智能建筑的发展已经并将继续呈现出多样化的特征,从单幢大楼到成片的建筑广场,大到摩天大厦,小到家庭住宅,从集中布局的楼宇到规划分散的居民小区,均属于智能建筑的范畴。建筑的智能环境不再局限于办公类大厦,而是像公寓、酒店、商场、医院、学校等建筑种类扩展。而成片开发的建筑智能广场还拥有系统更大、结构更复杂的集成管理系统(IBMS),能对智能广场中所有的楼宇进行全面和综合的管理。不仅大型的公共建筑拥有舒适、高效的智能环境,数字化的智能技术在家庭环境中也得到了更为人性化的发展,它可以扩展到住宅内任何带有电子开关的东西,除了包括水电、暖通、安全警戒、声像联络、电话通讯、门窗构件等,还延伸至从动作和温度感应到生物传感器的诸多电子化设备。台湾首座高科技管家、智能型住宅似水年华,就可以通过玄关的系统控制面板,依据当时的温度或心情自动控制室内的冷气、灯光、窗帘,还可以呼叫电梯;到洗浴室洗浴时,秀出个人芯片卡,浴室就会自动播放自己喜爱的影音节目,测量体重的精确值则可以在镜面上显示,而非体重计。美国麻生理工曾经研究的聪明屋住宅,在暴风雨来临时可以自我保护和修复,建筑墙壁可以自动过滤汽车鸣笛的噪声,而接收鸟鸣和雨声。
进入21世纪,智能建筑技术中的信息网络技术、控制网络技术、智能卡技术、可视化技术、流动办公技术、家庭智能化技术、无线局域网技术、数据卫星通讯技术、双向电视传输技术等,都得到了更加广泛而具体的发展和应用。但与此同时,智能环境中网络化计算机和多媒体设备的普遍应用也为建筑师的设计工作增加了更大的复杂性。建筑师不但要了解计算机通信及多媒体环境的设计含义,更要在建筑设计的方案阶段就考虑到自动化设备机房的布局,弱电竖井的配置,吊顶、架空地板需要的层高等,对整个空间做出计划和部署。无形的数字信息和网络技术将会促进多元、层级的无线智能场所空间的形成,从而引起建筑布局从形式到内容的巨大变化。例如,通过智能技术在家可做的工作越来越多,家庭空间相应需要不断地增多增大,甚或发展成为家庭办公的SOHO形式。
在数字化信息技术的高速发展下,智能建筑比传统建筑在能源效率方面具有无可比拟的优势。然而,智能建筑在关注效率和功能的同时,发展人居环境与生态环境的和谐才是最为核心的目标。数字化的智能技术只是一种途径与方法,可持续发展的战略对智能建筑的设计与内容提出了新的方向,即绿色建筑。数字化技术与材料资源和损耗有着密切的关系,建筑设计应为控制物质浪费和能源消耗提供解决方案,寻找和研究新的材料和结构系统以适应信息环境所应有的功能。因此,新兴的生态学、生物工程学、生物电子学、仿生学、生物气候学和新材料学等科学技术都会逐步渗透到建筑智能化的多学科多技术领域中,实现真正的建筑与人和自然的和谐发展。新材料、新结构、新技术的应用在2008奥运体育场馆的设计和建造中得到了充分的体现。
例如,我国国家游泳中心水立方就是响应了绿色奥运的理念,其设计综合展示了人文、科技与绿色的结合。国家游泳中心自由的结构形式和ETFE气泡外墙是整个建筑的亮点。其结构设计的灵感来源与Kelvin的泡沫理论,将水泡的结构放大到建筑结构的尺度,这种结构模型普遍的存在于自然界,如细胞组织单元的基本排列形式和水晶矿物结构等,但被用于建筑结构模型还属首次。而ETFE(四氟乙烯)膜材料的应用就更加充分体现了绿色和科技的主题,这种材料的选用不仅大大减低了屋顶和外墙的重量,而且成本合理、热学性能高、透光性强,具有良好的阻燃性和自熄性,其表面附着力及极小,对灰尘、污水的自洁性能远远大于玻璃,在北京的特殊气候下,无疑是最为理想的透明半透明材料。ETFE还在国家体育场-鸟巢的屋顶围护结构中作为防雨层,在一个建筑中如此大面积的应用单层ETFE膜结构,在世界上也还是首例。
3数据库系统和网络技术对建筑设计的支持 3.1数据库管理系统和网络技术的组成 数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的集合。而数据库管理系统(databasemanagementsystem)则是一种操纵和管理数据库的软件应用程序,用于建立、使用和维护数据库,简称DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制,以保证数据库的安全性和完整性。数据库管理系统可分为广泛的两种类型:前台工具和后台工具。前台工具是指用于与现有客户或潜在客户进行直接交流的系统,包括宣传手册、提案简报、网络站点等;后台工具则包括创造和管理前台使用的交流信息的系统工具,主要就是数据库管理、单位内部的局域网络等。
计算机网络把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机,通过通信设备和线路连接起来,在功能完善的网络软件运行下,实现网络中资源的共享。计算机网络分为局域网、广域网和将局域网、广域网通过一定协议组成的国际互联网络。
3.2数据库管理系统和网络技术在建筑设计中的应用 数据库系统和网络技术在虚拟现实技术以及智能技术中都起到至关重要的作用。在虚拟现实系统中,数据库存放着整个虚拟世界中所有物体各个方面的信息和大量物体的模型。通过网络,将位于不同物理位置的多个用户或虚拟世界相联结,形成分布式虚拟现实系统(DVR,DistributeVR),使不同用户同时参与到一个虚拟空间,进行交互,共同体验虚拟经历,以达到协同工作的目的。在智能建筑中,网络业务也已经成为用户最为经常的行为,从早期的通信(E-mail、BBS)到后来的资源共享、网上银行服务、网上电视IPIT、多媒体信息查询、远程医疗、远程教学、视讯会议、视频点播等。
对于设计单位而言,无论是设计院还是设计公司,都涉及内部和外部项目管理,以及介于两者之间的资料信息管理,三者协同运作,缺一不可。这些任务都适于使用数据库管理系统完成。数据库中所关联的信息储存和操作可以包括项目历史、设计人员的个人资料、图片资料库以及商业洽谈联系的追踪记录等等。对设计人员来讲,设计资料数据库的建立为他们提供了方便、完备的设计背景,使他们不必再将额外的时间过多地花费在前期准备阶段,从而更快地进入角色。而设计单位的行销也越来越依赖于计算机以确定市场客户,通过网络,公司可在准备介入某项设计竞标的工作时,方便地获取目标客户的相关信息及该项目所涉及的内容进行背景研究。设计单位也可以建立自己的网络站点展示单位的主要设计作品和正在开展的项目,甚至企业形象。而客户可以从任何地方找到涉及公司的信息,同设计者进行实时、在线的联系。如果说数据库管理系统是一个设计单位内部充分利用数字化手段,实现资源共享、优化管理的系统,那么,网络的介入则为这个系统提供了开放的行销机会,使它真正融入到广阔无边的信息社会中。
设计单位局域网的建立为设计团体带来了新型高效的合作方式,实时交流的合作加强了不同专业部门的同时协作。例如,设计人员和结构人员在不同时间、不同地点对图纸提出的修改意见都可以同步地及时反映在对方的电脑屏幕上,而非像传统的流水作业必须一步一步,任何一项逆序反复的改动都会提高预算,降低效率。而广域网和互联网的普及,为更大范围的设计合作和交流提供了更广阔的平台,使得建筑师能够随时关注当前的设计动态,并保持与业主、材料等之间的良好沟通,甚至是与其他建筑师进行远程合作。
另外值得一提的是,数字化技术的发展为设计者和使用者的角色融合提供了可能性。新兴的虚拟网络社区在更好地表达设计者意图的同时,为公众参与设计发展出一种新的方式自助式设计。专业人员建立的案例样板库可以让客户根据自己的需要在方案构思阶段就参与决策,提出自己的想法和意见。这种参与于设计人员来说,有助于他们对建筑生命周期的深入参与和渗透把握,而于设计本身,它争取了最大范围的主动参与,将人文关怀、社会民主与公共立意赋予了更多现实意义。
4对数字化时代的建筑设计的反思 数字化时代的新技术为建筑设计带来了诸多新的可能,为建筑师在形式创新方面提供了更自由的选择,使复杂不再成为令人望洋兴叹的畏途。在数字化技术影响下,建筑材料形态与特性的变化使得建筑形式无所不能,但在某种程度上,这种无所不能使设计陷入一种数字化工具主义的误区,过分关注形式本身,为追求表面化的新形式而创造新形式,造成所谓的数位皮层与建筑脱节。如许多曲面古怪、造型夸张而设计简陋的建筑以数字化建筑自居,注重单纯、孤立、静态的细部和材料的物质属性,缺乏与技术体系、建构工艺、社会文化相互关联的综合性系统思考。
另外,数字化信息时代的无限复制导致建筑本体价值的贬值,建筑意义的缺失以及地域文化艺术的缺失,独一无二的形象向无数类象分解转化,甚至看到一幢建筑就可以知道它在设计过程中所采用的软件。新的数字软件通过简便易行的复制手段和可调参数的灵活性,将复杂部件的大量使用大大简化的同时,也不可避免地在采用此类手段的设计对象身上打下了自己的烙印所谓的低强度美感和高资讯内涵。我们应该认识到,新技术所带来的可能性并不是带来对形式拓展的趋之若鹜,而是为建筑结构和塑形提供更多元的支持。在任何时候,人类栖居的建筑环境与空间形式,在更大程度上依赖于实际生活和社会行为的需要,建筑的意义应该回归建筑的真实体验,从文脉、场所、社会、生活等人类根本需求中寻找形式的基点。
建筑本身是一种信息媒介,它包括的不仅仅是结构、构造、节点细部等技术因素,它还承载一个社会时代的生活、审美方式等诸多信息,起着文化载体的作用。建筑形式应当表达形式构成的自然规则与自然属性,表达的是人类对构成自然的要素和自然的规律的认识。建筑形式自身的构成是一个科学与技术的问题,比如材料科学、结构科学都是研究建筑形式的科学构成问题。但建筑构成形式的表达却不单是一个科学技术的问题,材料的特性与人类某种情感契合,以及建筑构成体系的理性所揭示的自然规律是建筑建构性的本质。而建构性的表达正是建筑艺术的本质。
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