طرح‌های معماری با روندی رو به رشد در حال پیچیده تر شدن هستند و این پیچیدگی جامعه طراحان و مهندسان را برای غلبه بر شکل‌ها و ساختارهای کلاسیک، تعامل با یکدیگر و تحویل پروژه (بدون طراحی پارامتریک) به چالش می‌کشد. ادغام ابزارهای پارامتریک و روش‌های دیجیتال، به عنوان چاره‌ای برای همگام شدن با این تغییرات، مورد برسی قرار گرفته و مستند شده است.(۱)،(۲) مطابق با این مستندات، عواملی از جمله پیشرفت‌های معماری، تحلیل‌های زیست محیطی، مطالعات بهینه‌سازی و هندسه در طول روند طراحی از عوامل پر اهمیت در استفاده از معماری پارامتریک هستند. به علاوه در این روش تعامل مشاور نما با معماران با سرعت بیشتری صورت می‌گیرد که موجب کوتاه‌تر شدن بازه زمانی بررسی و اعمال بازخوردها می‌شود.(۳) از سوی دیگر خلع استفاده از فرآیندهای پارامتریک در روش های اجرایی پیمانکاران که ساخت و نصب المان‌های تشکیل دهنده طرح معماری را بر عهده دارند، به خوبی قابل مشاهده است. این مقاله تأثیر استفاده از فرآیندهای پارامتریک در مسیر طراحی و تحویل نمای شیشه ای پیچیده را از دید مشاور نما بررسی می‌کند.
طرح‌های دارای پیچیدگی هندسی شرایطی را ایجاد می‌کنند که پیرو آن پیمانکار نما باید در ابتدایی‌ترین مراحل کار، کلیت معماری و تاثیرات آن بر نما را بررسی کند، به دنبال روش‌های کلیدی جهت سازگار شدن با پیچیدگی هندسه باشد و از ابزارهای پارامتریک در مراحل طراحی استفاده کند. ابزارهای پارامتریک می‌تواند در جهت دستیابی به راه حلی منطقی و استفاده از آن برای طراحی و انجام پروژه در کنار محدودیت‌های آن موثر واقع شود. از جمله این محدودیت‌ها می‌توان به مواد اولیه، محدودیت‌های تولید و حمل و نقل، بودجه و برنامه زمان‌بندی پروژه و همچنین الزامات ناشی از عملکرد سیستم اشاره کرد. ابزارهای پارامتریک برای ارائه سریع داده‌ها و نتایج طراحی در روند کار مورد استفاده قرار می‌گیرند. استفاده از این فرآیند در حال تغییر و پویا، مستلزم رویکردی سازمان‌یافته نسبت به ارتباطاتی میان‌رشته‌ای، تبادل اطلاعات مدل های سه بعدی و آشنایی با ابزارهای پارامتریکی است که توسط مهندس معمار مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین این فرآیند می‌تواند تأثیر بسزایی در پروژه هایی که در آن یک فاز میانی (برای همکاری مشاور نما با تیم طراحی معماری جهت رسیدن به نتیجه‌ای عملی و مطابق با هدف پروژه و مقدار بودجه در نظر گرفته شده) تعریف شده است، داشته باشد.
فلسفه معماری پارامتریک نما
یکی از مزیت‌های اساسی مدلسازی پارامتریک، قابلیت پیش‌بینی تغییرات در مسیر توسعه فنی مهندسی طرح معماری است. این قابلیت، نیاز به کاهش تغییرات اساسی و تکرار مراحل وقت‌گیر را باعث می‌شود. یکی از اهداف رویکرد پارامتریک ساخت مدلی منطقی است که فهم قابل اتکایی از هندسه طرح و ارتباط آن با آیتم‌هایی که متعاقب آن طراحی و ساخته می شوند ارائه می کند که در نهایت به صورت یکپارچه پوسته یک ساختمان را تشکیل می دهند.
تصویر ۱_تجزیه و تحلیل پانل‌ها روی یک سطح کنترل هایپربولیک برای سازه کانپی
استفاده از روش DESIGN-ASSIST
روند استفاده از design-assist (حضور مشاور نما در مراحل طراحی) در شرایطی که نمای پروژه نیازمند طراحی منحصر به فرد و پیچیده و همچنین استفاده از متریال های نوین و تکنولوژی تخصصی است، احتمال بروز خطا را کاهش می‌دهد. این پروسه مراحل زیر را شامل می‌شود:
- توسعه تعریف واضحی از طرح کلی کار، بودجه، برنامه و اهداف عملکردی و زیبایی شناسانه.
- ارزیابی و انتخاب مشاور تخصصی نما (design-assist)
- همکاری جهت تحقیق، تهیه و توسعه مشخصات پروژه و اسناد مربوطه
- تایید کلیات، بودجه و برنامه زمان بندی طرح تکمیل شده توسط مشاور نما
- تنظیم و عقد قرارداد جهت ساخت و نصب با پیمانکار نما
فرایند طراحی پارامتریک
تشکیل یک هسته مرکزی ساده برای کنترل و بررسی اطلاعات که به عنوان پشتوانه ای برای ساخت عمل می‌کند، الزامی است. این هسته مرکزی به طور کلی از مجموعه‌ای از کنترل‌های لازم که توسط معمار ارائه می‌شوند تشکیل شده است. تشکیل سریع این پلت فرم کنترل برای شروع مدلسازی پارامتریک و تهیه اطلاعات ضروری است. Grasshopper که نرم‌افزاری مبتنی بر الگوریتم بوده و با مدل سه بعدی در تعامل است ، ابزار موثری برای تامین ارتباطات این هسته مرکزی محسوب می‌شود.
تصویر۲_مطالعات مربوط به تقسیم‌بندی که نشان دهنده قسمت‌های کروی است. با تصحیح یک قسمت سایر قسمت ها مجددا تنظیم می‌شوند. (تصویر سمت چپ) مدول بندی جایگزین که مطابق آن تنوع تیپ ها از طریق اعمال تغییرات کوچک و منطقی کاهش پیدا می‌کند.(تصویر سمت راست)
برآورد پروژه نمای پارامتریک پیش از ساخت
تلفیق نتایج ارائه شده توسط نرم‌افزار Grasshopper و تخمین هزینه‌ها و لیست مصالح مورد نیاز (Material Take-Off ,MTO) استفاده مفید از بخش داده محور برنامه‌های پارامتریک را باعث می‌شود. به عبارت دیگر این نرم‌افزار علاوه بر اینکه ابزار قدرتمندی برای خلق، تنظیم و سنجش احجام دارد، اطلاعات مربوط به هر عملیات انجام شده را نیز ذخیره می‌کند و می‌تواند آن‌ها را در قالب ابعاد، مقادیر و اطلاعات هندسی مورد نیاز ارائه دهد. از این اطلاعات می‌توان برای ترسیم و توضیح نقشه‌ها و نمودارها استفاده کرد و یا آن را صرفا به عنوان بخشی از خروجی، در جداول نتایج نمایش داد. همچنین می‌توان از نرم افزار Grasshopper برای حصول داده‌های بسیار جزئی از جمله ابعاد پانل‌ها، اندازه برش، تعداد پانل‌ها با مشخصات مشابه و تعداد پانل‌های منحصر به فرد استفاده کرد. علاوه بر این در صورتی که برآورد هزینه‌های پروژه به طور مداوم و همزمان با پیشرفت مراحل طراحی انجام شود، سرمایه‌گذاری اولیه برای تهیه مدل سه بعدی پارامتری باعث کاهش زمان و هزینه مورد نیاز برای به روز رسانی قیمت‌ها شده و توجیه پذیر خواهد بود، در واقع همزمان و مطابق با تغییرات پروژه، لیست موارد مورد نیاز(MTO) و برآورد هزینه‌ها نیز به طور خودکار و با سرعتی برابر با سرعت تغییرات طراحی، تصحیح می‌شوند.
تکرار مراحل طراحی پارامتریک نما
هنگامی که مهندس نما در مراحل ابتدایی روند design-assist معرفی می‌شود، روند طراحی احتمالا مراحل تکراری بررسی و تصحیح را طی می‌کند، که فرصتی در اختیار مشاور قرار می‌دهد تا محدودیت‌های مربوط به مواد اولیه یا سایر مشکلات احتمالی را بررسی کند. ابزارهای پارامتریک می‌توانند در تحلیل موارد زیر و قیمت گذاری در روند طراحی مفید واقع شوند:
- مدول بندی بهینه: انتخاب بهینه ترین روش تقسیم بندی سطوح نما با استفاده از روش‌های آزمون و خطا
- آنالیز انحنای قطعات: بررسی میزان انحنای قطعات در سطوح منحنی
- محدودیت‌های ابعاد: ارزیابی پانل‌ها برای قرار گرفتن در محدوده ابعاد تعیین شده
- کاهش تنوع: تلاش برای افزایش قطعات مشابه به جای قطعات منحصر به فرد و متفاوت
- اتوماسیون مراحل مدلسازی: تنظیم نرم‌افزار برای تکرار مراحل طراحی در محیط مدل سه بعدی
تصویر بالا نمونه‌ای از مطالعات مربوط به پانل های شیشه ای دارای انحنای دوگانه است که در آن برای دسترسی به اطلاعات و انتخاب بهترین تقسیم‌بندی سطح و کاهش تنوع از Grasshopper استفاده شده است. ابزارهای پارامتریک به همان‌اندازه که به عنوان ابزارهایی هوشمند برای طراحی شناخته شده هستند، می‌توانند وسیله‌ای برای دستیابی به داده‌های تعیین کننده نیز محسوب شوند.
مهندسی نما پارامتریک
ابزارهای پارامتریک می‌توانند در زمینه محاسبات سازهای پروژه در تکمیل مراحل طراحی موثر باشند. از جمله این تاثیرات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تحلیل مدل: سرعت بخشیدن به ساده سازی، تقسیم سازه به قطعات، سطوح و خطوط برای وارد کردن به نرم‌افزارهای تحلیل و طراحی سازهای
- بررسی مقایسه مراحل تکرار شده: پردازش سریع و همپوشانی مراحل تکراری
- مجسم ساختن نتایج تحلیل: مجسم ساختن مدل سازهای و نتایج حاصل از تحلیل آن توسط نرم‌افزار جهت بررسی و اعمال تغییرات لازم برای تولید و ساخت
تولید قطعات نما
تولید اتوماتیک جزئیات که ممکن است روش محاسبه مشابهی داشته اما در شرایط متفاوت مقادیر متفاوتی داشته باشند، مستند سازی مراحل طراحی و ساخت را سرعت می‌بخشد. این در حالی است که مستند سازی بدون جزئیاتی که به طور اتوماتیک تهیه شوند، فرایندی زمانبر بوده است. از جمله جزئیات مورد نیاز در مراحل ساخت می‌توان به این موارد اشاره کرد: الگوی برش شیشه‌ها، حداقل ابعاد بلوک‌ها برای ساخت شیشه، جزئیات مربوط به انکرها، گره‌ها و …
ساخت قطعات نما پارامتریک
مدل پارامتری می‌تواند پیش از آغاز نصب و برای آموزش کارکنان مورد استفاده قرار گیرد. با این مدل همچنین می‌توان سایر فعالیت‌های مربوط به مراحل ساخت و ساز در محل پروژه را مدیریت و پشتیبانی کرد:
- ساخت مجازی: هندسه پروژه که با دقت بالا و جزئیات به صورت سه بعدی و پارامتریک مدل شده است، چگونگی انجام مراحل نصب را مشخص می‌کند این در حالی است که یکی از موانع جدی هر پروژه و به طور خاص برای پروژه‌هایی که دارای هندسه‌ای پیچیده هستند، ساختار غیر معمول و روش‌های نصب غیر متعارف است.
- نقشه‌برداری و برآورد داده‌ها : مختصاتی محل‌هایی همچون محل قرار گیری انکرها که با استفاده از لیزر و در محل پروژه اندازه گیری می‌شوند احتمالا با مقدار تئوری شان در مدل مطابقت نخواهند داشت. این عدم تطابق با استفاده از ابزارهای پارامتریک قابل سنجش و مقایسه است. اصلاحات جهت کاهش این اختلاف نیز می‌توانند از طریق این ابزارها صورت گیرند.
اسکای لایت پروژه نرگس رضوی مشهد که توسط تیم تحقیق و توسعه آلومینیوم شیشه تهران تماما توسط الگوریتم نویسی در نرم افزار گرس هاپر طراحی و شاپ شده است ، نمونه موفقی از استفاده نرم افزار در بهینه سازی فرم های پیچیده به شمار می رود.
