بخشی از مقاله
تحلیل جلوه هاي مفهومی و پروسه هاي هندسی پیچیده در الگوهاي معماري پارامتریک
چکیده
معماري پارامتریک، سبکی نوین در معماري محسوب میشود که با پیشرفت دانش هاي الکترونیک در چند دهه اخیر، گسترش یافته و روز به روز بیشتر مورد توجه قرار میگیرد اما به نظر میرسد تالیفات متعدد معماري در زمینه فناوري طراحی پارامتریک، بدون در نظر گرفتن شرایط ضروري و مهم پروژه صحبت میکنند و مفهوم خاصی از طراحی پارامتریک ارائه نمیکنند. البته این واژه معناي متعددي دارد؛ از معانی ضمنی ریاضی گرفته تا معانی اجتماعی. آنچه براي ما مهم است این است که اسناد و اطلاعات موجود در مورد معماري، به بررسی مفهوم طراحی پارامتریک از نقطه نظر مدیریت اطلاعات و عملیات خاص هندسی می پردازند. گفتنی است شاید به نظر برسد این امر تنها با کمک فناوري ها و نرم افزار هاي رایانه اي نوین امکان پذیر است ولی ما در این مقاله نشان داده ایم که بدون فناوري هاي دیجیتال نیز طراحی پارامتري امکان پذیر است. متاسفانه در پی جست و جوهاي ما در آثار ایرانی، پروژه اي با سبک پارامتریک مشاهده نشد و نیز مقالات بومی موجود کمکی به ما در ارائه مفهوم معماري دیجیتال نکرد. بنابراین در این مقاله بر اساس مطالعات کیفی کتابخانه اي و به شکل تحلیلی، تفسیري، ابتدا به بررسی معانی اصطلاح پارامتریک در رساله هاي دانشگاهی پرداخته شده سپس آثار ساخته شده خارجی منسوب به معماري پارامتریک را تجزیه تحلیل نموده و تفاسیري درمورد روند کلی تولید، موضوعات کاربردي و ساخت و ساز در طراحی آنها آورده شده است تا بدین طریق بتوانیم درکی روشن از معماري پارامتریک ارائه دهیم.
واژه هاي کلیدي : " معماري پارامتریک" ، " طراحی دیجیتال" ، " سطوح پیچیده" ، " روند طراحی".
مقدمه
اخیرا استفاده از عبارت »طراحی پارامتري« در کارهاي معماري بسیار افزایش یافته و عمدتا مربوط به استفاده از فناوریهاي دیجیتال پیشترفته در پروژه هاي پیچیده است.2]،[1ولی طراحی پارامتري و کاربردهاي آن در معماري به خوبی روشن نشده است. اسناد موجود و برنامه هاي مربوط به سیستمهاي پارامتري نیز، به ندرت به تعاریف، ویژگیهاي اصلی و یا استفاده هاي کلی آن در طراحی ساختمان می پردازند. آنها معمولا به عملیاتهاي خاص هندسی یا پیشرفتهاي ساختمانی اشاره میکنند . این مقاله معانی این اصطلاح و استفاده ي از آن در اسناد مرتبط با طراحی معماري را، براي روشن کردن معناي اصلی و نقش آن در کاربرد حرفه اي و توسعه بخشیدن به آن، بازبینی میکند و میکوشد فنون پارامتري را در تولید شکل ساختمان به کار برد و بدین شیوه به شناسایی شرایط آن و مشارکت آن در فرایند طراحی بپردازد.
تاریخچه و مفاهیم واژه »پارامتر«
نخست اینکه، عبارت »طراحی پارامتري«، با کار کلی طراحی براي تطبیق با »پارامترها« ارتباط دارد. بر اساس فرهنگ نامه رسمی، واژه »پارامتر« به داده اي ارجاع دارد که بر یک وضعیت اثر میگذارد.[3] ولی ما میدانیم که همه پروژه هاي ساختمانی با شرایط بیرونی تعریف میشوند، لذا این تعریف به خوبی نقش ویژه پارامتر را در طراحی معماري مشخص نمیکند. همچنین براي پارامتر یک معنی ریاضی وجود دارد که به دامنه اي از مقادیر ارجاع دارد . این مفهوم توسط جوزف-لویی لاگرانژ در سال 1774 معرفی شد تا بعضی از معادلات دیفرانسیلی که از متغیرهاي اضافی استفاده میکنند را مشخص کند. [4]و بعدها در هندسه تحلیلی، براي منحنی هاي پیچیده به کار رفت. در آمار این واژه براي توزیع داده ها بکار میرود و شاخه اي از آن رشته را مشخص میکند: »آمار پارامتري.« اغلب، این واژه در معنی یک کمیت قابل تغییر بکار میرود و گاهی به محدودیت هاي یک عمل اشاره دارد، این محدودیت میتواند هم عددي و کمی باشد و هم کیفی (مانند عادات یا رفتار). پس میتوان گفت، معنی پارامتري، معنایی بینابین ریاضی و اجتماعی دارد و عمدتا با یک متغیر قابل اندازه گیري پیوند دارد .
استفاده از این اصطلاح در طراحی محاسباتی در دهه هفتاد، با پیدایش روشهایی براي رسم منحنی ها با استفاده از معادلات پارامتري و بر پایه کار مهم استیو کونز (Steve Coons) پدید آمد. در این زمان، استیو کونز تعریف سطوح کج را با تقسیم مساحتهاي پیچیده براي منحنی هاي چهار لبه اي توسط معادلاتی مشابه و به منظور آسانتر کردن عملیات، پیشنهاد کرد. [5] این استراتژي، روشهاي بازنمایی (نمایش) رایانه اي اولیه را که از توصیفات ساده تر ریاضی استفاده میکردند، تکمیل کرد ولی براي کار با شکلهاي پیچیده بسیار طولانی بودند. این اصل براي تعریف مسیرها و حجمهاي خمیده (مانند اسپلاین ها ) که امروزه در بیشتر نرم افزارهاي طراحی تعبیه شدند پیشنهاد شد ولی آنها را از هم متمایز نکرد و کنترل محدودي فراهم کرد. [2] همچنین باید در نظر داشت که همه عملیات هاي نقشه کشی دیجیتال از پارامترها استفاده میکنند، به این معنا که از داده هاي عددي که میتوانند تغییر کنند، کنترل شوند و یا ذخیره شوند، استفاده میکنند هر چند شرایط در برنامه ها، متنوع است.
معانی واژه »پارامتري« در اسناد معماري
براي اولین بار، استفاده از ویژگی پارامتري طراحی دیجیتال در
معماري توسط مارك گروس ( ) بیان شد که اعلام کرد طراحی پارامتري براي توسعه شکلهاي متغیر معمولی، سودمند هستند. [6] او در پایان نامه دکترایش در سال 1990، طراحی ساختمان ها با محدودیتهاي فرمال و اقتصادي را پیشنهاد کرد و عمدتا به بحث درباره چینش و فاصله گذاري میان شکلهاي منظم پرداخت.[7] کمی بعد، هاینریش شنوئد ( )درسال1991، یک بحث گسترده درباره معانی طراحی پارامتري، بر پایه انعطاف پذیري شکلها در نرم افزارهاي طراحی، مطرح کرد. او در بحث درباره جنبه هاي شناختی و عملیاتی در فرایند طراحی، این ظرفیت را به صنعتی شدن و امکان از پیش ساختن اجزا ربط داد. همچنین، او این را به نمونه هاي اولیه یا نمونه هاي بارز فرهنگی ساختمانهاي سنتی مرتبط دانست که اصالت آفرینشهاي معماري را به چالش میکشند.[8] بحثی که هاینریش شنوئد مطرح کرد نخستین تصدیق آشکار روش هاي پارامتري در یک روند طراحی معماري بود.
پس از آن جوزپ گومز سرانو (Josep Gomez Serrano) در سال 1993، روش هاي پارامتري در معماري را با صراحت و روشنی به رسمیت شناخت این کار زمانی انجام شد که او براي تکمیل اثر آنتونیو گائودي ( ( Antoni Gaudi به نام »معبد خانواده مقدس« نمونه هایی را با مدلهاي رایانه اي بر پایه سطوح متقاطع ارائه کرد[9]. (شکل شماره (1
Peter Szalapaj
شکل :1 طرح دیجیتالی بخش هایی از معبد خانواده مقدس، .(Serrano et al, 1993 )
اما یک دهه طول کشید تا ظرفیت هاي معماري طراحی پارامتري به طور گسترده در رساله کارشناسی ارشدویکتور گین (Victor Gane) در دانشگاه ام. آي. تی. (MIT) در سال 2004 بازبینی شد. او در رساله خود به شناسایی پارامترها به عنوان متغیرهاي مدل سازي اجزاي سازه اي پرداخت . [10] همچنین، دنیس شلدن( ( Dennis Shelden رییس تیم انفورماتیک فرانک گهري (Frank Gehry)، در رساله دکترایش در دانشگاه ام.آي.تی در سال 2002 ایده اش درباره مدیریت دیجیتال توسعه ساختمانها را با طراحی پارامتري ارائه کرد. [11]
این اسناد نشاندهنده مقداري تاخیر در شناسایی ویژگی هاي طراحی محاسباتی در این رشته هستند گرچه درباره معانی ضمنی بالقوه آن زود بحث شده بود. اخیرا، طراحی پارامتی در معماري به عنوان یک شیوه کلی بکار میرود [12] یا به شکل یک نگرش داراي ظرفیت آفریننده زیاد در بعضی پروسه ها .[2] پس میتوان نتیجه گرفت طراحی پارامتري یا به خاطر ویژگی هاي هندسی به کار میرود و یا به خاطر ظرفیتهاي حرفه اي که میتواند ایجاد کند. لذا، جا دارد که بعضی از نخستین کارهایی که در آنها از طراحی پارامتري بهره گرفته شده را بازبینی کنیم زیرا شاید آنها ویژگی هاي اساسی این تکنیک و به کار گرفتن حرفه اي آن در معماري را نشان دهند.
»پارامتري« در آثار معماري
قبلا گفتیم که استفاده از اصطلاح پارامتري در طراحی محاسباتی، در دهه هفتاد، توسط استیو کونز مطرح شد [5] اما یک مورد استفاده از واژه پارامتري، زودتر از موعد گفته شده در بعضی از کارهاي اجرا نشده معمار ایتالیایی لوئیچی مارتتی (Luigi Moretti) که در 1960 براي یک استادیوم انجام داد، یافت میشود .[13] اما طبق گفته النا پروسالیدو (Elena Prousalidou) در سال 2006، نخستین ساختمانی که در آن از سیستم هاي پارامتري استفاده شد و ساخته هم شد، غرفه فیلیپس است که توسط لوکوربوزیه ( Le (Corbusier و یانیس زناکیس (Iannis Xenakis) براي نمایشگاه جهانی بروکسل ساخته شد (گرچه بدون روشهاي محاسباتی) .[14] به علاوه، طبق نظر دنیس رابرت شلدن (Dennis Robert Shelden) در سال 2002، بام هاي ماهی شکل که توسط فرانک گهري در دهکده المپیک بارسلونا در 1992 نصب شد[11]؛ و طبق راي پیتر اسزا لاپاج ( ) در سال 2001 و ویکتورگین در سال 2004 پایانه واترلو که در 1993 توسط نیکولاس گریمشاو (Nicholas Grimshaw) به پایان رسید، نیز به روش طراحی پارامتري انجام شده است. 15]،.[10 براي همه این موارد، تکنیک هاي پارامتري شناسایی شده است و در دو ساختمان آخر، از مدل سازي سه بعدي دیجیتال بهره گرفته شده است. مثالهاي گفته شده، استفاده آشکار از منحنی هاي متغیر را براي راه حل ساخت و سازي و تجلی فرهنگی ساختمان ها نشان میدهد که اینها ویژگیهاي خاص طراحی پارامتریک در معماري را بیان میکنند.
غرفه فیلیپس، بروکسل 1958
نمایشگاه جهانی بروکسل از 17 آوریل تا 19 اکتبر 1958 و با شرکت 43 کشور برگزار شد و نمایشگاه در مساحتی 200 هکتاري اجرا شد. شرکت هلندي فیلیپس از لو کوربوزیه خواست با طراحی یک غرفه (Pavilion) پیشرفت هاي تکنولوژیک در نور و صدا را نشان دهد. یک غرفه که به پیشرفت هاي تکنولوژیک در نور و صدا مربوط بود. لو کوربوزیه تیمی وسیع از همکاران، شامل مهندس و موسیقیدان یانیس زناکیس تشکیل داد تا غرفه را به شکل محفظه اي براي اجزاي یک نمایش عالی صوتی- تصویري بسازند. 17]،[16
»شعر الکترونیکی« که همان سال توسط لوکوربوزیه پدید آمد، به عنوان تحقق یکپارچگی همه هنر ها به شکل تجربه اي چند حسی براي بینندگان غرفه فیلیپس ادراك شد. این اثر شامل صداي موسیقی الکترونیک بود که توسط ادگارد وارز (Edgard Varèse) و یانیس زناکیس ساخته شده بود همچنین شامل پخش تصاویري در دیوارهاي داخلی غرفه بود که جنبه هایی از تاریخ بشر را بازگویی میکرد.[18] طبق طراحی هاي زناکیس که از 1948 به عنوان مهندس سازه در دفتر لو کوربوزیه کار کرد، صدا به هنگام بازدید پیوسته افراد از غرفه پخش میشود و در جاهاي گوناگون داراي شدت هاي بیشتر و کمتر است تا وقتی که شنیده میشود، فضاي شنیداري مخاطبین را تنگ کند یا گسترش دهد. زناکیس بر پایه تجربه هایش در ساخت قطعه “Metastaseis” که میان 1953 و 1954 ساخته شد، در حال ایجاد یک دگرگونی پیوسته در کار موسیقی، از راه تن هاي متوسط، بود (که به آنها “glissandos” گفته میشود). لذا هدف معماري این بود که دستاورد هاي فرهنگی را از طریق پیوستگی تجربه بیننده بیان کند.
پس از آنکه لو کوربوزیه طرح کلی منحنی شکل را که در هر دوطرفش ورود و خروج داشت، مشخص کرد(شکل شماره (2، زناکیس استفاده از هشت سطح ساخته شده توسط خط ( ruled (surface را پیشنهاد کرد که قابل گسترش بودند. طرح آنها با حرکت یک خط به عنوان تولیدکننده هندسی در فضا ایجاد میشد، تا بدین طریق 500 متر مربع سطح پدید آید که میبایست توسط یک سیستم سازنده که متشکل از قابهاي از پیش ساخته شده بتونی بود، درست شود تا با استفاده از قطعات صاف، دیوارهاي منحنی پدید آید. در همکف میتوان سه فضاي اصلی را که به هم متصل هستند دید که تشکیل دهنده مسیر بازدید است: ورودي و اتاق فنی، اتاق بزرگ براي مخاطبین و خروجی. (شکل شماره (2
شکل :2 پلان سقف و طبقه همکف، غرفه فیلیپس، .(Moreno, 2008)
شکل :3 اولین نسخه از وضعیت ساختاري غرفه فیلیپس، .(Makis, 2001)
شکل شماره 3 فرایندي را که توسط زناکیس براي ترکیب هندسی شکل غرفه انجام شد، نشان میدهد. طبق توضیحی که توسط خود زناکیس داده شد این ترسیم 4 شکل را که اصل آنها مخروط است بازنمایی میکند. حجم مخروطی E، اتصال L و سطحی که در ارتباط دو تا از آنها ایجاد شده است (A / D) به همراه دو شکل سهمويِهذلولی( (G / Kو در آخر، دو مثلث خالی که دسترسی ها به غرفه را شکل میدهند. سطوح سهموي هذلولی براي آسان کردن تخمین سازه اي و ساخت و ساز در نظر گرفته شدند که در عین حال یک پیکربندي ظریف و روشن به شکل میدهند. [17]
در نسخه نهایی (شکل (4، شکل هاي مخروطی A و D و E با شکلهاي سهموي هذلولی جایگزین شدند و به آنها 4 تاي دیگر افزوده شد، B و N و V و . F
براي وصل دومین نقطه ضروري بود تا تفاوت ارتفاع میان راس ها زیاد شود و اولی 21 متر باشد. این فرایند به معنی ربط دادن لبه هاي تقاطع هاي راست و سطوح خمیده نوسان کننده بود که تصویر آن در نقشه همکف به نمایش در میآمد و نیاز به طرح هایی داشت که مستلزم یک فرمول پارامتري براي ایجاد و توسعه سهموي هاي هذلولی بود. [14] لذا تصویر خم ها در صفحه هاي متقاطع با نقاط راس و خطوط مستقیم منجر به یک کنترل پارامتري براي شکل کار و در خدمت توسعه سازنده شد. از شعاع خم ها براي تولید پروفیلهاي مرتبط با آنها استفاده شد و جهت پدید آوردن سطوح متقاطع متغیر، از ایجاد صفحه در ارتفاع هاي قطري گوناگون بهره گرفته شد. [17]
شکل :4 دومین نسخه از وضعیت ساختاري غرفه فیلیپس، .(Makis, 2001)
این نمایش هندسی، طراحی دیوارهاي ساختمانی با پشتیبانی دو طرفه و پیکربندي اندکی منحنی وار را به اجرا در آورد تا به پیوستگی فضایی و جلوه خلاقانه دست یابد. پاویلیون با یک سرداب جانبی، زیرزمینها و چند پنجره بندي تکمیل شد. (شکل شماره (5
شکل :5 غرفه ي فیلیپس، بروکسل .(Kanach, 2009)
ماهی، بارسلونا، 1992
مجموعه ساختمانهاي اجرا شده توسط فرانک گهري در شهر بارسلونا از 1989 تا 1992 بخشی از برنامه توسعه براي بازیهاي المپیک بودند که هدفش بازسازي خط ساحلی بود . [19] آنجا یک ناحیه صنعتی بود که توسط خطوط راه آهن از شهر جدا شده و سواحل نزدیک آنجا به زباله دانی تبدیل شده بود. لذا تصمیم گرفتند که بوسیله طراحی دسته اي از فضاها، تجهیزات عمومی، جزو بدنه شهري بشود. این طراحی دربرگیرنده هتل هنر ها و ناحیه هاي اقتصادي مجاور شد که توسط فرانک گهري و همکاران انجام شد. پروژه مساحت 14,000 متر مربع را در بر میگرفت که حول یک ایوان (پاسیو) مرکزي میان هتل و ساحل بود و چندین راه به رستوران و بار داشت. سقف پاسیو یک سازه فلزي با طول 49 متر و ارتفاع 39 متر است که همچون محافظی در برابر آفتاب عمل میکند. دو بخش اصلی وجود دارد: یک سازه فولادي سفید شبکه اي شکل که پشتیبان و نگهدارنده است و یک پوشش فلزي که سطح یک ماهی را به ذهن القا میکند. (شکل شماره (6
