随着技术的进步和审美的提升

对于装置设计的要求也越来越高

参数化设计的引入

极大的带动了相关设计的发展

可以创建复杂的几何形态和互动体验

通过调整参数快速生成多个方案

例如通过遗传算法或模拟退火算法

使其在结构强度、材料用量和美学效果

等方面达到最佳状态

Marc Fornes作为

THEVERYMANY的创始人

以其卓越的创新能力

参数化设计的前瞻性

对数字制造和材料实验的深入研究

赢得了广泛的认可和赞誉

THEVERYMANY的设计作品

具有鲜明的视觉风格

常常使用有机的、流动的形态

给人以科幻和未来感

他们的许多结构都有类似于生物形态的特征

体现了对自然形态的仿生学理解

作为参数化设计的先锋

Marc Fornes在这一领域做出了重要贡献

他擅长使用复杂的算法和参数化工具

生成复杂的几何形态和结构

他的作品不仅仅是静态的建筑

而是注重与人互动的空间装置

这种互动性增强了建筑与人的连接

创造了沉浸式的体验

他们经常使用轻质材料

如铝和复合材料

通过精密的结构设计和组装技术

实现了大跨度和复杂形态的结构

装置设计中引入参数化技术

借助复杂的算法生成形式和结构

不仅拓展了装置设计的边界

还展示了未来装置设计发展的可能性

01 梦之柱

Pillars of Dreams

美国 夏洛特市

“梦之柱（Pillars of Dreams）”

由Marc Fornes设计完成

轻质的地标式展览亭装置

由一个连续的超薄铝制结构表皮

围合并支撑起来的

该装置的表皮共有两层

在天篷较为宽敞的位置设置一系列开口

并在双曲率表皮的接缝处

分化为九个空心柱的位置逐渐收缩

表皮结构是自支撑的

双层 3 毫米表面的复杂图案

协调了大面积双曲率和管状柱

的密集或受限曲率之间的过渡

02 “液态”的建筑

nonLin/Lin

比利时 布鲁日

作为THEVERYMANY的设计作品

继承了其一贯的设计风格

展馆采用参数化生成的形式

由管子和甜甜圈形状组成

展馆表面有超过1万个大小不一的

星号形穿孔构成图案

展馆结构很轻且非常坚固

人们可以坐在上面

甚至可以在上面悬挂或攀爬

展馆的结构由一系列单元组成

这些单独的元素可以展开

并从平板材料上切割出来

03 布尔运算装置

Boolean Operator

中国 苏州

装置由THEVERYMANY设计

实际是一个大型展厅

运用超薄的壳结构打造而成

连续的表面在柱子网络中生长

这些柱子又可以剥开

形成封闭的壳体

通过复杂的几何形态展示了

设计师对数学和建筑艺术的深刻理解

其曲线和多面体的组合

不仅在视觉上引人注目

还展示了建筑设计的可能性和创新性

该装置应用了多种参数化技术

包括参数化建模、算法生成、布尔运算

优化和仿真、定制化脚本和插件

参数化技术不仅应用于设计过程

还贯穿于制造过程

如数控加工和3D打印

04 漫游结构

Form of Wander

美国 佛罗里达州

“漫游结构”坐落于一条休闲步道

为河滨地带注入全新的活力

这座绿色调的铝制结构

从周围的棕榈树丛中脱颖而出

犹如一棵倒置的树木

漂浮在水与陆地之间

装置的形态是通过算法生成的

利用算法来定义几何规则和生成形态

算法包括曲线生成、表面细分和拓扑变换等

设计师使用结构优化技术

来确保装置的稳定性和材料的最优利用

包括有限元分析（FEA）和其他仿真工具

用于评估和优化设计的物理性能

05 西风亭

Zephyr Pavilion

美国 德克萨斯州

设计团队经过参数化的精密计算

塑造了这一巨型构筑物的结构表皮

四个结构柱由下而上伸展并连接在一起

将周围的建筑和天空框入其中

设计中应用了拓扑优化技术

可以找到最优的材料分布和结构形态

以满足轻量化的设计要求

Zephyr Pavilion以其复杂的几何形态

和流动性的曲线结构著称

其表面纹理和结构在光影的交织下

产生了丰富的视觉效果

将不同形状的四边形沿对角线的方向细分

围合成了平滑的流动轨迹

生成具有复杂性和流动性的形态

06 双曲函数装置

Hyperbole

美国 罗德岛州

该抛物曲面装置为全铝质结构

表面的图案切割基于模拟力流的法则

通过花丝过滤出的光线

氛围会不断改变装置对人的影响

设计师运用双曲线支撑原理

设计出了这个三腿结构

装置将超薄铝薄用作支撑结构和外表皮

提高了与环境的适应性

装置透过周身的孔洞散发着轻盈明亮之感

装置弯曲表面的切割线

源自复杂表面的模拟切割实验

这些表面的孔洞

让装置内部展现动感的光影变化

也让夜晚露出的微光变得神秘而闪烁

07 应力装置

Under Stress

法国 雷恩

装置由THEVERYMANY设计

符合该团队一贯的作品风格

首先生成一个初始的拓扑网格对象

连接空间内的六个分布式锚点

然后对其进行迭代表面张力处理

该装置为游客提供了标志性的社交场所

既适合非正式的即兴聚会

也适合举办正式活动

装置上的条纹相互连接

并用铆钉固定在适当的位置

通过条纹彼此的相切连续性

来保持表面力量的顺畅流动

同时描绘出整体形态

该轻质超薄结构是设计团队

对数字化设计持续研究的结果

旨在优化表面张力

提高信息化模型加工的效率

08 极小曲面装置

THE ORB.

美国 山景城

装置由THEVERYMANY设计

采用旋转有机形态的轻质结构

为人们提供身临其境的光与建筑体验

装置由超薄铝系统制成

形式为设计团队标志性的极小曲面

为Google 员工和山景城社区居民

提供了独特的观景体验

模型的主要逻辑构建思路为

首先在一个Box范围内创建三维等分点

由极小曲面公式确定等值面范围

再通过Iso Surface算法拟合等值面

最后用椭球体来切割网格

可生成圆滑效果的极小曲面

Gyroid Surface的公式为：

cos(x)*sin(y)+cos(y)*sin(z)+sin(x)*cos(z)

09 松林圣地

PINE SANCTUARY

加拿大 密西沙加

装置由THEVERYMANY设计

这是一个介于雕塑和建筑之间的灵动空间

人们会得到一种独特的空间和光线体验

整体结构是由不同大小的滴状聚集而成

形成空间的围合口袋

既模糊了内向外之间的线条

又增加了阴影覆盖率

双层结构创造了一种渐变色的摩尔纹

线性条纹和拱形组件采用薄铝板激光切割而成

并涂上绿色、蓝色、黑色和白色四种色调

以在整个系统中产生动态色彩

松林圣地的条纹在密度上进行调整

使它们彼此之间产生空隙区域

条纹在基座处融合在一起

以便于生成花瓣状的单元结构

装置由轻巧而坚固的短柱进行支撑

达到了表皮系统与结构的动态平衡

10 蛹形剧场

Chrysalis Amphitheater

美国 马里兰州

通过'蛹'的概念设计了一个圆形剧场

采用的材料为铝合金瓦片和钢外骨骼

将每片木瓦都涂有四种绿色中的一种

使整个剧场伪装成自然景观

Kangaroo将动力学计算引入GH中

进行交互仿真、找形优化、约束求解

将Kangaroo应用于壳体和膜结构设计中

可以极大的节省找形优化时间

蛹形剧场可通过Kangaroo进行构建

由于该形体表面有棱状凸起结构

因此在前期创建基本形体的时候

就要构思好整体布线的规律

将生成的网格Bake到Rhino空间中

并将其转换为SubD的物体

选择对应凸起位置的网格线

最后沿着法线方向移动网格线

即可生成棱状凸起结构

11 相切圆装置

Packed

中国 上海

理论上Circle Packing能够

以非常美观的方式逼近任何曲面

作为一种特殊的图形学语言

也被诸多建筑师应用在了建筑的设计当中

2010年上海世博会“3D纸艺”展览中
这个半球形的纸板亭也将相切圆的元素应用到了实际项目从设计到安装的每一步都由计算机辅助完成

Circle Packing也可以用来优化幕墙板块相切圆的圆心之间彼此连线可作为划分幕墙的分割线达到优化幕墙板块模数的目的

首先在曲面上生成一定数量的随机点

通过Onmesh运算器

对点施加拉回到网格表面的作用力

SphereCollide运算器对圆

施加一个相切的碰撞力

为了保证相切圆能够贴合曲面表面

需要指定曲面的相切平面

作为生成圆的基准平面

12 叶形装置

Thallus

意大利 米兰

Thallus 以希腊语“植物”一词命名

该词表示没有茎和叶的区别

Thallus 是一种实验结构

用于研究通过先进的制造和计算方法

生成的形式和图案

如果两条线段相连接成一条直线

那么它们的夹角为0度或者180度

而多条线段相连之后，多边形内部总会有一个夹角

随着多边形等分的段数越多

多边形边与边之间的夹角越大

最终趋近于一个圆

当分段数无限大的时候

边与边之间的夹角就可以无限的接近于0

连接之后就会产生如图所示的现象

得到最终的平面曲线模型

可以修改需要分段的初始线段

变为圆形、星形等各种图形

可以得到不同映射到曲面上的空间曲线了

分段数过多

首先是消耗电脑的运算速度和内存空间

否则线与线之间可能会产生碰撞交叉

将造型曲面的边线提取出来

用网格生成圆管

就得到最终的成品模型了

原版的模型设计完成之后是采用机械臂3d打印的方式用可回收的绿色环保玉米制作的3d打印材料打印完成之后用机器人上色

13 编织混凝土装置

KnitCandela

墨西哥 墨西哥城

KnitCandela 引入新的计算设计方法

和创新的模板技术

创造了一个独特的混凝土壳体结构

双曲面混凝土外壳表面积接近50平方米

重量超过5吨

借助这种索网和织物模板系统

可以高效地建造富有表现力的自由形式混凝土表面

而无需复杂的模具

纺织品的条纹图案体现了对称性的针织工艺

搭配整个结构内部柔软、外部坚硬的特性

很大程度的增强了游客的空间体验

14 伦敦科学博物馆

Winton Gallery

英国 伦敦

由扎哈事务所设计的伦敦科学博物馆将非常抽象的数学公式转变成一个具象的曲面结构

‍

由空气流动形成的涡流形式来构造内部空间并以此作为主要平面布局的依据

馆内有100多件展品

包括二战期间使用的解码机和17世纪的星空地图

小至手持数学运算工具

大到1929年的第一架实验飞机

画廊通过生动的故事、历史物件和独特的设计

展示了数学在我们生活中扮演的核心角色

以及过去四百年来数学家

如何利用数学创建了我们所处的现代社会

整个形体由6个参数进行控制将其代入数学公式中调整参数变量进行找型优化该项目主要由ZHA CODE团队完成

ZHA CODE团队并不是单纯是写代码的

其主要职责是面向学生或设计人员

进行数字化设计方向的授课

在zaha事务所的设计任务中

更多的时候是担任理论与技术支持的角色

15 数字化餐厅亭

Volu Dining Pavilion

美国 迈阿密

项目由ZAHA团队设计

它由激光切割和穿孔钢表面

铝箱型材和木环构成

Volu似乎是由一块连续的砖块制成的

其特点是椭圆形的屋顶像蘑菇帽一样向下倾斜

通过对负载下的几何形状进行分析

展馆的结构和外观经过了数字化优化

去除了不必要的材料

从而得到了最轻的设计方案

遵循有机结构逻辑

重现了自然界中的许多相同原理

标准化材料被弯曲成最终形状

利用无处不在的制造、切割技术

通过高效的生产方法实现流畅的结构形式

16 研究展亭装置

ICD-ITKE Reasearch Pavilion

德国 斯图加特

项目由建筑师、工程师、生物学家

组成的跨学科研究团队共同打造

设计是基于生物学原理和材料特性

构件由极薄的木条构成

再通过机器人缝制固定在形状上

从而在组装时形成刚性的双曲壳结构

展亭由151个节段组成

通过机器人缝制预制而成

都是由3个单独层压的山毛榉胶合板条组成

展亭建立了一个半外部空间

将地面地形整合为座椅景观

并向邻近的公共广场开放

这种多学科交叉的研究方法

不仅可以获得性能优异的轻质结构

还可以探索新颖的空间可能性

17 研究展亭装置

ICD-ITKE Reasearch Pavilion

德国 斯图加特

通过计算设计和仿真工具的开发

可以在设计过程中同时

集成机器人制造特性和抽象的仿生原理

材料选择玻璃纤维和碳纤维增强聚合物

是因为它们具有高性能质量

为了制造几何形状独特的双曲面模块

开发了一种机器人无芯缠绕方法

展亭总共包含36个个体单元

其几何结构形式是基于甲虫鞘翅

它们每个都有单独的纤维布局

保证了材料高效的承载系统性

结语

装置设计中应用参数化手段具有诸多积极意义，可以帮助设计师实现独特性和个性化、减少设计迭代时间、提高效率和准确性；通过数学和算法生成较为复杂的结构，扩展了更多的设计可能性。