数控技术只能做炫酷造型？东南大学的同学们已经用它来设计城市了！
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Archidogs在介绍海外院校设计之道的同时，也将为大家带来国内各个设计院校中的优秀课程与设计，今天带来的是东南大学建筑学院本硕贯通的学科交叉课程设计，从数控建造，生成设计到大数据城市设计平台的构建与方法。
转载自微信公众号 中大院 (Arch-SEU)，已获得授权。
数控建造是由建筑运算与应用研究所（Inst. AAA）华好与李飚老师承担的学科交叉类设计课中的一个课程。数控建造借助计算机编程驱动设计，用数据驱动数控设备（CNC machines）来完成加工与建造过程。由“设计-编程-制造”构成的数字链促使建筑师探索新的设计哲学与方法。
欧洲文艺复兴之后建筑的设计与建造逐渐分离，在二十世纪末的建筑“数字化”浪潮中建筑的抽象化达到了顶峰。自2000年以来的数控建造实践历史性地把设计与建造重新融合起来，建筑的数字化与物质化获得了统一，为当今的建筑学提供了一个全新而系统化的视角来研究形式、材料、结构等建筑元素。
数控建造涉及材料科学、机械、自动化控制、程序等领域。本学期该课程的主要教学内容包括：Java编程，计算几何，数控设备与加工以及数字建构方法。
住区生成设计继承并拓展传统设计方法，引领建筑者寻求新的创作途径，充分显示技术的进步和升级, 是一种观念及手段的革新。
该课题要求学生掌握基本程序方法及相关数学知识，在算法研讨与程序实现相结合的实验方式中探索生成设计算法实现机制。理解程序算法规则在建筑学课题转化过程中的关键技术，合理提出适合程序运行规则的建筑学课题，实现从CAAd(drawing)到CAAD(Design)的思维特征及操作手段的转变。
数字罗马“帝国的边界——罗马Termini火车站周边地块城市更新设计”，作为东南大学建筑学院本硕打通国际联合教学的探索案例，在本科四年级城市设计类设计课程与研究生一年级数字技术类设计课程同时展开。研究生在本课程中，除了解决基地实际问题以外，旨在利用数字技术，通过网络共享的城市地图数据，将复杂的城市问题分层剖析。利用大数据的优势，建立城市空间的评价标准，提出可供参考的城市问题解决方案，为建筑师提供互动工作与交流的平台，同时探索城市问题不同的解决思路和多种可能性及结果。
01/
数控建造
四年级本科学科交叉设计课程
指导教师：华好，李飚
“数控建造”课程寻求材料与机器的行为特点在设计中的积极作用。每个小组设计并制造一个构筑物。构筑物具有较大的内部空间，能够长期站立在室外。学生们用程序生成构筑物和连接构筑，输出加工数据，用数控设备制造构筑物的构件并完成组装与搭建。学生在零基础的情况下经过Java编程的初步训练后，在有限的时间内探索成果实现的途径。
作品1
Winding
作者：马力凌，钱润东，林欣
该作品利用卡纸、木板、树脂、填泥与油漆等材料创造出一面光滑的异形墙体。Winding意为蜿蜒，其形态由Processing编程生成。不同的参数设置将会生成不同的几何形态。计算机程序先把几何形态转化为平面形状，用激光切割机加工卡纸，再把多个平面卡纸元件组装成三维墙体。
从远处观察时，它如同连绵起伏而形态各异的山脉在墙面上蜿蜒，当你走近时，它又如同几道互相扰动的涟漪在墙面上传播起伏。光滑而层次丰富的红色表面反射着灯光，给行走中的观者带来变换的视觉体验。
作品2
Neuron
作者：吴江源，梅琳丽，庞月婷
Neuron项目利用编程方法生成纯压力结构（Compression-only Structure），创造出一个表面形式复杂的拱形，以兼顾美学与力学的需求。设计灵感来源于“Neuron”（神经元）：单元块（神经细胞）相互之间通过各自相连的分支（突触）传递压力。单元块采用了类似神经细胞的形态，也使整个构筑物较为轻盈。
该项目利用悬链线的自组织原理生成基本形（Eclipse Java编程）。计算过程中保证每个质点的重力与单元块的面积大小成正比，并且每个受力面都与其受力方向垂直。整个构筑物的表面只有压力，因此“Neuron”能够在没有任何额外连接的情况下得以自支撑。
单元体的几何形态和加工数据（G-code）由Java程序输出，实现了从设计到加工的完整的数字链。单元体采用数控4轴热线切割机床进行加工，材料为高密度泡沫。切割过程中的产生的泡沫负形用来浇筑混凝土单元体。混凝土配方中加入了适量的珍珠岩以减轻重量。
02/
基于多目标的住区生成设计
四年级本科居住建筑设计课程
指导教师：李飚，华好
”住区生成设计”课程寻求程序算法与建筑学学科的契合点，各小组以住区为功能媒介，设定数个程序演化规则，在虚拟或真实的场地限定中通过Java编程，实现各自的程序优化目标。
学生需联选“数控建造”学科交叉设计课程，具备一定的Processing编程基础。在确定程序算法基础上寻求建筑原型，掌握程序结构的基本技巧及生成设计的基本方法，敏感挖掘建筑设计的程序实现机制，为今后建筑生成设计研究奠定程序技巧和算法基础。
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作品1
关键词：剖分、日照、分裂
作品2
关键词：邻里、模式、映射
03/
帝国的边界
罗马Termini火车站周边地块城市更新设计
研究生一年级设计课程
指导教师：李飚，唐芃
在本课程中，除了解决基地实际问题以外，旨在利用数字技术，通过网络共享的城市地图数据，将复杂的城市问题分层剖析。利用大数据的优势，建立城市空间的评价标准，提出可供参考的城市问题解决方案，为建筑师提供互动工作与交流的平台，同时探索城市问题不同的解决思路和多种可能性及结果。
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=y03530ngmrl&width=500&height=375&auto=0
围绕城市中大型线性遗产：城墙的更新与改造，今年我们将基地选择在古罗马奥勒良城墙的另一块敏感区域——罗马termini火车站附近的地块。这里由于termini火车站的强势介入，不仅切断了铁轨两边的生活，也切断了古罗马原有的城市肌理，切断了历史记忆。古老的教堂，断裂的城墙与输水道，被电车铁轨穿越的城门与欧洲最大的火车站以及周边的现代生活并置。除此之外，这里还有复杂混乱的交通，交织混杂的功能与重重叠叠的生活。课题期待研究生的同学们以新的数字化设计思路，给予城市设计问题创新性的解答。
罗马termini中央火车站地区由于历史的发展，在罗马市中心形成了独特的城市肌理，其背后是多要素共同作用下的复杂系统。设计小组主要工作分为三组，分别探讨街区形态搜索与肌理织补、区域开放性定义估算及相应的城市开放空间设计、区域慢行系统构建等方面的城市问题，再汇总形成综合的城市研究系统，在多方面的协调下形成综合性的解决方案，作为进一步设计的参考。
作品1
大数据整理、街区形态搜索、肌理织补
作者：孙世浩、李鸿渐、陈允元
设计小组主要数据来源为开源地图数据库，将其中记录的详细的城市信息利用程序进行提取和整理，作为后续指导设计的参考数据。
设计思路：
1.通过相似地块搜索程序，将需要重新构建肌理的地块替换为符合要求的地块，并得到新的建筑平面形式。
2.通过测算地块周围的开放程度得到地块的权重信息，并计算出符合该地块的功能信息和高度信息。
3.通过将功能信息和高度信息输入立面生成程序，并结合第一步得到的建筑平面形式，生成相应立面。
地图数据收集和地块开放性评价
作品2
开放程度测算、城墙景观系统构建
作者：徐佳楠、李思颖
为解决火车站两边割裂的现状，激活片区活力，重塑奥勒良城墙作为历史景观遗迹的积极作用。我们从景观层面入手，设计改造景观系统，置入新的功能，重新规划交通系统。通过连续的景观步道，将城墙以及遗址等景观点联系起来。
设计思路：
1、通过大数据导入，统计建筑功能及公共设施得出控制点的权重和开放程度分值。
2、受控制点的影响得出相应的地块开放性评分。
3、将景观地块根据其面积、长宽比、开放程度进行填补和更新。
景观连续性与开放性梳理
地块开放性评分
结语
建筑学科已经非常明确呈现出数字化趋势，东南大学建筑学院建筑运算与应用研究所以建筑学学科为依托，建筑生成设计、数控建造及物理计算为教学科研技术创新平台，并形成高水平的建筑数字技术本、硕教学基地。通过对建筑数字技术及相关程序算法的深度研究，有效拓展建筑设计方法，为教学、科研提供广阔的操作平台。
原文作者｜中大院
编辑 ｜王大可
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