分形在建筑造型设计的应用

摘要:随着城市化的不断推进和城市规模的不断扩大，城市中建筑设计也越来越新颖，越来越多样化。这与分形理论和相关技术在建筑设计中的应用是密不可分的，因此，我们在建筑设计时要注重分形技术的应用，只有这样，才能不断推进建筑设计行业的不断健康、稳步、快速地发展和壮大。本文探讨了分形在建筑造型设计中的应用。

关键词:分形;建筑造型设计;应用

随着科学技术的发展，我国的建筑行业也呈现出高速发展的态势，在当前的建筑建设过程中，分形是建筑造型设计中常用的一种建筑技术，随着该技术的在建筑工程中的发展应用，使建筑的形象和外观得到了大幅度提升。

1分形学的定义及其产生背景

1．1分形学的定义

分形学也被人们称之为分形几何学，它是一门以非规则几何结构为基础的几何学科。目前，在自然界中，不规则现象一直是普遍存在的，因此，也有许多人将分形学认为是以大自然为核心内容的几何学科。然而近年来在我国建筑行业发展的过程中，人们对也逐渐认识到了分形学的重要性，因此就将其广泛的应用到了建筑设计当中，这样不仅很好的满足了当前现代建筑设计的个性化特点，还充分的体现了出了建筑设计的艺术美感。

1．2分形学产生的背景

分形学其实就是非线性科学中的一种，它在实际应用的过程中，主要是以自然界中一些非规则性的几何形态为基础，在人们的理念研究分析下创造而来的，因此它在使用时就具有破碎和不规则这两个方面的特点。在当前我国现代数学发展的过程中，分形理念的相关内容也成为了其中重要的主持部分，而且随着时代的不断进步，也将分形学的内容应用到各个领域当中。

2建筑造型设计模块中分形原理的应用

建筑造型模块的设计是关键，利用分形理论在处理这方面工程的建筑设计中很好的体现了这点，在复杂的建筑设计中采用将需要删除的进行量化控制，同时也需要通过在建筑设计标准化建设的基础上，使建筑设计更加接近自然，才能让建筑设计更具有丰富的天然韵味。对形式和创新设计起指导作用的是后期造型设计，这让具有分形的建筑风格与周围的环境更和谐。其实现过程:①并置。对尺度不同、外观相似的空间形体进行并置操作，是实现一个具有初步自相似群体的实现过程。在单体组成群体之间，它们既可以是简单的连接关系，也能是复杂的穿插关系。在自相似的条件下，偶然的群体往往能诱发更加丰富的空间特效;②嵌套。对空间尺度不同的对象采取相同或相似的重复的空间操作，达到空间上的嵌套，无论是针对实体的操作、还是针对空间的本身和边界，其都是以空间自相似性的形成为目的;③拟态。将建筑形态模仿为天然的生长形态，尤其要模仿为有机体形态的生长过程，这也是自相似生成的一种办法;④划分。划分是按某一规则对平面进行图案分割。对规则领域进行层层深入划分的过程，也是自相似性的传递过程。

3分形在建筑造型设计中的应用

3．1建筑地坪的纹样设计

在建筑地坪的纹样设计中我们采用龟形图法，即L－Sys-tems算法进行分形图的生成设计。之所以被称为龟形图法是由于在计算中我们采用三组向量依据乌龟行走的方式进行描述，其中H代表前行，L代表向右行走，U则表示向上方行走，同时三者之间的关系用H×L=U来表示，而乌龟的动态行走状态则可用三维六元组进行表述。即增加x，y，z表述乌龟的动态坐标而乌龟的行走方向则由旋转矩阵表示为(H1，L1，U1)=(H，L，U)R。同时，在该算法中为了令乌龟行走的控制转向定义更便利，我们可设计一些自主定义符号，例如加号代表乌龟的左转角度，减号则代表右转角度，斜杠与反斜杠分别代表绕的左转及右转角度等。接着我们依据地坪生长规则及其算法确定的生成流程进行合理的纹样设计。我们可沿用科学的地坪建筑设计思想在三维的环境中进行循序渐进的流程式设计，并构建出丰富多样的地坪设计方案，将其纳入计算机构件库中形成丰富的参考资源，便于设计师们进一步扩充与信息共享的参考使用并使设计效果更加丰富多样、灵活美观，达到最佳的可视化效果。例如我们可首先利用公理进行龟形起点及其初始角度的确定，并通过赋予ID不同数值、合理进行生成改写及数次迭代，从而实现建筑地坪的多样设计，ID的取值与迭代次数的递增可设计出不同规则，分布均匀的地坪图形实现较好的设计效果。

3．2建筑穹顶的科学设计

在建筑穹顶的相关设计中我们主要采用建模及其计算机的辅助设计方式，用几何分形及立体空间的曲线方程作为理论依据并按照相应的选点规则进行深化设计探讨。在该方式中我们可将生成的具有不同分形特征的幕墙结构作为单体建筑的穹顶，井将其组合生成的不同曲面穹顶类别存于构件库之中以便后续的合休组装。另外我们还可通过合理的立方体初始元墙体衍生方式在遵循相关规则的前提下进行不同阶层的转换。基于墙体衍生的无限次套用组装规则我们可运用丰富的设计思维展下自由的想象，从而设计出全新的墙体造型，力求分割界限的清晰，并使造型设计易于控制，令建筑墙面的结合方式更自然，更具实用性与美观性。

3．3分形设计中穹顶、墙体及地坪的合理组装

在合理的组装过程中我们主要采用可塑性强、自由发挥空间大的人工组装方式，首先设计师可在内容丰富的构件库中依据建筑特色选择适用的素材元素，构成生动、多样化的设计方案，该类组合库选的组装优势在于设计师不必劳费过多的经历进行开发设计，而是可依据自身积累的丰富经验对所要开展的设计、履行的设计方案有一个直观、感性的认识。同时在组装进程中可依据需求进行自由、循序渐进的调整，因此较适用于传统的设计方式及设计领域。在不同元素的比较组合中组合方案体现了变换多样的特色，因此为了凸显其组合方案的优势及明显特征并更进一步简化组装操作，我们可利用可视化环境的计算机模拟手段为组装提供有力的参考依据，在资料库提供的线框图及透视图的合理指引下，建筑设计师可较为客观的评价建筑设计元素并选择最合理的设计方案构建丰富多样的设计结构。

4结语

总之，在现代社会的建筑企业之中，使用怎样的方式来创新建筑的造型并且对提高建筑企业的核心竞争力已经成为了现代建筑企业发展的动力源头。

参考文献

［1］包阳阳．对现代建筑与建筑造型设计的探讨［J］．科技与企业，2012(08)．

［2］高建民．浅谈建筑造型设计［J］．黑龙江科技信息，2011(19)．

［3］李娜，佟建阳．小城市建筑造型设计［J］．黑龙江科技信息，2010(07)．

作者:王宇 单位:成都惟尚建筑设计有限公司