Team: Duo Ning / Gao Yan / Xu Xiao Chao / Su Yun Sheng / Zhang Lan /
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运算化设计技术在山地规划与建筑设计中的应用
山地一直是建筑项目中极具挑战的基地类型，如何有效利用地形、控制造价、提高使用与出行舒适性、利用自然资源营造独特的景观特质等都是每个项目需要认真研究探索的重要课题。尤其是最近，在我国南部发生一系列泥石流和山体滑坡之后，山地居住环境的安全性再一次受到重视，国家也出台了相关的建筑法规，对适宜建造的山地坡度进行了明确规定——大于30度的地方不允许建造任何房屋。
本文所述项目，是在西南山区某地为政府设计的一个集高档度假酒店、商业街、博物馆、娱乐休闲和住宅等功能在内的综合开发项目。基地位于市郊，地形崎岖，Y型谷底内有大量耕地（图1）。由于该区域是当地少数民族的主要聚居地（图2），所以地方政府对于传统民俗文化格外重视，要求除了要充分利用地形外与自然融合，还必须在体现这些建筑传统形式的基础上，有效地进行创新。
运算化设计（Computational Design）是一个伴随着计算机科学与相关理论以及相应实践技术的发展而逐渐成熟的设计技术。实践表明，不同技术应用到建筑设计（其他设计也适用）中，除了会对最终成果产生质和量上的影响外，更重要的是会影响设计发展推敲的过程，使其发生微妙而深刻的变化。由此，设计关注的问题、以及思考的方式将随之演化变化。这一点在该项目设计中得到了比较充分的体现。
首先，由于该项目地形非常复杂，设计团队尝试彻底改变平面规划的设计惯性，利用项目的传统地形测绘数据，探索一个新的“三维”规划方法。具体的做法是，把带有标高点数值的测绘图纸，通过脚本翻译成实际的空间点阵（图3），由此可以得到一个三维的网格面基地模型（图4）。由此，所有的设计信息，都可以相对准确而直接地从数字模型上获得，而不用再根据原始测绘图的等高线，通过剖面的近似研究来开展设计。另外一个显而易见的好处是，有了准确生成的三维山体与河谷模型后，可以根据设计要求在特定的高度，随意切割生成等高线，进而不再受测绘图中固定的5米高差一条等高线的限制。进一步，作为下一步工作的重要设计条件，生成的网格面还可直接反映场地各处的实际坡度（图5）。
由此往下发展，设计概念逐渐明晰明朗。根据地势坡度，遍历寻找适宜进行建设的建筑基座范围，并相应进行建筑体量推敲；对于交通流线道路的设计，则是在特定的高度上切割等高线，得到自然生成的道路形式与走向（图6）。过脚本语言的应用，设计者可以在任意等高线决定的平台上，探测生成出所有符合设计要求的建筑基座平台形式。然后，通过控制符合建筑坡度要求的平台进深范围（比如：3米的高差按照30度计算，最小的进深要在5.1米以上），结合功能和空间组合的要求，对一系列的进深范围设计出符合要求的建筑策略。设计中，可以按照土方添挖需要与建筑层高的设置，选取合适的高差，并通过对初始等高线巧妙地调整设置，上下各错动该高差数据的一半，也就是从理论上，把上面挖下来的土，填到下面的底点，即在方案阶段，就实现了场地内整体的土方平衡。即使随时有可能根据设计条件与设计控制造成场地设计的变化，土方平衡也是始终得到保持的。
在此基础上，再通过设定一系列的主观设计考量，如景观规划和空间组织，策略性地增减或调整个别平台体块，并参考当地传统民居类型的特点，在结合场地生成曲折的双坡屋顶同时，确保所有的屋顶都是平面形状。这一策略也有利于降低建造难度、控制造价。同时，只要把握住了基地和屋顶的形式，整体的效果就不会背离当地传统民居的灵魂。（图7）
在这个项目的酒店和商业街部分，通过运算化设计，控制建筑顺应地形的聚集形态，而不是专注于控制单体几何形式。编写脚本的时候，考虑了可能的多种变化参数，用来区分不同功能组团整体形态，比如建筑的进深范围、屋顶的坡度控制、屋脊线的不同三维转折等。（图8）
对于基地北坡的博物馆，设计则选用了不同的形态生成策略。考虑到展览空间的采光要求和空间的流线原则，采取沿等高线延续的流线体形，高差的地方自然地形成北向的高窗，几条蜿蜒的流线空间体量，在西侧入口广场处抬升，形成比较大的悬挑；在东南侧尽端的地方，逐渐潜入地下，宛如几条虬龙，盘伏在山谷的北侧坡地上(图9)，又仿佛是层层叠叠的梯田，和山地景观相映成趣。
对于整个场地的视觉中心——新风雨桥和重檐塔的形态设计，在仔细充分研究传统形式的基础上，挖掘其中一些可以突破的、利用现代材料不合理的地方，通过恰当的变化，延续了传统形式的“神”，而非表面的“形”。（图8、图9）
可以说，度态建筑在这个项目中秉承了自己一贯的将运算化设计技术融合到项目全过程的方法与设计理念。这一基本出发点也是与合作方同济大学规划院全面协作展开工作的重要基础。目前，运算化设计（Computational Design）连同参数化设计（Parametric Design）常常会被定位于附着在项目设计核心之外的锦上添花的“招数”，而在这个项目上中，已经很难将它抽离出来单独论述了，它已经和设计团队的设计方法、创作思维、方案描述产生了“协同效应”，从“招数”上升到了设计意识的层面。从最初的概念、规划的推进、到单体建筑的设计生成，都渗透着运算化设计技术的运用。
技术远不是全部。该项目中，设计者希望技术的应用不是突兀存在，而是幻化无形融入到设计过程之中。显然，项目的最终设计价值，仍将是设计智慧和创作灵感的现实体现。这也应该是避免使用类似技术而造成设计结果趋同的有效策略。设计方案的独特之处，绝对不会取决于使用什么样的工具和技法，归根结底还是在于把握方案的人。工具、技法从来就不是目的，而是实现设计概念、执行设计过程、评判设计成果、采取设计决定的媒介。
但是，忽视设计技术和方法的设计策略，往往流于表面形式的模仿，而不能达到和建筑项目本身相关的逻辑、建造、管理、造价、风险控制、信息交互等更根本的层次上的协调统一。
人的主观意识与技术及工具的互动推进，永远是支承人类在无尽探索道路上执着前行的左右双腿。
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