jié)語

總之，在現(xiàn)代社會的建筑企業(yè)之中，使用怎樣的方式來創(chuàng)新建筑的造型并且對提高建筑企業(yè)的核心競爭力已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑企業(yè)發(fā)展的動力源頭。

參考文獻

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［3］李娜，佟建陽．小城市建筑造型設(shè)計［J］．黑龍江科技信息，2010(07)．

作者:王宇 單位:成都惟尚建筑設(shè)計有限公司