مقاله به کارگیری معماری دیجیتالی در طراحی پارامتریک مرکز نجوم

بخشی از مقاله

به کارگیری معماری دیجیتالی در طراحی پارامتریک مرکز نجوم

چکیده

علم نجوم همیشه یکی از ابزارهای اصلی انسان برای شناخت جهان پیرامونش بوده است . این شناخت در ابتدایی ترین شکل تنها توسط چشمان بیننده صورت می گرفت .مرکز نجوم ، مکانی است که در آن پژوهشهای علمی مربوط به نجوم و اختر فیزیک انجام می شود و بخشی از آن نیز در راستای آموزش نجوم آماتوری به علاقمندان خواهد بود .در طراحی این مجموعه سعی شده است از معماری

پارامتریک استفاده شود طراحی پارامتریک یکی از رویکرد های فراگیر در فضای طراحی امروز جهان است. این روش، مبنای طراحی را بر توجه طراح به پارامترهای موثر بر طرح و روابط بین آن ها بنا نهاده است و از این حیث در مقابل روش های محصول محور فعلی قرار می گیرد . این رویکرد ، معماری را وارد قلمرو های جدید فرم شناسی و روش شناسی کرده است. در گذشته امکانات محدود در طراحی و نمونه سازی سبب می شد تا طراح با تکیه بر اندوخته های تجربه و احساس خود ، از میان دریایی از جواب های ممکن ، تعداد بسیار محدودی از پاسخ های نزدیک به نتیجه مطلوب را صید کند. اما با رشد ابزار های پردازش و امکان تسلط طراح بر تمامی مقیاس های طراحی, بازآفرینی روابط بین آن ها سوق می یابد . در چنین شرایطی نقش معمار به تعریف کننده فرایند ها و انتخابگر پاسخ ها تغییر می کند . به بیانی دیگر، ابزار های پردازشگر طراح را از تولید کننده تک پاسخ ها به خالق سامانه ای متشکل از داده ها و روابط تبدیل می کند که دریایی از پاسخ های مطلوب را در اختیار وی می گذارد .
در حالی که تاکنون معماران در طراحی ، محدود به حیطه درک و تحلیل ذهن خود برای خلق پیچیدگی بودند، امروزه تنها نیازمند درک و بیان روابط تولید کننده این گونه سیستم ها هستند . وظیفه بازتولید پیچیدگی ، تهیه مدارک ساخت ، تولید نمونه های مدل و حتی ساخت نهایی را با استفاده از شیوه های پارامتریک و ابزار های وابسته به آن می توان بر عهده سیستم های کامپیوتری نهاد.

کلمات کلیدی

مرکز نجوم,معماری پارامتریک,شیوه های پارامتریک

×

-1 مقدمه

معماری پارامتریک یا به بیان بهتر روش طراحی مقداری یکی از جریان های آوانگارد معماری ست که از حدود 10 سال پیش شروع به رشد کرده است این روش در طراحی وابسته به نرم افزار های کامپیوتری است و رشد و

پیشرفت این نوع از طراحی مدیون همین نرم افزارهاست. اگر بخوایم تعریفی از این روش داشته باشیم می توان گفت که روش پارامتریک سعی بر این دارد که به کمک سیستم های کامپوتری و ماتریس ها و روش های ریاضی، روند پیچیده فکرکردن که به صورت ناخودآگاه انجام میشود را به صورت خودآگاهانه تبدیل سازد.

معماری پارامتریک در حیطه های خاصی کاربرد دارد ریاضی همیشه بخشی از معماری بوده این دانش روز به روز پیشرفت کرده و از جنبه های مختلف به معماری کمک کرده از سازه تا برنامه ریزی و یا فرم یابی. پارامتریسزم تنها یک ابزار است جهت کمک به معماری و این با طراحان است که چگونه از آن کمک بگیرند.

-1پارامتر چیست؟
در علوم ریاضی و آمار، پارامتر و یا معادل فارسی آن پراسنجه ، مقداری کمی است که تعریف کننده ویژگی های مشخصی از یک سیستم یا یک تابع است و یا به عنوان عاملی جهت مرتبط کردن توابع و متغیر ها به وسیله یک متغیر مشترک به کار می رود ، در مواردی که بیان یک ارتباط با معادلات مشکل است .یکی از مهمترین مسائل مورد توجه در معماری پارامتریک توجه به پارامترهای ساخت ، از ابتدای فرآیند طراحی و درج این پارامترهای کنترل کننده در الگوریتم های طراحی است به طوریکه محصول تولیدی قابلیت ساخته شدن را داشته باشد. در واقع فرم طراحی شده می تواند از همان ابتدا تحت تاثیر فاکتورهای ساخت بوده تا هر گونه حرکت ، پیچش و یا خمش ، اندازه و یا موضوعی که ساخت آن را مشکل می کند از آن حذف شود تا فرم نهائی بر مبنای این ملاک ها قابلیت

ساخت داشته باشد .در معماری الگوریتمیک (پارامتریک) تلاش می شود تا پارامترهای تاثیر گذار بر رفتار فیزیکی ساختمان (نظیر سازه و مواد و مصالح )در فرآیند تحلیل مداوم ، به طور به هنگام بر معماری اثر بگذارند و در چرخه های بازخورد طرح را اصلاح نمایند
-2نرم افزار های پارامتریک

از جمله نرم افزار هایی که قابلیت دریافت پارامتر را دارند , Revit RailClone, CATIA ,Grasshopper هستند.

یکی از امکانات فوق العاده ی نرم افزار Revit ، بخش مدلسازی پارامتریک design parametric هست که البته در این نرم افزار به curtain system یا همان مدلسازی پوسته ای مشهور هست. به

صورت پیشرفته تر در قسمت mass modeling نیز میتوان مدلهایی را نیز خلق کرد.در همین بخش نیز میتوان مدلهایی را ساخت که پس از ساخت آن , کنترل و ایجاد تغییرات در ان بسیار راحت تر از سایر نرم افزارهایی مانند تری دی مکس و اتوکد است در واقع در بخش مدل سازی پوسته ای یا همان مدل سازی پارامتریک ، نرم افزار رویت از اتوکد و تری دی مکس قویتر هست . نرم افزار پارامتریک Grasshopper که پلاگین نرم افزار Rhino می باشد نرم افزاری قدرتمند است که به طراح اجازه ی طراحی فرم ، آنالیز و انجام محاسبات عددی را به صورت پارامتریک می دهد. مزیت اینکه طراح فرم را با پارامتر های مشخص و با یک منطق تعریف شده ایجاد کند این است که تغییر آن فرم به راحتی امکان پذیر خواهد بود و همچنین آن فرم را می تواند به محاسبات دلخواه متصل کند.
خروجی های نرم افزار Grasshopper از Revitسخت تر میباشد درGrasshopper ورودی داده میشود طراح پارامتر هایی را که توابع ریاضی هستند تعریف می کند و خروجی متفاوت از ورودی به دست میاد. یکی دیگر از نرم افزارهایی که میتوان با آن طراحی پارامتریک را انجام داد نرم افزار CATIA است بطور خلاصه باید گفت در بین نرم افزارهای موجود امکانات CATIA از دیگر نرم افزارها بیشتر است و هرچه امکانات بیشتر باشد طراحی پارامتریک بیشتر خود نمایی میکند.از طرفی ابزار زیادی برای این کار در CATIA وجود دارد بطوری که بجز امکاناتی که در دیگر نرم افزارها وجود دارد ، یکی از محیطهای این نرم افزار به این کار اختصاص داده شده است. Knowledge Advisor یکی از محیطهای CATIA میباشد که به طراح این اجازه را میدهد تا دانش خود را وارد طراحی کند طراحان میتوانند دانش خود را از قبیل فرمولها ، قواعد منطقی ، و تکنیکهای بازرسی راوارد طراحی کنند وهنگام نیاز از آنها استفاده کنند در هر زمان که بخواهند (حین طراحی یا بعد از آن)، مطابق با تعریف خود به صورت فعال و یا غیر فعال. به عنوان مثال پارامترهای متغیر در طراحی هنگام بهینه سازی میباست تغیر کنند و این پارامترها روی تمام ویا قسمتی از طرح تاثیر میگذارند. این متغیرها از هر خصوصیت (طول،زاویه،جنس،دما،زمان و ....) که باشند میتوانند در طراحی دخیل شوند این اسانترین وسریع ترین راه برای یافتن خطاهای طراحی است

RailClone یک مدلساز پارامتریک است که از پلاگین های 3dmax میباشداین پلاگین نیز توانایی های بسیار قدرتمندی را در ds Max 3در اختیار طراح قرار می دهد RailClone برای طراحان دکوراسیون داخلی، نما، آرشیتکت ها و ... پیاده سازی شده است و بیشترین قدرت آن در ساخت اشکال هندسی پارامتریک است. مهمترین واقعه در این نرم افزار محیط Node-Based است. که سرعت و قدرت مدلسازی در این روش بسیار افزایش میدهد.

-3معماری الگوریتمیک

اگر به معماری به شکل حجم در فضا نگاه کنیم ، برای طراحی همیشه با هندسه و ریاضی سر و کار خواهیم داشت. تاریخ معماری هر دوره ای به شکلی با هندسه در ارتباط بوده است در دوران اخیر به علت گسسته شدن رشته های معماری و مهندسی این ارتباط تضعیف شده ولی در اوایل قرن 21 با نفوذ هر چه بیشتر کامپیوتر در حوزه معماری و کمک به خلق فرم های جدید متعلقات علوم کامپیوتر نیز به معماری راه یافت. با تعریف فرم به صورت قدم هایی مشخص و تعریف شده که به اصطلاح الگوریتم خوانده می شود فرم های جدید به سمت علمی تر شدن پیش رفته اند. این اتفاق باعث شده است که ارتباط بین معماری و ریاضی به شکل محکم تری شکل گیرد.در این میان ترکیب رشته های هندسه ی محاسباتی و برنامه نویسی الگوریتمیک که بر پایه ی ریاضی است باعث ظهور مبحث جذاب جدیدی به نام الگوریتم مولد و یا الگوریتم های مولد هندسه شده است.با اینکه نرم افزار های سه بعدی به معماران این توانایی را داده اند که تقریبا هر حجم تصور شده ای را بتوان ترسیم کرد ولی این الگوریتم مولد بود که مبحث طراحی بر پایه پارامتر ها را وارد معماری کرده است. در این میان معماران به منظور بررسی حجم های متفاوت از هندسه اقلیدسی ، طراحی فرم های آزاد و فراکتال بر پایه منحنی را آغاز نمودندطراحی فرم های پیچیده مسئله ای بود که توسط روش های سنتی به این راحتی قابل هضم نبوده است ، به همین دلیل در این دوران قدرت الگوریتم ها و کد های برنامه نویسی است که علم معماری را به جلو می راند. این بدیهی است که حتی برای ترسیم احجام پیچیده نیاز به ابزار های مناسب داریم که بتوانیم ایده را با آن شبیه سازی کرده و با تغییر پارامتر های آن به فرم دلخواه برسیمنتیجه این که معمار ها ترجیح می دهند که با ابزار هایی مثل الگوریتم های مولد و سلول های خودکار پا به عرصه ای فراتر از احجام معمول و موجود بگذارند. افق و آینده این حرکت پچیدگی ای همراه با تنوعی است که آرزو و خلاقیت معمار را به واقعیت تبدیل می کند. مدل سازی در گرس هاپر با الگوریتم مولد ، بر پایه اعداد ، ریاضی و محاسبات استوار است. ذکر این نکته نیز ضروری است که استفاده از روش های الگوریتمیک برای تولید حجم باعث کاهش فاحش اختلافات بین رشته های مرتبط با معماری مثل سازه ، تاسیسات و عرصه ی ساخت خواهد شد. سر فصل هایی که طراحی الگوریتمیک آن ها را در بر می گیرد عبارتند از:

خلق منحنی ها 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 مدل سازی الگو های طبیعی و فرم های ریاضی وار

-4بیانیه طراحی مقداری

از جمله سردمداران این روش طراحی پاتریک ؛شوماخر و زاها حدید هستند که تا کنون پروژه های بسیاری را با این روش کار کرده اند. پاتریک شوماخر در نوشتار ها و بیانیه های متعددی به تبیین این دیدگاه پرداخته است شوماخر 5 اصلی را که در ادامه می آیند به عنوان دستور کار هایی که

می توانند به عنوان وجوه جدید الگو های مقداری در نظر گرفته شوند و مقداری گرایی را رو به جلو پیشرفت دهند معرفی می کند:

.1 مفصل بندی میان خرد سیستم ها :[1] هدف حرکت از ناهمسانی های یک سیستم منفرد به همبستگی کد شده میان خرد سیستم های چندگانه است. برای مثال ، هجوم انبوه اجزای نما شامل پوشش ، سازه ، تقسیمات داخلی و فضاها خالی. نا هم سانی در هر یک از سیستم ها همبسته است با سیستم های دیگر.

2. تاکید مقداری: [2] هدف تقویت کلی حس یکپارچگی ارگانیک از طریق همبستگی پیچیده ای است که تمایل دارند به جای انطباقاتی در جهت بهبود و هماهنگی ، تنوع گونه ها را بزرگنمایی کنند. به طور مثال وقتی عناصر زایا با یک قوس ظریف یک سطح را پر می کنند، این همبستگی نظاممند بایستی آن ناسانی اولیه را بزرگنمایی کند که ممکن است این کار از طریق استقرار آگاهانه آستانه ها یا سایر ویژگی هایی که باعث تاکید و بزرگنمایی می شوند صورت گیرد.

3. پیکره مقداری:[3] فرض می کنیم که پیکره بندی های پیچیده که در خوانش های چندگانه نهفته اند می توانند به عنوان یک مدل مقداری سازمان یابند.این مدل مقداری ممکن است از طریق چیدن به دست آید ؛ بنابراین گشتالت بر آن موثر می شود.تغییرات مقداری برانگیزاننده آشفتگی های گشالتی اند. یعنی ، تعدیل کمی این پارامتر ها، برانگیزاننده جابه جایی های کیفی در نظم درک شونده از این پیکره است. این صورت از مفهوم پیکره مقداری به طور ضمنی بر گسترش انواع پارامترهایی که در طراحی مقداری در نظر گرفته می شوند اشاره دارد. ماورای پارامتر های شیء هندسی متداول، پارامتر های محیطی (نورهای مختلف ) و پارامترهای ناظر (دوربین های مختلف) بایستی در نظر گرفته شوند و به سیستم پارامتریک بپیوندند.

4. پاسخ دهی مقداری:[4] فرض می کنیم که محیط های شهری و معماری داخلی می توانند با ظرفیتی متحرک و پویا از درون طراحی شوند که به محیط اجازه می دهد از نو پیکره بندی شده و خودش را برای پاسخ دهی الگوهای متداول کاربری منطبق کند. ثبت هم زمان الگوهای به کار رفته پارامتر هایی را تولید می کند که روند هم زمان انطباق پذیری پویایی را نتیجه می دهد. ثبت متراکم الگو های به کار رفته منجر به انتقالات شکلی نیمه جاویدان می شود. محیط انسان ساخت عامل پاسخ دهی را در مقیاس های زمانی گوناگون پیدا می کند.