211service.com
Nya formulär som fungerar bättre
S efter avtäckningen av Frank Gehrys titanhud Guggenheim-museet i Bilbao 1997 har vi vant oss vid iögonfallande arkitektoniska uttalanden, oavsett om det är i den komplexa geometrin hos Herzog & de Meurons Pekings nationalstadion (även känd som fågelboet) eller i den osäkra utkragningen av Zaha Hadids MAXXI Nationalmuseum i Rom. Om det verkar finnas något oerhört komplicerat system som används för att konstruera dessa gravitationstrotsande bågar, ramper och kurvor, så är det för att det finns. Men den tekniken, känd som parametrisk modellering, kan göra mycket mer än att underlätta de fantastiska skapelserna av Gehry, Hadid och deras liknande. Parametrisk design används i allt högre grad inte bara för att göra byggnader mer visuellt övertygande utan för att exakt justera nästan varje aspekt av deras prestanda, från akustik till energieffektivitet. Det är inte en lika sexig applikation, men den kommer att bli mycket mer värdefull för arkitekturen och hur vi lever och arbetar.
Guggenheimmuseet i Bilbao, Spanien.
Parametrisk designprogramvara räknar automatiskt ut hur förändringar av någon parameter i en struktur kommer att påverka andra fysiska aspekter. Det är mer komplext än programvaran med datorstödd design (CAD) som har varit industristandard sedan 1980-talet. Den programvaran fungerar i princip som en digital penna; det kräver att en person flyttar runt en mus för att manipulera linjerna på en arkitektonisk ritning. Dagens parametriska teknik är mer än bara ett ritverktyg. Inte bara kan den modellera en byggnad och många av dess attribut i 3D, utan den kan revidera en modell direkt. Om en arkitekt till exempel vill ändra lutningen på ett tak, följer väggarna automatiskt den reviderade taklinjen. Som Hao Ko, designchef på arkitektbyrån Gensler , förklarar, Designern ställer in reglerna och parametrarna, med datorn som gör iterationerna. Detta ger designers mer flexibilitet att utforska design, och vi kan göra ändringar snabbare. Det betyder också att arkitekter är mer villiga att göra förändringar som i slutändan kan göra ett projekt bättre.
Den här historien var en del av vårt septembernummer 2013
- Se resten av frågan
- Prenumerera
I takt med att tekniken har förbättrats har parametriska modeller kunnat acceptera fler och fler input. Arkitekter kan använda programvaran för att undersöka vad en byggnad kan vara gjord av eller hur dess naturliga belysning kan maximeras. Eller så kan de virtualisera fönsterdimensioner och takhöjder och hur en struktur värms och kyls. I vilket projekt som helst finns det en miljon möjligheter, säger arkitekt Matthew Pierce Perkins + Will
Saker granskade
Ecotect Analysis och Revit tillverkad av Autodesk
noshörning
gjord av McNeel
gräshoppa
en plug-in för Rhino
Phil Bernstein, arkitekt och vice VD på mjukvarutillverkaren Autodesk , tror att parametrisk teknik kommer att bidra till att göra nya byggnader mer miljömässigt hållbara. (Detta är avgörande, med tanke på att byggnader står för 40 procent av världens energianvändning och en tredjedel av alla koldioxidutsläpp.) Den nuvarande industristandarden för energieffektivitet är SORG -Ledarskap i energi-och miljödesign. Arkitekter som använder gröna funktioner som torktoleranta växter och effektiva värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystem kan ansöka om LEED-certifiering.
Signaturkurvorna i Pekings olympiska stadion uppstod från en komplex geometri som krävde datormodellering.
Men kritiker av detta tillvägagångssätt påpekar att det är svårt att mäta resultaten. Parametrisk teknik kan ge mer exakta mätvärden. Hur mycket energi behöver en byggnad egentligen? Eller hur mycket kan det generera? Hur mycket vatten kommer den att använda? Dessa saker kan fastställas under designprocessen och snabbt optimeras - du kan justera modellen tills du får de resultat du letar efter.
Det var fallet med Perkins + Wills design för Bigelow Laboratory for Ocean Sciences , i East Boothbay, Maine. Företaget använde programvara som heter Ecotect Analys (nu ägs av Autodesk) för att modellera allt från termisk prestanda till dagsljus – praktiken att placera fönster eller andra öppningar på ett sådant sätt att naturligt ljus kan på ett tillförlitligt sätt belysa interiören. När arkitekterna pysslade med designen i en dator, beräknade och analyserade den sådana egenskaper som byggnadens golvyta, dess volym och nödvändiga mängder material. De kunde simulera den termiska prestandan hos olika vägg-, tak- och fönsterenheter – och utvärdera prestandan mot kostnaden. De kunde studera hur olika typer av glas skulle fungera - inte bara i allmänhet utan på den nordöstra väggen på byggnadens exakta plats, under förhållanden som föreslås av långsiktiga väderdata.
MAXXI – Nationalmuseet för 2000-talets konst i Rom, Italien.
Fördelarna med parametrisk teknologi kan på liknande sätt ses i Genslers snart färdigställda Shanghai Tower , som med sina 630 meter blir det näst högsta tornet i världen och det högsta i Kina. Dess vridna, krökta form var förvisso ett estetiskt val, men genom att koppla in den geometrin i ett modelleringsverktyg känt som gräshoppa , kunde formgivarna justera formen för att minimera vindkraften på fasaden. Som Ko förklarar, om du har ett så högt torn, studerar du de olika graderna av rotation. Det skulle vara tråkigt om du var tvungen att göra det manuellt. Med rotation som en av parametrarna kan du köra igenom de olika iterationerna för att komma till den slutliga situationen.
Idiosynkratiska underavdelningar
För nu är de mest välbekanta byggda uttrycken för parametrisk design fortfarande extrema projekt som de skapade av Zaha Hadid Architects, ett företag som är känt för att undvika hörn, räta vinklar och välbekanta typologier. Vi ser ett liknande undvikande av hörn i de häpnadsväckande 19 000 gjutna glasarmerade betongbitarna och 3 500 anpassade böjda glaspaneler som utgör Frank Gehrys design för Louis Vuitton Foundation for Creation , ett museum på 100 miljoner dollar som planeras att öppna i Paris nästa år.
Naturlig belysning var ett av de element som arkitekter försökte maximera i Bigelow Laboratory for Ocean Sciences.
Trots det hävdar många arkitekter (och deras kunder) alltmer att gester och komplexitet för deras egen skull inte räcker. Följaktligen blir byggbranschen mer kunnig om att förbättra en strukturs funktion. Arkitektutexaminerade kommer till företag beväpnade med expertis inom parametriska verktyg som Revit, Grasshopper och Rhino; de kanske aldrig har designat utan hjälp av datorer, och parametrisk modellering är bekant för dem. Bland byggare, ingenjörer och arkitekter, antagandet av avancerade digitala verktyg för vad som kallas byggnadsinformationsmodellering ökade från 28 procent 2007 till 49 procent 2009 och 71 procent 2012.
Några av de mest dramatiska formerna designade med parametrisk teknologi har kommit från Frank Gehry, vars Louis Vuitton Foundation for Creation snart öppnar i Paris.
Och även om sådan teknik är användbar för formellt komplexa byggnader, borde även enklare former dra nytta av det. Arkitekterna Nataly Gattegno och Jason Kelly Johnson från Future Cities Lab tror att parametrisk design kan förändra hur vi tänker om planlösningar för hus eller rutmönster för planerade samhällen. Måste alla dessa hus vara likadana? frågar Gattegno. Parametrisk modellering kan öppna upp alla möjliga möjligheter för vad ett hus kan vara. Massproducerade bostäder kan bli mindre kakskärare, mer egenartade och mer ekonomiska och energieffektiva.
På samma sätt skulle tekniken kunna omforma stadsplaneringen. Precis som den kan skapa en detaljerad representation av en vägg, kan den modellera en hel stadsdel för att bestämma den optimala storleken och formen på de olika strukturerna i den, säger Autodesks Bernstein. Obehagligt skalade McMansions kan tänkas om att använda tomter, byggmaterial och energi mer effektivt.
Parametrisk modellering kan till och med ta hänsyn till mänskliga proportioner och rörelser. Ett företag ringde AnyBody-teknik , till exempel, gör fysiska simuleringar för hela kroppen för design av sittbrunn eller arbetsytor. Företaget har börjat samarbeta om FoU med arkitekter så att en parametrisk modell kan användas för att simulera en kropp som går genom ett givet utrymme. Så småningom kunde arkitekter designa till exempel ett äldreboende på ett sätt som optimerade gångavstånd eller ergonomi.
Naturligtvis är modeller fortfarande bara simuleringar. Och en sak som denna modellering inte automatiskt kan ta hänsyn till – ännu i alla fall – är mänskligt beteende. Bernstein berättade för mig att när Autodesk byggde sitt LEED-certifierade huvudkontor, energimodellerade dess designers det i parametrisk programvara bara för att få reda på att byggnaden använde 30 procent mer energi än de hade räknat med. Varför? Bland annat, efter att lamporna automatiskt slocknat vid 18:30, tände städpersonal dem igen och stängde inte av dem igen.
Allison Arieff är en innehållsstrateg för SPUR, en tankesmedja för stadsplanering och policy i San Francisco, och en bidragande krönikör på New York Times.