当幕墙设计遇上参数化

常用的幕墙参数化设计类软件包括：Catia、Rhino+Grasshopper、Archicad、Revit。虽然每个软件各有自己的特点，不过目前普及率最高的仍然是Rhino+Grasshopper，主要原因是上手相对简单且对配置要求不高。不过其也有缺点，就是模型不能有效集成非几何信息，做不到真正意义上的模型信息化，这就导致很多大型复杂的项目中，依然要靠其他软件来进行深化。

为了保证项目的落地性，通过参数化手段可以高效的将建筑、幕墙、结构各专业进行合模，能够更直观快速的发现诸如碰撞、板块划分不协调等问题。随着参数化设计的应用，对于方案的修改效率也得到了很大的提升。

参数化设计可以与其他数据源（如环境数据、能耗数据等）集成，使幕墙设计更加智能和高效。例如，可以根据日照分析数据调整幕墙面板的角度和开口，以优化建筑的自然采光和节能效果。

通过参数化模型，可以生成精确的施工图纸和材料清单，甚至可以直接驱动数控设备进行幕墙组件的制造。这提高了建造过程的效率，减少了错误和浪费。参数化设计使得成本效益分析变得更加直观和准确。设计师可以通过参数化模型，快速评估不同设计方案的材料用量和施工成本，帮助决策者做出更明智的选择。

参数化设计在幕墙设计中的应用不仅提升了设计的创造性和灵活性，还显著提高了设计和施工的效率，推动了幕墙系统向更加智能和可持续的方向发展。

下面通过几个案例介绍参数化设计在幕墙实践中的应用：

Soumaya Museum

墨西哥城 墨西哥

FREE设计的墨西哥Soumaya博物馆兼艺术画廊是参数化立面的标志性例子之一。前卫的设计以不对称的有机形状与附近的建筑区分开来。几乎不透明的外壳充当了内部展品的保护壳，外立面覆盖着一万多块六角形铝板，创造了一种有吸引力的视觉效果，根据天气和观看方向的不同而呈现出不同的效果。

博物馆为一个旋转的菱形，由28根大小不同、形状各异的弯曲钢柱支撑着，博物馆外层覆盖着16,000个六角形玻璃钢元素。为了在多个侧面实现悬垂，该结构由位于每个楼层上的七个环组成的系统加以稳定。

七环结构体系在多个侧面构成了悬臂梁，并固定着博物馆的六层展览、展示和公共聚集空间。这些设计参考了传统的、殖民时期墨西哥城的瓷砖建筑立面，并赋予索玛雅博物馆随天气、时间、参观者的位置而变化的不同外观。

参数化设计的一个显著优势是其高效的设计迭代能力。在索玛雅博物馆的设计过程中，设计团队可以根据反馈和实际需求，不断调整和优化设计。还可以进行结构分析，评估幕墙的强度和稳定性。参数化模型允许实时修改和调整设计，从而优化幕墙的结构性能，确保其在不同荷载条件下的安全性和耐久性。

建筑表面覆盖了约16,000块六边形铝面板，这些面板的布置也是通过参数化设计来实现的。设计团队使用参数化模型来确定每块面板的尺寸、位置和角度，确保在实现复杂曲面效果的同时，面板的排列和安装具有逻辑性和可行性。

索玛雅博物馆的幕墙设计通过参数化设计手段，实现了复杂几何形态的生成、面板布置的优化、结构性能的提升、能耗和日照分析的集成、制造和施工的高效执行以及设计迭代和沟通的便捷。这些应用不仅保证了设计的创新性和独特性，也大大提高了项目的整体效率和质量。

The Broad Museum

洛杉矶 美国

The Broad是位于洛杉矶市中心的一座当代艺术博物馆，整个结构在角落处被抬起，就像一个面纱的开口，作为接待游客进入大厅的入口。建筑师采用了面纱和拱顶的概念，其中面纱是环绕拱顶的外部结构，内部空间从入口到出口都由沉重的不透明体量塑造而成。

该设计基于一个名为“面纱和拱顶”的概念，“面纱”是一个多孔的围护结构，包裹着整个建筑，外立面幕墙由2500块玻璃纤维增强水泥板和650吨钢材建成，这种蜂窝状结构可为展厅内提供散射光。

幕墙的设计是自适应的，能够根据不同的环境条件进行调整。通过参数化设计，幕墙的孔洞大小、形状和分布可以根据外部光照条件和内部需求进行动态调整，以达到最佳的光线和温度控制效果。

通过优化的遮阳结构和自然通风系统，减少了太阳辐射和热量进入室内，从而提高了建筑的能源效率。这种设计不仅为乘客提供了舒适的候车环境，也在很大程度上降低了空调系统的能耗，

外立面的几何形态和表面纹理在阳光下会产生丰富的光影效果，随着太阳的位置变化，建筑表面的光影也在不断变化。这种动态的光影效果不仅增强了建筑的视觉吸引力，也为城市景观增添了生机和活力。

Mediopadana Station 

意大利 利雅得

建筑的立面设计采用了波浪形的外观，这种设计通过一系列垂直波浪状的铝制板实现。这些板材不仅为建筑带来了独特的视觉动感，还使立面在不同光线下呈现出不断变化的光影效果，增强了建筑的视觉吸引力。

立面设计充分利用了参数化设计工具，通过复杂的算法和参数调整，设计师能够精确控制每一个波浪的形态和尺寸。这不仅确保了设计的独特性和一致性，还提高了设计和施工的效率。

立面的波浪形板材能够根据不同方向和时间的太阳位置进行优化，提供最佳的遮阳效果。通过精确的预制和模块化安装，实现了复杂形态的高效施工。每块铝板都是根据参数化设计模型进行精确切割和加工，确保了安装的精度和一致性。

Ned Kahn and Urban Art Projects

澳大利亚 布里斯班

布里斯班航站楼停车场的东立面、大约有117000块悬挂的铝板随着风而产生流动的波纹。为了应对不断变化的风型，立面在建筑和自然环境之间建立了直接的界面，其灵感来自布里斯班市猫的尾迹所产生的水面反射。

在停车场内，当阳光穿过立面时，光影图案投射到墙壁和地板上。该设计还提供了实用的环境效益，例如遮荫和自然通风。

除了其引人注目的外观外，该装置还提供了两个环境效益。外立面实际上具有 50% 的透气性，可以为停车场提供通风，同时整个立面也可以起到遮阳的作用，为整个建筑降温。

风动幕墙也叫风铃幕墙，其原理简单来说就是利用动力学的风力来模拟风吹的效果。其结构较为简单，通常用不锈钢拉索把金属风动片串链起来，固定住风动片的单边，限制仅在一个方向能移动。让墙面在空中随风飘舞，轻盈灵动、自然流畅。

此类建筑表皮可用Kangaroo的风力进行模拟，读者可在公众号后台回复关键字【风动幕墙】来获取本案例的GH文件。

MegaFaces

俄罗斯 索契奥林匹克公园

MegaFaces展馆位于2014年索契奥林匹克公园入口处，由俄罗斯最大的电信公司之一、索契冬奥会的合伙人 MegaFon 委托建造。

伦敦建筑师 Asif Khan 对肖像画的想法十分着迷，MegaFaces的灵感来自于数字技术。如今，“自拍”、表情符号、社交软件已成为数字时代交流的符号。MegaFaces以雕塑的形式利用这种即时性，使用现代数字平台在建筑规模上表达情感。

展馆是一个2000平方米的立方体，具有动感的立面，可以在三个维度上变换，以重现大楼参观者的面孔，让每个人都有机会成为奥运会的代言人，只需运动员和奥运观众在大楼内的特殊3D照相亭内拍照。

立面的图像是由11000个程序执行器控制建筑物的弹性皮肤而成，同时在建筑上展示了三幅每幅8米高的肖像。每个执行器中的尖端都带有一个包含RGB-LED灯的半透明球体。每个致动器充当一个像素，从建筑物向外延伸最多两米以创建立体图像，或改显示在立面上的图像或视频的颜色。

在GH中可用图像采样器Image Sampler模拟3D脸部效果，初学者特别要注意的是、采样点数据为UV Point，而不是真正的三维空间点。读者可在公众号后台回复关键字【图像采样】来获取本案例的GH文件。

Fondation Louis Vuitton

巴黎 布洛涅森林区

路易斯·威登博物馆是一座由著名建筑师Frank Gehry设计的现代建筑，该项目采用了多种参数化设计方法，使得其外立面的异型玻璃面板结构成为该建筑的标志性特征。

建筑外观结构异常复杂，由大量异型玻璃面板组成，每个面板的形状和尺寸都不同。这种复杂的结构设计在当时被认为是一项技术挑战，展示了设计团队的创新和技术实力。

创新的参数化辅助设计和结构体系为建筑数字技术领域提供了新的标准，超过400人同时基于一个数字模型进行联合设计，使得超过3600块玻璃板和19000块混凝土板通过3D模型得以实现。

建筑的玻璃面板反射出不同角度和强度的阳光，产生出丰富多彩的光影效果。这种光影效果使建筑在不同时间和天气条件下呈现出不同的面貌，增加了其视觉吸引力。