论述分形在建筑造型设计中的应用

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  摘 要:建筑工程的发展迅猛,建筑造型的设计也受到了人们的关注,因此,对建筑造型的研究是设计师们的重要工作。其中分形在建筑造型设计中较为常见。本文主要对建筑造型的分形进行了深入设计和探讨,希望能够给相关的建筑设计工作人员提供一定的借鉴和参考。
  关键词:分形设计;建筑造型;措施方法
  建筑的分形处理是新时期建筑工程所采用的一种建筑造型设计,这种方式在现如今的建筑设计中起到了较为明显的效果,其中分形理论在各种建筑造型中都得到了广泛的应用。经过建筑设计和施工人员多年的努力和探索,终于总结出一些经验和方法。接下来,笔者就对这些方法进行深入地分析和介绍。
  1 建筑中的分形艺术
  1.1 分形原理
  分形原理最早是由法国的著名学者提出的,被称为三大发现之一,可见其重要性。在这一理论提出的基础上,很多学者对于这一理论进行了改进和完善。将这一原理应用到建筑的设计和施工方面,主要就是对几何形状进行研究,然后进行设计,使其表现出一种独特的美。从总体上来看,分形原理主要是说明了局部对于整体的作用,也就是说部分在整体中表现出其独特的形式和美感,既与主体相联系有相互分离,建筑设计师们充分地利用了这一复杂性,在建筑设计的过程中进行应用。
  分形原理的特殊性主要表现在对于一些事物和建筑,其本身没有任何的联系,但是根据这一原理就可以将其看成是内部具有较强的规律性和相似性。也就是说,每一个单元放大之后和整体就相类似,而每一个整体缩小后又表现出其自身的独特性。正是这些部分的相关维数和城市的相应体系相结合,共同构成了一个较为系统的体系。
  (1)分形维数
  在对大自然和人类社会进行描述的过程中,主要用的就是分形的语言,对于建筑来说,其特点较为明显,主要就是对其线性以及非线性的表达。分形的维数主要就是对一个物体或者是图形占据整个空间的量度,也是整个图形中的不变量。这里的分形维数包含的范围相对较广,除了自然界中的分数和小数等相应的数据之外,还有一些存在着不规则或者是无线性的关系等的物体。
  (2)自相似理论
  自相似理论是分形原理的重要组成部分,所谓的自相似理论主要是对自然界中的一些较为相似的失误进行分析和研究所得出的一种分层理论。在建筑工程的设计和施工的过程中也得到了很好的体现。比如,建筑的单元体,以及整体的形态、空间以及功能等等。根据这些部位的整体相似性来将其放大或者是缩小。
  (3)分形方法及其应用
  在进行分形的过程中,需要根据事物本身的特点来进行,同时要遵循相应的原理,包括自相似理论和分形维数的特点。分形方法发展至今已经在多种领域得到了广泛的应用。其中包括艺术设计、服装设计以及生物化学等等。从总体上来说,分形模式主要由两种手段组成,需要根据空间的特点以及设计的难以程度来进行具体的设计和施工。现如今,计算机技术的广泛应用,完全可以利用计算机绘图的方式来对建筑空间进行设计;除此之外,还可以利用计算机的相关软件来进行模拟仿生。
  2 分形与建筑造型设计
  建筑空间设计现如今已经广泛地应用分形理论,因此,建筑的艺术鉴赏力得到了有效地提高。从各大城市的建筑就可以明显地体会到。在我国,古代的一些建筑和城市的设计师们已经对分形的图形进行了深入介绍,并且阐述了分形原则和建筑的特点。因此,分形理论得到了人们的高度重视。分形建筑的设计更加容易操作,可以先从宏观上进行观察和估计,然后再从微观上进行设计和分析,在此过程中,需要采用不同的手法进行。要从建筑分析的角度来对古代建筑和现代建筑进行分析和研究,找到其异同点,相互借鉴。在现代建筑的设计中融入更多的设计原理,提高建筑的新颖性。对分形学科进行细致地研究。找到建筑分形原理和建筑造型之间的关系,进而在建筑的设计中做到科学合理地应用二者,实现建筑的美观性和稳定性。
  3 分形建筑美
  分形建筑美学建立在建筑学与分形美学的基础上,用分形理论研究建筑领域里的美与审美的相关问题。如对称性、过程性、复杂性及丰度性等,不是传统建筑翻版复制,而是对古建筑的发展、改进、突破以及超越。
  分形建筑美学在于建筑的自相似对称之美,城市与建筑空间造型、形态、轮廓的分形之美等。除了传统建筑的轴、中心等相对称外,还附加了其自相似性以及其局部与整体的相对称。使建筑和谐统一、又有其每个独特的分形没之处,这也是传统建筑美学得不到之处。整体的不规则性在建筑领域中广泛存在着,其乱中有序,复杂中又蕴涵着简单的分形美。最后,在建筑设计中,利用分形理论生成复杂的图形、韵律、等线条,使建筑更具有趣味性、神秘性以及丰满度。
  4 分形在建筑造型设计
  首先进行建筑地坪的设计,然后设计墙体和穹顶,最后建筑设计师依据设计需求,选择构件库中的三维实体,进行人工组装。
  4.1 建筑地坪纹样设计
  建筑地坪设计将生成的分形图,沿用文献建筑纹样生成的思想,但不同于文献的是文中提出的建筑地坪设计是在3D环境中进行,生成不同的地坪设计方案,并被放在计算机的构件库中,方便扩充和共享使用,同时设计更加灵活方便,可视化效果更好。设计得到的不同纹样的建筑地坪。
  4.2 由初始元搭配一定的规则组成,规则不同产生的造型也就不同,也就是说其衍生过程是由初始元开始,经由造型规则在不同阶层中的转换而产生新的一系列造型。
  4.3 建筑穹顶设计
  穹顶的建模与计算机设计方法,即以分形几何,空间曲面方程为理论基础,通过一定的选点规则进行设计。通过该方法生成分形特征的幕墙结构可以作为建筑单体的穹顶,将生成的不同曲面穹顶放入构件库,以方便下一步组装。
  已经达到了简单意义上的具有分形特征的建筑物特点。识别重构修改或进化。通过图形识别器对分形图片识别重构,从而生成具有美感的函数轮廓图,作为底部或者顶部模型。实验证明。利用上述方法生成的图像,满足拟态建筑领域造型的创新设计,是行之有效的。提出了一种以引入分形维数理论作为建筑评价的思想。系统地分析了建筑设计领域经典建筑造型的分形维数值;并设计出基于分形理论的建筑造型创新设计系统,将分形理论中的自相似原理应用到建筑造型创新设计之中。使生成的建筑体细节丰富,造型美观新颖。
  结束语
  综上所述,我国的建筑施工的造型设计不再只是简单的绘图和感觉,而是靠专业的分形施工设计技术来开展的,这样建筑的施工设计就会更加的准确,施工质量也可以很好地保证。相信我国的建筑施工造型的分形的应用会更加的规范,分形的建筑造型设计也会更加的标准化。
  参考文献
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  [2]刘弘,李焱.遗传算法在建筑概念设计中的应用[J].软件学报,2013.
  [3]刘弘,王静莲.微粒群优化算法在协同建筑设计中的应用[J].通信学报,2012.
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