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公共教室平面的计算机自动生成设计研究

朱可人  
【摘要】:国家发展目标提出,到2025年,建筑工业化、数字化、智能化水平要有显著提高。建筑设计也应与国家发展目标相适应,将数字技术融入建筑设计中,提高设计过程的智能化。计算机自动生成设计随着计算机技术的进步而快速发展,将设计人员的设计意图通过程序设置目标与规则、定义函数、运行计算机实现自动甚至自主创作设计。该方法近年来已成为建筑设计领域重要的探索方向。本论文聚焦于高校公共教室平面设计,尝试找到一种计算机自动生成的应用策略,公共教室平面设计当中有较多重复性元素,可用可视化编程的方式提高设计效率,减少人为误差。但是,当前在这方面还缺少较为理想研究成果。本文对计算机自动生成设计方法进行了梳理,对高校公共教室空间进行了归类分析,在此基础上探索用可视化编程途径实现高校公共教室平面布局生成方法,并形成公共教室平面自动生成设计模块。为建筑数字化、智慧化领域发展提供借鉴。第一章对本论文的研究背景、研究目的和意义、研究内容进行阐释,对论文中相关概念进行界定,对论文框架进行梳理。第二章对参数化设计、可视化编程、代码编程和复杂算法进行分析和梳理,通过实际应用案例对基于可视化编程与代码编程的计算机自动生成设计方法进行比较,确定运用可视化编程软件、参数化技术的方法进行计算机自动生成研究。第三章对高校公共教室进行实地调研,对不同类型公共教室进行归纳总结,结合相关设计规范、人因工程学尺寸,得出适合于高校公共教室的模数尺寸,为计算机自动生成设计提供数据支持。第四章到第六章是用可视化编程软件、参数化技术对公共教室平面布局自动生成进行了重点探讨,通过可视化编程软件Grasshopper对三种平面布局设计逻辑、设计规则进行转译,搭建参数化模型,分别开发理想尺寸公共教室平面、具有边界约束的公共教室平面及公共教室组合平面自动生成的三个模块。其中第四章以标准化公共教室平面为研究对象,即教室平面形状、尺寸不受约束,根据其生成逻辑建立参数化模型,开发理想尺寸公共教室平面自动生成模块,实现通过调动参数自动生成相应平面布局。第五章在理想尺寸公共教室平面自动生成模块的基础上,加入教室平面形状、尺寸的约束,对矩形与非矩形教室平面布局方式进行了研究,建立参数化模型,开发具有约束边界的公共教室平面自动生成模块。第六章以公共教室组合平面为研究对象,根据不同规模教室的组合方式,加入教辅空间生成平面,建立参数化模型,开发公共教室组合平面自动生成模块。本文的结论是通过开发公共教室平面自动生成模块,减少设计人员的重复性工作,提高设计效率,在一定程度上也提高了设计的准确性。对于公共教室平面自动设计起到引领性作用,是数字化、智慧化建筑设计方面的有益补充,按照该思路可沿用至其他领域平面布局设计中。


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