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- 展览|混合使用+环境性能:人工智能介入的建筑设计概念探索
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原创 2023-03-09
在当前人工智能技术进入建筑设计行业的初级阶段,计算机除了作为一个能够高效处理输入数据的工具,是否可以反向输出有效的设计信息进而协助人类建筑师开展设计工作?
本次设计学院跨界联合教学工作坊以“混合使用+环境性能”这一复合主题为切入点,借助长周期的教学实验对该问题进行了回应,展示了人工智能技术在方案阶段辅助设计者进行设计概念探索的多重可能性。
“混合使用”和“环境性能”是当代建筑师应该更多主动参与的现实议题。一方面,这两个议题的提出基于这样一种认识,即建筑设计作为一种生产活动需要同时关注社会动态和自然动态;另一方面,这两个议题的连结使得计算机可以主动介入建筑设计这一创新活动并参与到设计流程的各个阶段中。
参与学生包含大四、研一、研二共23位学生,来自环境设计、公共艺术、视觉传达等多个专业方向。为了促进不同设计类学科之间的沟通与协作,本次工作坊制定了具备包容度和实操度的教学流程。
雷冬雪
南京大学建筑学博士候选人、西交利物浦大学建筑设计课导师(兼职)、纽约帕森斯设计学院访问学者。研究方向为城市生态学、设计认知、社会——生态韧性。
王力凯
西交利物浦大学建设计学院助理教授。研究方向为环境性能驱动的建筑设计,计算性设计生成及优化,基于优化技术的设计探索。
作为一个处于典型冬冷夏热地区的高密度教育活动场所,南艺校园环境提供了适合讨论“混合使用+环境性能”的设计语境。设计任务为在校园内部选择场地,基于对社会动态和自然动态的调研进行空间的再设计。
设计者首先对设计问题进行定义,提出适宜的设计概念并开展设计策略的研究,随后在体量自动生成设计优化软件(EvoMass) 和环境性能模拟软件(Ladybug)的辅助下,完成了兼具创造性和现实意义的设计概念探索。
设计场地包含美术学院、古林公园、食堂后勤、集体宿舍以及图书馆区域。基于自定义的混合使用情景和目标环境性能,参与学生提出了五组不同的设计概念方案。
▲各小组设计场地
第一组 藏光之间——美院改造设计
马博文 刘盼 靳红娟 王祉涵 黄琰翔
设计尝试对美术学院教学空间进行多重附属功能的植入。首先,美术专业学生对画材运输有日常需求,因此在集中教学空间一侧置入独立体量作为画材仓库。借助围绕贯穿教学楼的坡道,仓库与各个专业教室实现了高效便捷的联通。其次,美术专业学生有展陈空间的需求。因此仓库底层空间将用于定期的展陈活动。最后,考虑到美术学院场地位于校园东门附近,为了促进学院与外界的交流,地面亦设有架空层作为临时展厅与停车场。
在设计前期调研过程中,发现问题集中在学院走廊灯光昏暗、通风差等方面,对此,该设计在基于一定设想的体块组合基础上,对建筑的日照时长、热辐射与视线进行了模拟优化。根据结果对建筑的体块形态进行调整和演化,以适应日光、热辐射、视线等环境性能对建筑的要求。
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第二组 呼·吸
林哲娜 周龙伍 刘洛冰 周梦倚
针对食堂就餐拥挤的问题,本设计首先重新规划了使用路径,将食堂分为两部分。增加的食堂出入口也为集中就餐缓解了人流上的压力。设计增添了与图书馆相链接的出入口,在提高了就餐高峰期的人员流动效率的同时,提供了更便捷的校园生活体验。此外,开放的屋顶农场不仅可以提供日常食材,同时也为学生提供了休息娱乐空间。最后,设计还增添了停车场和自习室的使用功能,用于缓解宿舍周边缺少停车场地和自习场所的问题。
对于建筑环境性能方面,设计基于设计优化结果的反馈,选择阶梯式的建筑体量作为农场空间。随后,在该体量中置入中庭以解决食堂高层对周围宿舍楼的隐私入侵问题。同时,在中庭置入了雨水收集装置,将其纳入屋顶农场所需的水循环系统之中。
▲左右滑动观看
第三组 嬗——44、45号楼概念重建
杨佳馨 魏晶昭 钟逸恺 沈紫燕
本设计旨在解决宿舍居住空间冬季超市寒冷、受虎踞路一侧噪音干扰侵袭以及后疫情时代下学生身心健康等问题。为了实现设计概念,本组制定了七个与形式设计有关的基本原则:
①层级转体:将左右建筑体部分层转体,与中间建筑体产生连接,取消空间分隔,建立建筑与体的联系。
②退台错层:现有44、45号楼西晒严重,北面光照不足阴冷潮湿。为了解决这一问题,增加东南面居住单元,保障低层采光,采用退台错层策略。
③底层架空:增加地面活动范围,取消低层采光差的宿舍层。
④中层走廊:增加中层公共区域与宿舍区域的联通性。
⑤一分为二:增加每层中小型公共区域面积。
⑥回应疫情:增加楼顶步道,解决后疫情时代下“足不出户”生活模式产生的弊端——身心健康受到影响。
⑦墙体延伸:对墙体进行悬挑。
基于上述七个基本形式语言,采用evomass插件,对44、45号楼进行建筑体量的优化探索。
通过对生成建筑体进行光照、热辐射、阴影面积的优化,确定最终的建筑形式。该设计在宿舍楼中置入包含楼梯和空中步道的连接体块,体块内部设置居住区,外部设置走廊,过滤掉了一些噪音和灰尘对宿舍楼的影响。设计采用板柱结构,增加了公共区域的使用空间,以支持学生在疫情期间的交流与活动。
▲左右滑动观看
第四组 交通导向的图书馆概念设计
任欣 刘艺琳 徐飞 邵佳仪 萧佳伟
本组通过优化进行图书馆体量的生成以求设计方案能够获得更好的天空光照性能、更多的天空曝度、对周围环境更小的影响以及更好的热辐射性能。通过使用EvoMass进行建筑体量自动生成和迭代优化,得到了同时满足多种性能需求的较优解。
图书馆场地位于校园中心地带,具备承接各方向人员流动的潜力。因此,在满足图书馆基本功能需求的前提下,在体量优化的基础上为图书馆添加了集中的交通枢纽空间,并置入了提供骑行、休憩、散步、冥想等不同低噪声的校园活动的功能区域,以达到“混合使用”的目的。
第五组 曲径通幽
刘一帆、柳瑞康、张倩雯、郑凯丽、薛敏
设计灵感来源周边自然山体与古林公园一带的自然景观与园林艺术的融和。通过增加两处通往古林公园的人行廊道,改善了南艺美院较分散的教学楼布局、采光差的情况,同时塑造了 “曲径通幽,禅房花木”的意境。设计中三个中庭空间错落有致连接,充分利用古林公园的地形高低不平的特征,增加了建筑空间布局的趣味性,实现了“人与自然和谐共生”的设计主题。
设计同时尝试将自然融入到校园的日常生活之中。在上位规划中,古林公园内将新增连接城市空间的道路,因此整个体量设计和公园部分进行了空间整合,在保护原有生态基础上,增加了人们与动植物进行互动的积极空间。
▲左右滑动观看
展览地址|设计学院一楼门厅
展览时间|2023年3月6日-3月13日
授课教师|雷冬雪、王力凯
课程统筹|汤子馨、戴庆来
参与学生|部分2021级研二学生、2022级研一学生、2019级大四学生
编辑 | 周佳
校对 | 李孟悦
审核 | 张健 蒋杰 周庆
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