algorithmic design
در نشریات گروه هنر و معماری-
مجله صفه، پیاپی 109 (تابستان 1404)، صص 61 -86اهدف و پیشینه
در رویکرد نوین طراحی محیطی در معماری و شهرسازی بر همگام سازی ظرفیت های محیطی با فرایند طراحی تاکید می شود. امروزه رشد فناوری های دیجیتال نظیر مدل سازی اطلاعات ساختمانی (BIM)، که ابزاری برای سازمان دهی اطلاعات محیطی، فنی، و نظری شناخته می شود، تحولی بنیادین در عرصه طراحی معماری و شهرسازی ایجاد کرده است. این پژوهش با هدف عرضه چارچوب مفهومی جدیدی برای بهره گیری از فناوری BIM در طراحی محیطی پاسخ گو انجام شده است. اهمیت این هدف در رفع خلاهای نظری موجود در تلفیق ابزارهای دیجیتال با مبانی نظری معماری و طراحی محیطی است. در این پژوهش در چارچوب «نظریه مولد»، تلاش می شود ظرفیت های فناوری BIM برای پاسخ دهی به نیازهای طراحی چندوجهی و انطباق با شرایط محیطی شناسایی شود.تحولات معاصر در معماری افزایش نقش داده های محیطی در فرایند طراحی را می نمایاند. برخلاف رویکردهای سنتی، طراحی معاصر، به ویژه در دوران پساپست مدرنیسم، نیازمند ادغام مفاهیم محیطی، اجتماعی، و فناوری های نوین برای ایجاد پاسخ های انعطاف پذیر به مسائل پیچیده است. فناوری BIM، به منزله ابزار میان رشته ای، با ارائه مدل های دیجیتال چندبعدی، امکان تحلیل و ادغام داده ها در فرایند طراحی فراهم می کند. در پژوهش حاضر در واکنش به محدودیت های موجود در بهره گیری از مبانی نظری در طراحی دیجیتال، چارچوبی جامع برای تلفیق این فناوری با نظریه های معماری عرضه می شود.
مواد و روش هادر این تحقیق از روش تحلیل تماتیک و رویکرد کیفی استفاده شده است. داده های پژوهش از منابع کتابخانه ای گردآوری و در قالب تم های مرتبط کدگذاری شده اند. با تحلیل تماتیک، به منزله رویکردی انعطاف پذیر، شناسایی الگوهای پنهان در داده ها و کشف روابط میان مفاهیم مختلف امکان پذیر می شود. فرایند تحقیق شامل سه مرحله اصلی است: در مرحله اول، داده های مرتبط با فناوری BIM، طراحی محیطی، و نظریه مولد گردآوری و کدگذاری شدند. در مرحله بعدی که تحلیل تماتیک نام گرفت، تم های اصلی و فرعی مرتبط با موضوع شناسایی و دسته بندی گردیدند. در مرحله سوم، با ترکیب یافته های تحلیل تماتیک، چارچوبی مفهومی برای بهره گیری از فناوری BIM در طراحی محیطی ارائه شد. فناوری BIM بستری برای تلفیق داده ها و نظریه ها در فرایند طراحی و در پنج مرحله تعریف شده است: مرحله اول، آماده سازی داده ها (Pre-BIM) که شامل جمع آوری داده های محیطی و سازمان دهی آنها برای تحلیل است. مرحله دوم، مصورسازی واقعیت گرااست (BIM Light) که شامل ایجاد مدل های سه بعدی از عناصر طراحی و افزودن اطلاعات محیطی به آنها می گردد. مرحله سوم، مرحله تبدیل داده ها به اطلاعات است که داده های محیطی با مدل های سه بعدی برای تحلیل های نظری ادغام می شوند. مرحله چهارم، مرحله ادغام اطلاعات و مهارت هاست، به این معنا که دانش طراحان با داده های مدل سازی شده، برای فراهم سازی امکان انجام طراحی بهتر، ترکیب می شود. مرحله پنجم، مرحله ارزشیابی گزینه ها مبتنی بر مهندسی ارزش تحلیل و مقایسه گزینه های طراحی برای انتخاب بهترین پاسخ است.
نتایج و جمع بندیطبق نتایج پژوهش، فناوری BIM توانایی بالایی در سازمان دهی اطلاعات محیطی، فنی، و نظری در فرایند طراحی دارد. چارچوب مفهومی مورد نظر در این پژوهش امکان بهره گیری از ظرفیت های BIM برای طراحی محیطی پاسخ گو را فراهم می کند. نوآوری این پژوهش در عرضه مدلی جامع برای ادغام فناوری های دیجیتال با مبانی نظری معماری است. این مدل به طور خاص شامل سه جنبه می شود: جنبه انعطاف پذیری، به معنی داشتن امکان تغییر پارامترها و مشاهده نتایج به صورت آنی در طراحی؛ جنبه پایداری، شامل استفاده از داده های محیطی برای بهبود کارایی انرژی و کاهش هزینه های ساخت؛ و جنبه تحلیل چندبعدی، با منظور بیان دیدگاه های چندوجهی برای تحلیل محیطی، فنی، و فرهنگی.همچنین طبق نتایج، فناوری BIM می تواند ابزاری برای تسهیل تعامل میان طراح، عوامل محیطی، و ابزارهای دیجیتال باشد. BIM با ایجاد بانک اطلاعاتی از مبانی نظری، امکان گسترش و ارتقای فرایند طراحی را در پروژه های مختلف فراهم می آورد. علاوه براین، استفاده از الگوریتم های مبتنی بر هوش مصنوعی برای تحلیل داده ها و ایجاد پاسخ های طراحی، کاربردهای عملی و اقتصادی متعددی دارد.چارچوب پیشنهادی شامل پنج مرحله اصلی از آماده سازی داده ها تا ارزشیابی نهایی گزینه های طراحی است. در این مراحل با بهره گیری از رویکردهای پارامتریک و الگوریتمیک، امکان ایجاد پاسخ های طراحی انعطاف پذیر و تطبیق پذیر با نیازهای متنوع را فراهم می شود. پژوهش حاضر به طراحان و پژوهشگران محیطی یاری می کند تا با بهره گیری از فناوری BIM، فرایند طراحی را به طور معناداری ارتقا دهند. این چارچوب با ترکیب مبانی نظری و ظرفیت های فناوری های نوین، به بهبود کارایی و پایداری طراحی محیطی کمک می کند. پیشنهادهای این پژوهش شامل ایجاد بانک اطلاعاتی مبتنی بر مبانی نظری، توسعه الگوریتم های تحلیل داده، و افزایش تعامل میان طراحان و ابزارهای دیجیتال است. درنهایت، این چارچوب می تواند مدلی باشد برای توسعه طراحی محیطی پاسخ گو در معماری و شهرسازی.
کلید واژگان: فرایندمحوری، داده پنداری، مسئله پنداری، معماری پارامتریک، طراحی الگوریتمیکIncreasing the environmental awareness of contemporary designers and planners has increased their layers of awareness of the environmental factors involved in the design process. In the way that the contemporary developments of the design-oriented disciplines in the field of architecture show several reactions in the majority of fields of productive theory, whose generation is often based on the nature and perspective within the discipline. Reflecting and adapting such a view in the theoretical content of the building sector means that the basis for the need for environmental design in its various aspects has been created.Because environmental design, according to environmental perception, seeks to synchronize the capacities of the environment and the design process.The current research want to achieve a conceptual framework for the application of building information modeling technology in the path of achieving responsive environmental design.Based on this, the main goal of this research is to investigate the capabilities of building information modeling technology, in order to increase the definability of the design process and the designer's control over multiple environmental factors, in the framework of the generative theory (as its theoretical foundations).The method of obtaining new concepts is to use library resources in the framework of thematic analysis and in a qualitative way.The result of this research shows the high capability of BIM technology in the comprehensive use of artificial intelligence by the environmental designer in the design process. The important application of this research is to achieve a conceptual framework for creating the intellectual structure of designers and environmental planners in this multifaceted and complex field
Keywords: Process Orientation, Data Orientation, Problem Orientation, Parametric Architecture, Algorithmic Design -
ساخت دیجیتال و هندسه رایانشی دو رویکرد نوین در معماری هستند که به طور فزاینده ای با یکدیگر در تعامل قرار گرفته اند. هندسه رایانشی با ارائه ابزارهایی قدرتمند برای تولید فرم های پیچیده و بهینه سازی ساختارها، نقشی کلیدی در تحول فرایند طراحی ایفا می کند. در مقابل، ساخت دیجیتال با بهره گیری از فناوری های پیشرفته، تحقق فیزیکی فرم ها را با دقت و سرعت بالا ممکن می سازد. پیچیدگی تعامل این دو حوزه و پتانسیل های فراوان آن ها، ضرورت انجام تحقیقی جامع در این زمینه را آشکار می سازد. این پژوهش با هدف بررسی دقیق رابطه بین ساخت دیجیتال و هندسه رایانشی در طراحی معماری و ارزیابی چالش ها، امکانات و فرصت های حاصل از این هم افزایی انجام شده است. با مرور ادبیات موجود و اتخاذ رویکردی توصیفی - تحلیلی در قالب بررسی چندین نمونه موردی با ویژگی های هندسی و روش ساخت دیجیتال مختلف، جنبه های گوناگون هم افزایی این دو رویکرد در طراحی معماری بررسی شده است. یافته های پژوهش نشان می دهد که هم افزایی بهینه هندسه رایانشی و ساخت دیجیتال به فرایند طراحی همگام با ساخت می انجامد که می تواند به خلق معماری با پیچیدگی های هندسی متنوع، ساخت پذیری مطلوب، قابلیت شخصی سازی و کاهش هزینه ها منجر شود.کلید واژگان: ساخت دیجیتال، هندسه رایانشی، طراحی الگوریتمی، بهینه سازی، طراحی معماریDigital fabrication and computational geometry are two emerging approaches in architecture that have increasingly interacted with each other. Computational geometry plays a crucial role in the evolution of the design process by providing powerful tools for generating complex forms and optimizing structures. On the other hand, digital fabrication, through the use of advanced technologies, enables the physical realization of these forms with high accuracy and speed. The complexity of the interaction between these two areas and their immense potential reveals the necessity of conducting comprehensive research in this field. This research has been carried out to examine the relationship between digital construction and computational geometry in architectural design and evaluate the challenges, possibilities and opportunities resulting from this synergy. By reviewing the existing literature and adopting a descriptive-analytical approach, this study investigates various case examples with distinct geometric features and digital fabrication methods, exploring the synergy between these two approaches in architectural design. The research findings show that the optimal synergy of computational geometry and digital fabrication leads to a design-by-fabrication process that can create architectures with diverse geometric complexity, manufacturability, customization, and cost reduction.Keywords: Digital Fabrication, Computational Geometry, Algorithmic Design, Optimization, Architectural Design
-
بیان مسئله
فرم یابی براساس خودسازماندهی اجزا در طبیعت مدت ها مورد توجه بوده است. این فرم ها که براساس بهترین نحوه انتقال نیروها شکل می گیرند، با حداقل مصالح قابل ساخت بوده اند و نیز سبک هستند. در گذشته برای پی بردن به نحوه این خودسازماندهی، مدل های فیزیکی مبنای طراحی و محاسبه قرار می گرفت. اما فرایند ساخت این مدل ها، اندازه گیری و تعمیم آن به مقیاس واقعی کار زمان بر و پرزحمت است. به خصوص اگر ساختار موردنظر، ساختاری پیچیده، چون سازه های درختی باشد. امروزه با اعمال منطق طبیعت در شبیه سازی های رایانه ای، می توان مدل هایی دیجیتال ساخت که فرایند فرم یابی و تعمیم آن به مقیاس نهایی، با صرف زمان و انرژی کمتر ممکن شود. هدف پژوهش: هدف این پژوهش ارائه ابزاری دیجیتال برگرفته از طراحی الگوریتمی، جهت فرم یابی دیجیتال سازه های درختی براساس آزمایش فیزیکی رشته های خیس است.روش پژوهش: این پژوهش ابتدا از طریق مطالعه منابع و مقالات علمی موجود در این زمینه شکل گرفته و سپس نتایج حاصل با استفاده از ابزارهای رایانه ای به طراحی ابزاری دیجیتال منجر شده است.
نتیجه گیریاستفاده از طراحی الگوریتمی حاصل از مدل رشته های خیس، می تواند ابزاری ساده برای طراحی بهینه ساختارهای درختی در اختیار طراحان قرار دهد. به این صورت، نه تنها نتیجه طراحی، بلکه فرایند طراحی نیز بهینه خواهد بود. یکی از چالش های اصلی در فرم یابی فیزیکی، برداشت مدل و تهیه نقشه های ساخت بوده است. با انتقال این فرایند به دنیای دیجیتال، اندازه گیری فرم حاصل بسیار ساده تر و در زمان کمتری انجام خواهد شد. در نتیجه ساخت پذیری این فرم ها افزایش می یابد.
کلید واژگان: خودسازماندهی، فرم یابی دیجیتال، طراحی الگوریتمی، سازه های درختیProblem statement: Self-organizing particles in nature have long inspired structural form-findings. These forms shaped to transfer forces efficiently use minimal materials and are light-weight. Physical models have been used to explore these self-organizing particles and served as a basis for design and calculation. However, making, measuring, and scaling these models is tedious and hard, especially for complex geometries such as tree-like structures. Nowadays, computer simulations can apply nature’s logic to create digital models. These models simulate form-finding and scaling faster and easier.Research
objectiveThe purpose of this research is to present a digital tool derived from algorithmic design for the digital form finding of branching structures based on the physical testing of a wet thread model.Research
methodThis research was first formed through the study of available resources and scientific articles in this field, and then the results were used to design digital tools using computational methods.
ConclusionAlgorithmic design based on the wet thread model simplifies the optimal design of tree-like structures. It optimizes both the design outcome and the design process. Physical form-finding often faces difficulties in converting models into construction plans. By digitizing this process, the measurement of the final form becomes faster and easier. This enhances the constructability of these forms.
Keywords: Self-Organizing Patterns, Digital Form-Finding, Algorithmic Design, Tree-Like Structures -
معماری، به مثابه فضایی گفتمانی، میراث دار دانش، فرهنگ، هنر و زبان گویایی برای بیان گفتمان های مسلط تاریخی است. ابنیه شاخص تاریخی، تجلی گاه فرهنگ و سنت های جاری، و معرف بستر خلق خویش اند. یکی از مهم ترین بن مایه های پر سخن در معماری ایرانی، هندسه مکنون و جلی در آثار شاخص تاریخی است. هندسه به عنوان صورتی از ماهیت قدسی، هم در آفرینش ساختار ابنیه و هم در صورت بندی تزیینات معماری ایرانی اسلامی، نقشی اساسی ایفا می کند. نظر به تحولات و رشد فناوری در ابزار طراحی و دگرگونی شیوه اندیشیدن در فرایندهای طراحی دیجیتال، بررسی شیوه های بازنمایی سنت ها به طور عام و بازآفرینی هندسه به طور خاص، از منظر ساختار و صورت، ضرورت دارد. در این پژوهش در جست وجوی پاسخ این پرسش هستیم که چگونه می توان با تکیه بر آراء سنت گرایان، در طراحی معماری بناهای امروزین، با به کارگیری روش های طراحی رایانشی و الگوریتمیک به بازنمایی تاریخ و تعامل با سنت پرداخت؟ و آیا می توان با رویکرد بازآفرینی نقش مایه های هندسی معماری ایرانی اسلامی، بر بستر روش های طراحی رایانشی، به بناهای امروزی، هویت بخشید؟ در این راستا با بهره گیری از روش کتابخانه ای و تحلیل نمونه های قابل توجه معماری با رویکرد بازآفرینی نقش مایه های هندسی الگوی هنر سنتی، تلاش می شود از بستر هندسه جاری معماری ایرانی اسلامی، از آرای سنت گرایان، بهره جست. بنا بر پژوهش صورت گرفته، ساختار هندسی نقش مایه های هندسی هنر و معماری ایرانی اسلامی، با تکیه هنرمند ریاضیدان مسلمان، بر هندسه اقلیدسی و فیثاغوری و بنیان های حکمی و علمی، نمود تام و تمامی از هماهنگی معنا و صورت است. از طرفی طراحی پارامتریک و الگوریتمیک که مفاهیم هماهنگی جزء و کل، تکثیر، پیچیدگی، ریتم و فرم های توسعه و تکامل یافته، از ویژگی های زیباشناختی آن است، تناسب بسیاری با زیبایی شناسی نقشمایه های هندسی ایرانی اسلامی دارد که مبنای آن، تاکید بر مفاهیم کثرت در وحدت، پیچیدگی، تکرار و فرم های هندسی استحاله یافته نظام مند است. ماهیت انتزاعی و ویژگی های صوری و زیبایی شاختی نقش مایه های هندسی هنر و معماری ایرانی اسلامی، بنیان و ساختاری غنی و قابل توسعه است و شناخت، تحلیل، توسعه و بازآفرینی آن که در گذشته کاری دشوار و پیچیده بود، امروزه به واسطه ابزار نوین طراحی برای تولید فرم هایی با تفکر الگوریتمی و طراحی رایانشی تسهیل شده است.کلید واژگان: معماری ایرانی-اسلامی، بازآفرینی، نقشمایه های هندسی، سنتگرایان، طراحی الگوریتمیArchitecture is a dialectic and discursive space that carries the heritage of knowledge, culture, art, and expressive language and expresses dominant historical discourses. Landmark historic buildings are manifestations of current traditions and culture and represent the foundation of their creation. One of the most significant elements of Persian architecture is hidden and visible geometry in landmark historic buildings. As a form of sacred nature, geometry plays a fundamental role both in the creation of building structures and in the design of Iranian-Islamic architectural decorations. Considering the development and growth of technology in design tools, and the transformation of the way of thinking in digital design processes, it is necessary to examine the modes of representing traditions in general and re-creating geometry in particular from the perspective of structure and form. In this research, we are looking for the answer to how we can rely on traditionalist views, in the architectural design of today’s buildings, by applying computational and algorithmic design methods to represent the history and interact with tradition. And is it possible to give an identity to modern buildings by approaching to recreate the geometric motifs of Iranian-Islamic architecture based on digital design methods? In this regard, using the library method and analyzing significant examples of architecture with the approach of recreating the geometric motifs of the traditional art model, an effort is made to benefit from the views of traditionalists on the current geometry of Iranian-Islamic architecture. According to the research, the geometrical structure of the geometric motifs of Iranian-Islamic art and architecture, with the reliance of Muslim artist-mathematician, on Euclidean and Pythagorean geometry and scientific foundations, is a complete and harmonic coordination of form and meaning. Parametric and algorithmic design, with aesthetic features like the concepts of coordination of part and whole, proliferation, complexity, rhythm, and developed and evolved forms, is very compatible with the aesthetics of Iranian-Islamic geometric motifs based on the emphasis on the concepts of plurality in unity, complexity, repetition and systematic transformed geometric forms. The abstract nature and the formal and aesthetic features of the geometric motifs of Iranian-Islamic art and architecture are a rich and developable foundation and structure. And its recognition, analysis, development, and re-creation, which were difficult and complex tasks in the past, are now facilitated by the aid of new technology and tools to produce forms with algorithmic thinking and computer design.Keywords: Iranian-Islamic Architecture, Re-Creation, Geometric Motifs, Traditionalists, Algorithmic Design
-
با توجه به اهمیت نقش و مفهوم نور در معماری سنتی ایران، همواره شاهد بهره مندی از آن به بهترین نحو با به کارگیری انواع عناصر تلطیف کننده نور بوده ایم. «پالکانه» به عنوان یکی از این عناصر ارزشمند در معماری سنتی، به عنوان پنجره ای پیش آمده همراه با نقوش گوناگون گره سازی و شیشه های رنگین می تواند ضمن تامین بیشترین میزان نورگیری، به عنوان یک تلطیف کننده به نحوی طراحی شود که اثرات ناخواسته ای چون افزایش حرارت دریافتی را برای فصول گرم به خوبی کنترل نماید. در این مقاله از طریق روش های الگوریتمیک رایانه ای و به کمک نتایج به دست آمده از ارزیابی های مختلف در نرم افزار شبیه سازی اکوتکت به ارائه شیوه ای از طراحی کارایی محور «پالکانه» برای جهات مختلف ساختمانی فرضی در شهر تهران می پردازیم که ضمن احیای یکی از عناصر ارزشمند معماری سنتی، افزایش بهره مندی از نور روز در ساختمان را موجب می شود.
کلید واژگان: پالکانه، شبیه سازی نور روز، طراحی الگوریتمیک، طراحی کارایی محور، نقوش هندسیTraditionally, because of the very influential role of light to create sacred space in buildings and make it comfortable for occupants visually and thermally, designing an opening as light catcher to control and modify the amount of light, has been a crucial issue. Palekane (also called Mashrabiya or Shanasheel) is the Persian term given to an Islamic type of oriel window made with wood latticework, located on the second storey of a building or higher, often adorned with stained glass. This component of traditional Islamic architecture with an openable wooden screen gives shade and protection from the hot summer sun while allowing the cool air from the street to flow through. Palekane also provides protection and shade for the ground floor windows that are flat and usually unprotected. Moreover, throughout history, geometric patterns had an important role in historic Islamic architecture of Iran. Today we have exclusive ability to understand ornamental styles of the past, to recreate new performative styles. Altering geometric patterns for latticework is always very effective on its overall lighting and shading performance. This provides a significant amount of light entering the room without causing it to be annoying. Through algorithmic development of Islamic geometry, the advantages of golden-ages of Iranian architecture can be brought out from dark side of history to modern digital architecture. Nowadays, digital technology such as the advances in computer software, opens up possibilities to the emergence of performance-oriented architectural design. In this approach, the focus of all decisions is on demand of requirements and on required performance in use. According to what architect and theoretician Rivka Oxman defined, performance-oriented design can be considered as a process of formation that is driven by a desired performance. Performance-oriented models of design, utilize digital technologies that support the generation of form resulting from design performance. In addition, based on Branko Kolarevics description in the book Performative Architecture: Beyond Instrumentality, about the inadequacy of existing analytical CAD software in conceptual design, and the development of software that can provide dynamic processes of formation based on specific performance objectives, performance can be defined as a formation technique or a generative process the variants of which are parametrically defined by the problem conditions, site, program, etc.In performance-oriented design the object is generated by simulating its environmental (or structural) performance. The final form is the exact result of desired performance, or behaviour, of a design object. In this article, based on performance-oriented design approach and through an algorithmic development, some geometric patterns of latticework shade are generated in Grasshopper (the generative modelling plugin of Rhino) based on Hankin & Lees method. Usage of this method, makes it possible to control the porosity and penetration of latticework by altering contact angles (θ) in star shape Islamic pattern as the main parameter. Then the specific shape of Palekane (applied in Abyane, Iran), is modelled in Ecotect (as daylight simulation software) for a hypothetical building to analyse the amount of solar radiation and shading on each face of building and manipulate Cellular Method for Optimal Shading to evaluate the effect of geometric pattern of each latticework shade. Cellular Method for Optimal Shading is an innovative approach developed by architect Dr. Eran Kaftan at the University of Arizona in 2001. This method offers calculating an optimal shading form, accounting for both needs of summer solar protection and winter solar gain. As a result, it provides better thermal comfort and maximum annual energy conservation in cooling and heating. Ecotect can generate Mapping of Shading Importance for any location in the world, any opening configurations, and any preferred period (such as year, season, month, etc.). The mapping indicates, for these particular settings, the optimal form of shading appliances (such as shading device, overhang, etc.). Consequently, setting appropriate relation between contact angles (θ) as main param�- eter for base geometric pattern of latticework and resultant value of Peak Incident (w/m2) and Shading Importance (Obstruction/Penetration) on each cell, leads to the calculated performative shading pattern which usually have unique and interesting geometry. Such forms are not only enriching the building façade with motifs of Islamic architecture, but also correspond the best to specific environmental conditions in hot areas. Finally, the topic is exemplified with design of specific Palekane on west wall of a hypothetical building in Tehran.
Keywords: Palekane, Daylight Simulation, Algorithmic Design, Performance, oriented Design, Geometric Pattern
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.