课程信息

指导教师：李飚、刘一歌

助教：周玥

学生：邱子仪、张思祺、肖敏荣、瞿奕文、温少扬、姚新、郑润哲、高雅

评图嘉宾：赵辰、傅筱、杨波、华好

课程时间：8周

课程背景

性能化设计与建构

伴随计算机技术的发展，性能参数不再仅仅被视作建筑的后评估指标，而开始融入建筑设计流程，成为影响建筑形式生成的要素。借助相关数字工具，建筑师得以建立建筑几何与建筑性能之间的量化关联，有助于实现能耗更少、舒适性更高、气候适应性更强的建筑形式。

轻型结构

本次课程设计中，轻型结构采用织物膜材等轻质材料。此类结构重量轻、耗材少，且柔软可变。本课程的主要难点在于，需要结合场地环境及使用需求，设计并建造出具有气候适应性的可变轻型结构，以改善场地现状，同时保证结构稳固。

课题目标

本次课程设计的场地设在东南大学四牌楼校区前工院中庭，具体设计要求如下：

1.根据场地气候及使用需求的分析结果，建立形态生成逻辑；

2.轻型结构需在静态或动态情况下均保持稳固；

3.在建筑形式或建构方式上具备创新性；

4.掌握相关数字工具：建筑性能分析工具（ladybug，honeybee，climate studio等）、建筑形式生成工具(rhinoceros，grasshopper等)、找形工具（kangaroo等）、数控加工工具（python、弯管机、编织机等）；

5.对环境、结构、材料、场地、空间、形式进行综合设计。

教学要点

1.学习性能化建筑数字设计工具；

2.探索基于环境性能与使用需求的建筑形态生成逻辑；

3.学习轻质材料的数字设计与加工方法；

4.探索创新的建筑形式与建构方式。

学生作品1:可变织物遮阳

设计者：邱子仪、温少扬、瞿奕文

设计说明：

本次课程设计从改善建筑物理环境和人群活动需求出发，借助Climate Studio和Grasshopper的光环境分析和热舒适分析工具，设计加建部分的尺度和具体使用状态。设计旨在改善两个问题，一是强光直射与采光需求、景观视野之间的矛盾，二是同层缺乏小尺度、适用于学生和教师灵活使用的公共空间的问题。设计方案基于前工院既有建筑的单元化布局，并综合考虑了智能调控、私密通透转换、空间活动尺度及立面形态进行设计。立面叶片的自动调控系统（传感+收放+旋转），整合了照度/温度传感器+wifi电机+异形轨道+轴承与定滑轮+单片机微控制器等多项技术。

空间与使用效果：

性能分析与交互模式：

建造轴侧与模型演示：

学生作品2 :可变气枕结构

设计者：张思祺、姚新

设计说明：

本次课程设计采用树状气枕结构单元，通过中心式、中轴对称以及高低错落的排列组合，为建筑学院师生围合出趣味的户外活动场地，并回应了东南大学四牌楼校区的校园空间特色。在此基础上，进一步引入动态气枕构造，以实现结构单元透光率的自主调节，优化场地物理环境。动态气枕由三层膜材构成，通过上下气室的气压变化来调节中层膜材变形，实现透光率的动态变化。具体而言，上层与中层膜材镀有互为图底的遮光图案，下层膜为全透明。当上层气室放气，下层气室充气时，上层膜与中层膜的遮光图案贴合，气枕透光率降至最低，遮光效果最佳；当上层气室充气，下层气室放气时，上层膜与中层膜分离，气枕透光率增高，为下部空间引入更多阳光。动态气枕的控制系统由Arduino单片机以及外接气泵、温度/照度/气压/触摸传感器构成，实现了温度、光照、气压触发的自主调节以及人为触压控制等多种控制模式。

空间效果与结构布局：

性能分析与互动模式：

建造图纸与模型演示：

00:11

学生作品3 :可变索膜

设计者：肖敏荣、郑润哲、高雅

设计说明：

本次课程设计从应对中庭南北两侧不均匀的光照问题出发，通过半透明的膜材对南立面进行遮挡，将光线漫反射到北面，以此来改善两侧的室内光环境。此外，顶部膜结构通过电机和索道可实现收拢/展开等形态变化，以应对不同时间段的采光及使用需求。中庭下部空间还设置有可遮风挡雨的膜结构屋盖，形成跨度为十四米的空间，可满足建筑学院师生各类活动（如歌手大赛、体育活动、会议展览等）需求。

空间效果与结构布局：

性能分析与互动模式：

建造图纸与模型演示：

信息来源：教师综合党支部建筑运算与应用研究所