مراحل و روند طراحی معماری

معماری پارامتریکچیست؟ معماری پارامتریکیک پروسه‌ی بر پایه تفکر الگوریتمیک می‌باشد که یک سری پارامتر و قوانین همراه یکدیگر روابط بین “هدف طراحی ” و “نتیجه طراحی را تعریف و روشن می‌کنند. طراحی پارامتریک یک پارادایم طراحی است که در آن روابط بین المان‌ها، تکثیر هندسه و فرم‌های پیچیده را رقم می‌زند. کلمه پارامتریک از مبحث“معادله پارامتریک در ریاضیات منشا می‌گیرد و اشاره به استفاده از پارامترها و متغییرهای مشخص کهمی‌باشد که می‌توان با تغییر آن‌ها نتیجه یک سیستم یا معادله را ویرایش کرد. طراحی پارامتریکیک ایده جدیدی نیست و از قدیم به بخشی از معماری و طراحی شکل بخشیده است. توجه به تغییر نیروهای حاکم مانند آب و هوا، جهت دهی، فرهنگ و کاربری همیشه بخشی از پروسه‌ی طراحی بوده است. سیستم‌های مدلسازی پارامتریک را می‌توان به دو بخش تقسیم کرد:

• سیستم‌های انتشاری که در آن با کمک یک مدل “جریان داده پارامتر‌های شناخته شده یا نشده محاسبه می‌شوند

• سیستم قیدیکه در آن یک مسئله بر اساس سری محدودیت‌های پیوسته و گسستهحل می‌گردد.

برای مثال تکنیک فرم یابی (Form-finding) یک استراتژی بر پایه سیستم انتشاری است. فرم یابی در واقع بهینه سازی اهداف طراحی با توجه به قید‌های طراحی می‌باشد.

طراحی پامتریک قیاسی (Analouge)

معماری پارامتریکچیست؟ یکی از قدیمی‌ترین مثال‌های طراحی پارامتریک را می‌توان مدل معکوس شده‌ی کلیسا‌ها توسط آنتونی گائودی دانست. او در طراحی کلیسای Colonia Guell یک سری مدل‌های سیمی‌شکل طراحی کرد که توسط وزنه‌هایی آویزان بودند. با عکوس کردن فرم بدست آمده او سقف‌ها و قوس‌های پیچیده‌‌‌ای را طراحی کرد. با تنظیم محل وزنه‌ها و یا طول سیم‌ها او توانست شکل هر قوس تغییر داده و با قرار دادن یک آیینه در زیر مدل فرم بدست آمده را مشاهده کند.

مشخصات روش طراحی

در مثال بالا تمامی‌مشخصات یک طراحی پارامتریک ( ورودی‌ها ، معادله، خروجی) مشاهده می‌شود:

• طول سیم‌ها، وزنه‌های آویزان، نقاط تکیه گاهی بخش ورودی‌های مستقل را شکل می‌دهند
• موقعیت نقاط روی سیم‌ها به عنوان خروجی سیستم می‌باشد
• فرم بدست آمده توسط معادلات صریح (Explicit Functions ) بدست آمده است که در این مورد بخصوص ثقل و قوانین نیوتن می‌باشد

با ویرایش تک تک پارامترها گائودی این امکان را داشته است که مدل‌های متفاوتی از فرم را بدست آورده و مورد مطالعه قرار دهد افزون بر اینکه از تحت فشارخالص بودن اعضا مطمئن باشد. بجای محاسبه دستی معادلات پارامتریکاو توانست به شکل اتوماتیک هندسه منحنی‌های زنجیرواره را تحت ثقل بدسته بیاورد.

Sketchpad

در حالی که گائودی از قوانین فیزیکی برای افزایش سرعت محاسبات خود استفاده کرد شخصی به نام Ivan Sutherland بر روی قدرت تحلیل کامپیوتر‌ها متمرکز شد. او یک نرم افزار تعامل گرای CAD(طراحی با کمک کامپیوتر) به نام Sketchpad طراحی کرد. کاربران می‌توانستند با کمک یک قلم نوری خطوط و قوس‌هایی را ترسیم کنند که با قیودی به هم مرتبط بودند. این قیود شامل تمامی‌مشخصات لازم برای ایجاد یک معادله پارامتریک بودند. کاربران می‌توانستند با تغییر پارامترها و مشخصات طراحی به بررسی و جستجو در فرم‌های مختلف بپردازند در حالی که محاسبات و طراحی مجدد فرم را به Sketchpadواگذار می‌کردند.

معماری

معماری پارامتریکچیست؟ طبیعت همیشه به عنوان یک الهام برای طراحان و معماران بوده است. تکنولوژی که کامپیوتر به همراه خود آورده است به طراحان و معماران ابزار‌هایی برای آنالیز و شبیه سازی پیچیدگی‌های مشهود در طبیعت را داده که امکان استفاده از آن در فرم سازه ساختمان‌ها و الگوی مدیریت شهری را فراهم کرده است. در دهه ۱۹۸۰ معماران و طراحان از کامپیوتر‌هایی بهره بردند که توسط نرم افزار‌های صنعت هوافضا و علوم تصویر توسعه یافته بودند. یکی از اولین معماران و تئوریسین‌هایی که از کامپیوتر برای طراحی معماری بهره برد گرگ لین (Greg Lynn) بود. معماری حبابی (blob) و فولدینگ (fold) مثال‌هایی از معماری بر پایه کامپیوتر است که گرگ لین معرفی کرد. چند نمونه استفاده از طراحی پارامتریک در صنعت ساختمان در تصاویر زیر نمایش داده شده است:

Metz Pompidou by Shigeru Ban John Curtin School of Medical Research by Lyons Architecture Bird’s Nest by Herzog & de Meuron

Water Cube by PTW Architects

Galaxy Soho by Zaha Hadid Architects

نرم افزار

در میان طراحان بدون شک افزونه ی گرس‌هاپر(Grasshopper3d) برای نرم افزار مدلساز سه بعدی راینو (Rhino3d) یک ابزار مناسب و قدرتمند طراحی فرم‌های پیچیده و تکرار شونده می‌باشد.این افزونه به طراحان اجازه می‌دهد که بدون نیاز به آموختن برنامه نویسی ٬برای مثال Rhinoscript به روش مبتکرانه‌‌‌ای بتوانند در دنیای طراحی به اکتشاف فرم‌های خلاقانه و جدید بپردازند. گرس‌هاپر در کنار نرم افزار GC (Generative components) که از نرم افزار‌های تولید فرم‌های پیشرفته توسط برنامه نویسی صرف است به شهرت رسیده است و به دلیل آسانی کار گوی سبقت را نسبت به Rhinoscript و GC ربوده و در زمینه جذب طراحانی که به سمت هندسه‌های پارامتریک متمایلند موفق بوده است. طراحی الگوریتمیک و تکرار شونده در حال تبدیل شدن به یکی از گرایش‌های محبوب در حرفه معماری می‌باشد و در این میان نقش سرعت بخشی به این حرکت توسط افزونه‌ی گرس‌هاپر بدون انکار است. قدرت این نرم افزار در طی این سال‌ها با معرفی شدن افزونه‌های مختلفی در زمینه معماری، شهرسازی، مدلسازی دینامکی، آنالیز سازه، آنالیز انرژی و روش‌های بهینه سازی قدرت آن افزایش یافته است.

نرم افزار

گرس‌هاپردستورهای مدلسازی را به شکل یک زبان برنامه نویسی نمایشی (Visual Programming Language) به کار برده و با آن می‌توان هندسه را تولید و ویرایش کرد. در این افزونه دستور‌ها به شکل یک گره (Node) تولید می‌شوند که با اتصال هر گره می‌توان یک الگوریتم ترسیم ایجاد کرد. Grasshopper بر پایه گراف‌ها می‌باشد بدین شکل که پارامترهای فرم را بوسیله گره‌ها ٬که در واقع تابع‌های از پیش تعیین شده است٬ به هم مرتبط می‌کند. تغییر دادن پارامتر‌ها از طریق ارتباط گره‌ها بازسازی شده و فرم جدید را تولید می‌کند. Grasshopperدر انتهای سال ۲۰۰۷ معرفی شده است و تا بحال ابزار‌ها و افزونه‌های متنوعی در رشته‌های متعدد به آن افزوده شده است. کاربرد اصلی Grasshopper برای تولید الگوریتم‌های مولد (Generative) می‌باشد که هنر مولد (Generative art) یک حوزه از آن می‌باشد.

نرم افزار

گرس‌هاپربه طراحان این امکان را می‌دهد که فرم‌های پیچیده را به صورت پارامتر‌های مشخص تعریف کرده و با تغییر این پارامتر‌ها تغییرات فرم را به صورت زنده مشاهده کنند. تغییر دادن فرم پیچیده توسط پارامتر‌های اصلی این امکان را می‌دهد که معمار‌ها راحت تر و سریع تر به فرم‌های دلخواه رسیده و در کنار آن یافتن فرم‌های بیهنه از نظر تابع هدف نیز آسان تر گردد. جالب تر اینکه احجام ساخته شده با این نرم افزار قابلیت انتقال به نرم افزار‌های سازه‌‌‌ای (مانند Sap2000,Strand) و همچنین نرم افزارهای آنالیز انرژی (مانند Diva-for-Rhino و Ecotect) را به سادگی دارند. دانشگاه‌های بزرگ مانند Harvard و MITتوانسته اند به این افزونه‌ها دستور‌های مرتبط با سازه، انرژی و ساخت را بیافزایند.

طراحی الگوریتمیک (پارامتریک)

معماری پارامتریکچیست؟ اگر به معماری به شکل حجم در فضا نگاه کنیم همیشه با هندسه و ریاضیبه منظور طراحی آن سر و کار خواهیم داشت. تاریخ معماری هر دوره‌‌‌ای به شکلی با هندسه در ارتباط بوده است. معماری اسلامی‌و تزینات ساختمان‌ها مثال‌هایی هستند که نشان می‌دهد معماری با هندسه و ریاضی رابطه قوی داشته است. در دوران اخیر به علت گسسته شدنرشته‌های معماری و مهندسی این ارتباط تضعیف شده ولی در اوایل قرن ۲۱ با نفوذ هر چه بیشتر کامپیوتر در حوزه معماری و کمک به خلق فرم‌های جدید توسط این ابزار متعلقات علوم کامپیوتر نیز به معماری راه یافت. با تعریف فرم به صورت قدم‌هایی مشخص و تعریف شده که به اصطلاح الگوریتم خوانده می‌شود فرم‌های جدید به سمت علمی‌تر شدن پیش رفته اند. این اتفاق میمون باعث شده است که ارتباط بین طراحی و ریاضی به شکل محکم تری شکل گیرد. در این میان ترکیب رشته‌های هندسه محاسباتی (Computational Geometry) و برنامه نویسی کامپیوتری که بر پایه ریاضی است باعث ظهور مبحث جذاب جدیدی به نام Generative Algorithm و یا الگوریتمهای مولد هندسه شده است.

طراحی الگوریتمیک (پارامتریک)

با اینکه نرم افزار‌های سه بعدی به طراحان این توانایی را داده اند که تقریبا هر حجم تصور شده‌‌‌ای را بتوان ترسیم کرد ولی این الگوریتم مولد بوده است که طراحی بر پایه پارامتر‌ها را وارد بحث طراحی کرده است. در این میان طراحان به منظور بررسی حجم‌های متفاوت از هندسه اقلیدسی، شروع به طراحی فرم‌های آزاد بر پایه منحنی و سطوح آزاد کردند. طراحی فرم‌های آزاد پیچیده که عملا دارای واحد‌های سازنده می‌باشند مسئله‌‌‌ای بود که توسط روش‌های سنتی به این راحتی قابل هضم نبوده است. به همین دلیل در این دوران قدرت الگوریتم ها و کد‌های برنامه نویسی است که علم معماری را به جلو می‌راند. این بدیهی است که حتی برای ترسیم احجام پیچیده نیاز به ابزار‌های مناسب داریم که بتوانیم ایده را با آن شبیه سازی کرده و با تغییر پارامتر های آن به فرم دلخواه برسیم. نتیجه این است که طراحان ترجیح می‌دهند. که با ابزار‌هایی مثل الگوریتم‌های مولد ، فراکتال‌ها (Fractals)، اتوماتای سلولی (Cellular Automata)، دیاگرام ورونوئی (Voronoi)، سیستم‌های لیندنمایر (L-system)، مثلث بندی (Triangulation) ، فرمول برتر (Superformula) و دیگر الگوریتم‌های خاص پا به عرصه‌‌‌ای فراتر از احجام معمول و موجود بگذارند. افق و آینده این حرکت پچیدگی همراه با تنوعی است که آرزو و خلاقیت معمار را به واقعیت تبدیل می‌کند.

طراحی الگوریتمیک (پارامتریک)

برخلاف روش معمول ترسیم احجام ، مدل سازی حجم با الگوریتم مولد بر پایه اعداد ، هندسه و محاسبات استوار است. حتی اگر با حجم آزاد شروع به طراحی کنید آن حجم باید در ابتدا به پارامتر‌هایی مشخص متصل شود. نتیجه کار مسیر‌هاییاست که همگی به هم مرتبط اند و با تغییر پارامتر‌های تعیین کننده، مسیر کل محاسبات تغییر کرده و حجم بدست آمده تولید می‌شود. ذکر این نکته نیز ضروری است که استفاده از روش‌های الگوریتمیک برای تولید حجم باعث کاهش فاحش اختلافات بین رشته‌های مرتبط با معماری مثل سازه، انرژی، تاسیسات، شهرسازی و عرصه‌ی ساخت خواهد شد. نرم افزار‌هایی مثل گرس‌هاپر توانسته اند به خوبی فاصله‌ی بین حوزه‌ی طراحی و ساخت را نیز پر کنند. علومی‌که بر پایه CAD/CAM در حال گسترشند در تلاش برای ایجادارتباط بین صنعت ساخت و طراحی معماری هستند که مطمئنا از ابزارهایی که توانسته است این ارتباط را به خوبی ایجاد کند گرس‌هاپر می‌باشد.

سر فصل‌هایی که طراحی الگوریتمیک آن‌ها را در بر می‌گیرد عبارتند از:

خلق منحنی‌ها و سطوح آزاد ویرایش و تغییر شکل پارامتریک فرم طراحی سطوح باز و بسته شونده طراحی زایشی نمونه سازی دیجیتالی و ساخت قطعه بندی و مدول سازی

منبع : خانه پارامتریک

این متن دومین مطلب آزمایشی من است که به زودی آن را حذف خواهم کرد.

زکات علم، نشر آن است. هر وبلاگمی‌تواند پایگاهی برای نشر علم و دانش باشد. بهره برداری علمی‌از وبلاگ‌ها نقش بسزایی در تولید محتوای مفید فارسی در اینترنت خواهد داشت. انتشار جزوات و متون درسی، یافته‌های تحقیقی و مقالات علمی‌از جمله کاربردهای علمی‌قابل تصور برای ,بلاگ‌ها است.

همچنین وبلاگنویسی یکی از موثرترین شیوه‌های نوین اطلاع رسانی است و در جهان کم نیستند وبلاگ‌هایی که با رسانه‌های رسمی‌خبری رقابت می‌کنند. در بعد کسب و کار نیز، روز به روز بر تعداد شرکت‌هایی که اطلاع رسانی محصولات، خدمات و رویدادهای خود را از طریق بلاگانجام می‌دهند افزوده می‌شود.