2021本科四年级课程设计 | 住区数字运算设计

课题名称：住区数字运算设计

课题类型：本科生设计课程（四年级）（住区住宅类）

指导教师：李飚

课程时间：2021年3月1日-2021年4月25日

课题简介

数字技术与建筑设计的融合使建筑学学科在设计思想、设计方法、设计过程、建造流程等诸多方面朝着更科学系统的方向发展。复杂系统科学与建筑数字技术嫁接逐步催生出建筑运算设计、数字链系统建造、建筑物理计算及建筑大数据挖掘等全新的数字建筑理论与方法。建筑运算设计继承并拓展传统设计方法，探索新的创作途径，充分显示技术的进步和升级：一方面，数字技术为建筑学学科更新理论与方法；另一方面，数字建筑的各研究分支基于既有建筑学学科方法之上发展。

本课题要求学生掌握基本程序方法及相关数学知识，在算法研讨与程序实现相结合的实验方式中探索算法设计的实现机制，并且掌握住区设计的有关规范。理解程序算法规则在建筑学课题转化过程中的关键技术，在既有程序模块基础上确立建筑原型；掌握程序结构的基本知识及算法设计的基本方法，敏感挖掘建筑设计的程序实现机制，合理提出适合程序运行规则的建筑学课题，为实现从CAAd(drawing)到 CAAD(Design)的思维与手段的转变奠定基础。

课程框架（贺思远李仕轩2020）

本次设计场地位于六合区雄州路以北，商城路以南，旭光路以东，龙池路以西。北侧有规划中小学、幼儿园，南侧有规划轨道交通14号线，西侧邻近宁连快速路及规划匝道。用地面积面积151409.62㎡，容积率2.5，建筑高度方面住宅为35米≤H≤80米，绿地率≥35﹪。住区定位全26及23层高层社区，打造面积段在85-127㎡内的T4产品（感谢杨靖老师提供本次设计场地的资料与信息）。

程序辅助下的住区设计方法

课题中将建筑环境、功能、空间、建构技术及经济等因素进行量化与整合，利用编程工具，从设计规则出发生成设计方案。

（1）建筑原型的程序化提炼：在Processing（Java）的学习和对程序库的研习与灵活运用的基础上对建筑问题进行简单的程序实现，如平面与空间的剖分问题、寻径问题等。

平面剖分的程序实现（刘宇飞、沈睿）

（2）程序优化机制与评估体系的建立：基于对住区案例和相关规范的分析，提取住区设计规则和建立有关评价参数，对生成方案进行局部或全局优化。

方案生成思路（闻健、丁怡如）

（3）程序设计与传统设计流程的贯通：理解程序方法在设计流程中的应用范围，并将生成成果及其数据向普适性文件格式进行转化。

技术路径解析（史季、鲁松冽）

设计成果

弥望组员：刘宇飞、沈睿

对于在住区中使用参数化的方式，我们目标是建立一个简单的可以被复制的原则，并将其付诸于设计。在前期的分析中，我们探讨城市与住区的关系，从围墙切入，改平面的分割为垂直，置入功能和视线交流的机会，考虑隐私的同时，改善原先封闭住区给步行者带来的体验。具体操作中经历场地划分、楼栋置入、平台生成和户型排布四个阶段，引入了力学模型，泰森多边形，光照计算，零一规划等方式。其中值得一提的是，方案中曲线斑块的生成为对一个曲面切割形成，该曲面受到楼栋位置点和后加入的功能控制点向上向下拉扯形成。标题的“弥望”一方面传递该方案各式生活、熙熙攘攘充斥眼底的目标图景，另一方面表达了该方案形态“弥散”和城住“对望”的特征。

概念来源

场地生成

户型生成

First Floor_enhanced

轴测

剖面

Community Design of Xiongzhou Street Assisted by Algorithm

组员：史季、鲁松冽

本方案注重在设计的不同环节和尺度上应用算法为设计提供参考。在总体布局上向住区内引入城市步行空间，使用场线程序进行地块剖分和路网生成，使用整数规划进行基于容积率、日照和景观三重指标的柱栋排布实验。而后将场地分为主要客群不同的三个分区，将需求分析转化为各类程序约束，有针对性地生成户型和布置公共空间。而在青年公寓的设计中，则将整数规划扩展到三维空间，快速生成变化丰富的楼栋。

整体技术路径解析

算法应用解析图

轴测效果图

Residential Immunity

组员：丁怡如、闻健

该方案聚焦为住区住栋排布和场地设计提供可行解与参考依据，在随机放置楼栋后，对不同类型的楼栋编号并设置与不同位置组团控制点的吸引力，接着通过单栋建筑在日照模拟程序中提取不同时长日影轮廓，通过建筑在日影重叠处累积值和楼间距、场地边界等因素判断建筑移动方向并进行自主分散，最后通过场地各点的“广场开敞值”“视线可达值”“日影值”不同权重叠加，得出道路、水景、绿地、活动广场等判断参考图，辅助整个方案生成。