文/ 赵力群

赵力群  英国AA 建筑联盟学院建筑与都市设计研究室建筑学硕士;LCD 设计研究室联合创始人

数据化设计

医院需要在一个有限空间内实现复杂的功能,有多条流线交织,数据化的设计手法能更好地应对其功能的实现、流线的安排和立面的设计。

从2013 年到2015 年,我们团队在北京做过两次AA(英国建筑师联盟学院)访校,做大数据方面的研究,用数据的思维方式来考虑在建筑设计中所要考虑的问题。建筑项目现在普遍采用标书的形式,在各行各业, 数据更多地是反映用户的信息,而用户是建筑最终服务的群体,而数据为我们提供了技术手段,来指导思考建筑的形式和功能布局和建成后的运营管理。

现在建筑师们具备条件可以用数据去思考设计前后的事情,一系列的数据可以让建筑师对下一步的设计判断有一个比较好的决策。参数化是辅助设计的工具,参数化实际上是数据化、数字化的设计,但更多地是一种新的认知。数字化就是借助计算机的平台深入到各行各业所有环节的工作方式。

以大数据调研为基础,通过计算机模拟人流行为,空间使用方式,来进一步指导空间功能设计规划,人流流线的优化等。英国建筑联盟学院北京访校(AAVS Beijing),访校联合负责人:赵力群,高岩;导师:陈昆鲲, 陈毅强;项目组成员:Yang Rulin, Kang Xuechen, Zhai Yufeng, MiguelAcebron, Miguel Esteban;2015 年,中国北京

回到建筑行业中,数字化帮助建筑师更好地管理和分析复杂问题——在工程管理中有BIM,在项目分析中有大数据分析,在建立模型中有参数化建模。它可以帮我们做一些以前手动做设计时无法实现或者很难实现的东西。然而这种技术依然是一种工具,虽然这种工具的使用改变了我们习惯的工作方式,与之而来,新的工具需要建筑师保持平常的思维方式。因此,建筑师既不要对技术盲目地崇拜,也不要片面地排斥,要客观地看待它能够起到的作用。新的问题需要一种新的解决方式, 然而它依然基于旧有的经验。

在医疗建筑领域,建筑师需要考虑功能优化、流线优化和立面优化。数据化的设计在功能优化上嫁接更多的数据反馈。设计师在医院设计中要考虑到院方、医护人员、患者等所有人群,每座医院所面对的群体,所接受的患者流量,自身的建设规模以及它所在城市里的位置,都决定了它是一所具有不同特点的医院。每个医院都各有各自的特点,专科医院,私立医院,养老医院, 公立的大型医院,它们所面临的问题各不一样。医院越来越细分,也越来越专业,服务的群体也越来越专业, 设计师很难用一个常规片面的方式去考虑功能流线。设计师需要根据具体项目和区位来考虑具体问题。

我们可以在医院中看到医生在医院里自发地对他们的工作环境做的一些改变,包括贴告示,养植物,设置病历架等等。随着城市规模的扩大和人群的细分,有几方面的约束条件会发生改变,所以,如何去应对一个新的功能流线不仅是设计方或院方单方面所要考虑的。

当产生了网上预约,医院的门诊、急救、排队、挂号产生变化的时候,医院在对外的一层在空间设计上也发生了改变。技术的产生改变了空间活动,比如网上挂号让患者能有更好的时间分配,现在的技术只解决了挂号排队的问题,但在医院内部,当患者挂上号之后需要寻找化验室以及不同科室位置,分辨在不同楼层之间穿行的流线,这是仍需解决的问题。

建筑设计需要与时俱进,设计师需要考虑更多专业的可能性:如果技术手段在改变,人的流线和流程会有怎样的解决方式;在功能优化方面,除了固定功能之外, 要更多地考虑怎么去实现动态的使用功能,而功能最终是怎么被使用的?当建筑师对问题进行细分的时候会发现,所需要考虑的问题越加复杂。因为这样的设计比原来的所承载的内容更加丰富,所以我们需要有数据化的设计方式。

数据化的调研方式包括模拟,我们的工作坊也采用的这样的方式,用计算机、编程、采集数据,将我们看到的现象变成预设值,用软件预演模拟功能流线,以及在不同的人流量、不同的行为模式下,计算机中提前演算空间将被如何使用。在迭代之后,数据就会产生反馈, 这个反馈是基于现象的观察,同时也是基于经验。这时候我们可以再反过来继续优化设计,解决问题。数据化在介入设计的时候可以帮助设计师预判未来的可能性。

对于人流行为的大数据分析,有助于我们对于场地的理解,功能的判断,空间设计规划等;这些研究依据,进一步通过计算机的模拟,辅助我们更好的对于空间的设计,预判和确定寻找最优的空间解决方案。英国建筑联盟学院北京访校AAVS Beijing),访校联合负责人:赵力群,高岩;导师:封帅,丁荻;2013 年,中国北京

在做白塔寺的更新改造的时候,我们通过调研取得数据,实地采访,从而重新去发现问题,定义问题,把它变成计算机里的变量,计算机就可以通过迭代模拟, 预演未来可能发生的情况。

当数据采集之后。多种数据回归到平台,设计师通过它们可以对人的行为做出整体的判断,也可以对数据进行整理从而判断流线如何优化。在软件方面,计算机编程具有集群智慧,有很多开放的软件平台正在这样做。包括八九十年代伦敦大学研究的“空间句法”,对空间的通过性、光照和私密性做出分析。

流线、功能都是非物理空间上的概念,更多的观察对象实际上是人,是使用行为,是功能。这些都会反映在物理空间的设计上,数据化由此对物理空间环境进行评估:光照、风、温度和湿度等。

回到这一切,参数化构建的是一个平行于物理空间的虚拟空间,现代建筑中存在使用者看不见的系统在起着重要作用:机电、上下水、强弱电、通风和供暖等等。医院空间正常运作需要这一系列系统的支持。而这些系统都是被隐藏起来的,但是他们随时在产生相应的数据。这些要素都会存在怎么去动态分布的问题,院方可以根据门诊大厅的人流量来控制空调供风和温度的变化,可以根据病房里患者的作息规律来动态控制采光通风和医学检查。建筑有了更多的反馈系统之后,可让原本机械的系统提供更加个性化的服务。

在医院的设计建造过程中,BIM 系统将所有的模型信息整合在一起。在医院建造完成之后,BIM 依然可以承载对建筑系统使用上的控制。以通过这个系统管理对机电的控制,由此也可以通过弱电系统加强对智能设备的控制。这样的空间是在不断地演变的,我们也在用数据的方法演示一个物理空间。

通过对于环境中能量参数的控制,引入藻类生物材料,通过系统控制,将建筑材料与界面生物化,同时相应场地中的能源需求与活动,西班牙加泰罗尼亚高等建筑学院北京夏校(IaaC GSS Beijing),夏校负责人:赵力群,徐丰,Ali Gharakhani;导师:刘一格,王飞,曹宇翔,王立春;学生:Zhichao TU, Yu SHEN, Yuzhi YANG, Yuqing YANG, Xiang DING;2016 年,中国北京

望京SOHO 的项目在国内首次尝试建立了一套空调温度的动态分布系统。建筑可以根据人多人少、室内室外温度的变化来控制公共空间的温度,这样极大地节省了能源,同时提高了使用舒适度。

如果一个建筑在建设的时候用了BIM 系统,这个信息化的建造系统包括从建筑设计到水电暖通,到后期的对材料的所有的预算和对施工的监管,在方案建成之后,这个BIM 系统可以继续地作为一个管理系统,作为一个物业的管理系统,它可以反映在所有物理空间中的感应器上,根据反馈变成在具体空间里的具体操作。从管理到运营,建筑需要前端的概念来执行到后端,它不可能一步到位。医院为了追求节能环保或提升舒适度将面对实现更多差异化的需求。

数据化是一种思维方式,可以应用在建筑的任何一个方面,也可以应用在施工管理的任何一个阶段。整个医院的系统变成了一个可以变化的设备,这样也深化了设计。

所有的设计都反映在空间上,空间是一个载体,建筑师需要有跨专业的包容度,去衔接所有环节,从而做到设计上的深化。建筑师不能用自身的专业来限制别人, 设计建造是一个互相尊重的过程。

数字化是建筑师与各方进行对话的基础,如果没有任何数据去描述客观现象,大家很难建立起对话的窗口, 因为没有统一的标准。当数据给了设计师更加客观的标准的时候,我们可以根据更加标准的需求来给出更加准确而又专业的指导。它支撑了一个平台,允许多方的对话。也允许计算机借此帮助设计师做到之前无法做到的事情,去对设计做出预演和评估。

编辑/王小昭