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建筑學專業四年級課程|運算化設計:青年公寓·垂直社區
本次居住建筑設計課題通過數理邏輯來定義和解析當代青年公寓中的核心問題,并把個性化的設計策略轉化為計算機算法(algorithm),最終通過編寫代碼讓程序生成一系列優良的方案。運算化設計(computational design)通過算法來生成傳統方法難以企及的個性化方案。本課程探索運算化設計方法在居住建筑設計中的新應用,通過數理方法來剖析居住問題并追求設計創新。
來源:InstAAA

時間:2020年秋季學期第9-16周

學生:彌笛,高睿璇,曾意涵,王逸瑋,李嘉皓,劉師予,劉羿罡,徐友璐,張笑凡,殷燁,劉逸卓

指導教師:華好

公寓設計顧問:楊靖

中期答辯評委:李飚,唐芃,李力

答辯評委:王祥(同濟大學),李飚,李力

經濟高效而不失品質與優雅是當下青年對居住環境的追求。課程介紹當今居住建筑體系、空間與功能要素、社會經濟需求;引導學生思考住宅的物質構成與日常需求之間的關聯,探索當下居住問題的解決途徑。本次居住建筑設計課題通過數理邏輯來定義和解析當代青年公寓中的核心問題,并把個性化的設計策略轉化為計算機算法(algorithm),最終通過編寫代碼讓程序生成一系列優良的方案。運算化設計(computational?design)通過算法來生成傳統方法難以企及的個性化方案。本課程探索運算化設計方法在居住建筑設計中的新應用,通過數理方法來剖析居住問題并追求設計創新。

本設計聚焦單棟高層青年公寓設計,探討當下年輕人的生活工作模式,營造空間集約的垂直社區?;貫槟暇┦薪毙聟^國際健康城人才公寓3號樓地塊,面積2163 m2。公寓不高于100米,建筑面積22000-27000m2,其中公寓總面積不低于16000m2。本設計強調青年公寓的居住品質、性價比,追求都市環境中垂直居住模式的創新。

 

processing

 

課程采用Processing編程工具與Gurobi優化器。教學過程中介紹了Truchet拼貼、細胞自動機、整數規劃(Integer programming)、形式語法的基本原理與編程。中期答辯時每位同學單獨用Processing生成各自的初步方案,之后以小組的方式繼續發展方案,最終共有5組設計作品: CUBE+、拼多多、瓣·宅 、?生長·聚居、ACROSS THE LAYER。

 

在Processing編程環境中調用Gurobi優化器實現空間布局的自動化生成

 

CUBE+

高睿璇,曾意涵

 

建筑面積:21652m2,層數:35,戶數:299,容納人數:525

 

 

為了應對都市青年多元化的文化背景與生活習慣,CUBE+通過箱體單元來實現公寓套型與居住組團的“新陳代謝”。整座公寓樓由兩座相互連通的塔樓組成,連接處朝北的區域布置了共享廚房、健身房、書吧、沙龍等功能。12×4×2.8米的箱體單元衍生出9種基本戶型,這些戶型按照一定的比例以及住戶需求組合成三維的組團,進而將這些組團集約化地安裝在塔樓整體結構中。組團之間的“間隙”自然地形成公共空間或空中綠地。整數規劃考慮了各類組團的數量、特定組團不相鄰等約束條件,最終利用Gurobi生成了上百種組團拼接方案。

 

CUBE+_1

CUBE+_1

 

 

拼多多 Pin House

徐友璐,張笑凡

 

建筑面積:25992m2,公寓總面積18016m2,得房率69.3%

層數:30,戶數:278,容納人數:513

 

 

計算機可以窮盡在正交網格上的所有空間組合,而建筑師往往是在“窮盡”與“優選”之間反復尋找最好的結合點?!捌炊喽唷蹦J皆趹粜?、樓層平面、塔樓三個尺度上展開了居住元素的拼接實驗。在戶型層面上,生成并選用了176種單人戶型、53種雙人戶型、12種三人戶型。在樓層平面布局中,用整數規劃(Gurobi求解)實現戶型之間的緊密拼合以及交通空間的最小化。在塔樓的整體設計中,不同邊界條件和核心筒布局可以讓程序生成板式或塔式的多種形式?!捌炊喽唷蹦J竭€設定了3-4個層級的公共空間。最大型的公共空間是跨越樓層的、屬于整個公寓樓的辦公區、會議室、娛樂休閑場所等等。中型的公共空間是2-3戶共享的餐飲、健身區等等。而最小型的“公共空間”是每一戶的陽臺。因此,“拼多多”模式較好地平衡了宏觀的經濟性、年輕人居住需求的多樣性以及社區組團的個性化。

 

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瓣·宅 Floral House

王逸瑋,李嘉皓

 

建筑面積:23725m2,公寓總面積18625m2

層數:31,戶數:351,容納人數:595

 

 

大城市中的青年人充滿理想而又往往形單影只?!鞍辍ふ痹噲D打破青年公寓的生硬、千篇一律、缺乏親和力的現狀,營造一個外形柔軟與內心豐富的青年社區,以親和的姿態接納每一個居住者。每一層的戶型排布較好地適應了不規則的曲線外輪廓。南北兩側布置窄長的單人小戶型、角部設雙人戶型,東南兩側可以布置寬大的復合多人戶型。整個塔樓中設便利店、餐廳、辦公室等功能,局部形成較大的室外平臺,營造出功能豐富的垂直社區。

 

Floral-House_1

 

 

 

生長·聚居

劉師予,劉羿罡

 

建筑面積:27900m2,公寓總面積19600m2

層數:31,戶數:296,容納人數:600

 

 

當今青年公寓缺少公共交流空間,住戶之間缺乏溝通,鄰里感薄弱?!吧L·聚居”方案提出一種居住單元與聚會活動交錯共生的新模式。核心筒位于塔樓的中央,圍繞核心筒“生長”出若干鄰里單元(作為公共活動空間),這些鄰里單元再向外擴展出多個居住單元。通過整數規劃(由Gurobi實現)進行鄰里單元與居住單元的合理排布。整個塔樓的空間與功能布局錯落有致,形成有活力的垂直社區。

 

Generative-Community_1

 

Generative-Community_2

 

ACROSS THE LAYER

殷燁,劉逸卓

 

建筑面積:24840m2,公寓總面積16460m2,得房率66.3%

層數:30,戶數:332,容納人數:524

 

 

該方案將公共空間打造成富有活力的垂直街道,形成一條螺旋上升公共廊道,其中設有放映室、開放客廳、健身房、便利店、閱讀空間等等。公共空間在局部貫穿樓層,樓面形成折板,提高空間的趣味性和利用效率。ACROSS THE LAYER公寓內的戶型十分豐富性,可以適應不同人生階段和經濟水平的住戶需求。除單人間和家庭間外,還安排了舒適的家庭躍層和層高較低的合租戶型。將設計好的戶型用整數規劃(由Gurobi實現)滿鋪在建筑中,限制條件為:戶型不出界、不重疊、每戶均接到走廊、每種戶型在整個建筑中至少出現一定次數。

 

CROSS-THE-LAYER_1

 

CROSS-THE-LAYER_2

 

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指導老師

 

 

華好,東南大學建筑學院副教授,蘇黎世聯邦理工學院博士。研究方向為運算化設計與數控建造。獲CAADRIA青年獎,ALGODeQ算法設計獎。2016年開設“機器人建造”本科設計課程,發布javakuka.org機器人離線編程庫。參展 “建造·運算·應用”國際展覽與2018年中國國際機器人展覽會。

 

信息提供:教師綜合黨支部(運算所)

 

2021.02.07
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