论文题目：公共教室平面的计算机自动生成设计研究
摘要：国家发展目标提出,到2025年,建筑工业化、数字化、智能化水平要有显著提高。建筑设计也应与国家发展目标相适应,将数字技术融入建筑设计中,提高设计过程的智能化。计算机自动生成设计随着计算机技术的进步而快速发展,将设计人员的设计意图通过程序设置目标与规则、定义函数、运行计算机实现自动甚至自主创作设计。该方法近年来已成为建筑设计领域重要的探索方向。本论文聚焦于高校公共教室平面设计,尝试找到一种计算机自动生成的应用策略,公共教室平面设计当中有较多重复性元素,可用可视化编程的方式提高设计效率,减少人为误差。但是,当前在这方面还缺少较为理想研究成果。本文对计算机自动生成设计方法进行了梳理,对高校公共教室空间进行了归类分析,在此基础上探索用可视化编程途径实现高校公共教室平面布局生成方法,并形成公共教室平面自动生成设计模块。为建筑数字化、智慧化领域发展提供借鉴。第一章对本论文的研究背景、研究目的和意义、研究内容进行阐释,对论文中相关概念进行界定,对论文框架进行梳理。第二章对参数化设计、可视化编程、代码编程和复杂算法进行分析和梳理,通过实际应用案例对基于可视化编程与代码编程的计算机自动生成设计方法进行比较,确定运用可视化编程软件、参数化技术的方法进行计算机自动生成研究。第三章对高校公共教室进行实地调研,对不同类型公共教室进行归纳总结,结合相关设计规范、人因工程学尺寸,得出适合于高校公共教室的模数尺寸,为计算机自动生成设计提供数据支持。第四章到第六章是用可视化编程软件、参数化技术对公共教室平面布局自动生成进行了重点探讨,通过可视化编程软件Grasshopper对三种平面布局设计逻辑、设计规则进行转译,搭建参数化模型,分别开发理想尺寸公共教室平面、具有边界约束的公共教室平面及公共教室组合平面自动生成的三个模块。其中第四章以标准化公共教室平面为研究对象,即教室平面形状、尺寸不受约束,根据其生成逻辑建立参数化模型,开发理想尺寸公共教室平面自动生成模块,实现通过调动参数自动生成相应平面布局。第五章在理想尺寸公共教室平面自动生成模块的基础上,加入教室平面形状、尺寸的约束,对矩形与非矩形教室平面布局方式进行了研究,建立参数化模型,开发具有约束边界的公共教室平面自动生成模块。第六章以公共教室组合平面为研究对象,根据不同规模教室的组合方式,加入教辅空间生成平面,建立参数化模型,开发公共教室组合平面自动生成模块。本文的结论是通过开发公共教室平面自动生成模块,减少设计人员的重复性工作,提高设计效率,在一定程度上也提高了设计的准确性。对于公共教室平面自动设计起到引领性作用,是数字化、智慧化建筑设计方面的有益补充,按照该思路可沿用至其他领域平面布局设计中。
关键词：公共教室平面;计算机自动生成设计;可视化编程;参数化设计;设计约束
学科专业：建筑学（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外相关研究概述
1.3 研究目的和意义
1.4 研究内容和方法
1.5 研究框架
1.6 创新点
1.7 相关概念界定
第二章 计算机自动生成设计概述
2.1 参数化设计
2.1.1 参数化设计
2.1.2 基于参数化设计逻辑
2.1.3 参数化设计研究现状
2.1.4 参数化设计应用案例
2.2 可视化编程
2.2.1 可视化编程软件
2.2.2 可视化编程软件在设计中的应用
2.3 代码编程和复杂算法
2.3.1 代码编程
2.3.2 生成设计算法
2.4 计算机自动生成设计应用实例
2.4.1 基于Python的适老化卫生间平面计算机自动生成研究
2.4.2 基于Grasshopper的自动排砖方法研究
2.5 章节小结
第三章 高校公共教室平面设计的依据与原则
3.1 公共教室平面设计
3.1.1 公共教室分类
3.1.2 公共教室平面布局基本内容
3.1.3 公共教室相关规范
3.2 普通教室设计原则
3.2.1 普通教室设计要求
3.2.2 普通教室平面形状
3.3 阶梯教室设计原则
3.3.1 阶梯教室设计要求
3.3.2 阶梯教室室内设计
3.4 公共教室案例调研及基本尺度推导
3.4.1 教室调研案例
3.4.2 公共教室基本尺度
3.5 本章小结
第四章 理想尺寸公共教室平面计算机自动生成设计
4.1 理想尺寸公共教室平面生成逻辑及规则
4.1.1 理想尺寸公共教室平面生成逻辑
4.1.2 确定公共教室功能区域尺寸
4.1.3 确定公共教室平面尺寸
4.2 构建基于Grasshopper的理想尺寸公共教室平面布局参数化模型
4.2.1 理想尺寸公共教室平面布局参数设置
4.2.2 理想尺寸公共教室平面布局参数化模型构建过程
4.2.3 构建理想尺寸公共教室平面布局自动生成模块
4.3 本章小结
第五章 具有边界约束的公共教室平面计算机自动生成设计
5.1 具有边界约束的公共教室平面生成逻辑及规则
5.1.1 具有边界约束的公共教室平面生成逻辑
5.1.2 确定公共教室平面功能分区
5.1.3 确定座位区排布方式
5.1.4 确定家具位置
5.2 构建具有边界约束的公共教室平面布局参数化模型
5.2.1 具有边界约束的公共教室平面布局参数设置
5.2.2 具有边界约束的公共教室平面布局参数化模型程序编写
5.2.3 具有边界约束的公共教室平面布局参数化构建过程
5.2.4 具有边界约束的公共教室平面布局自动布局模块
5.3 本章小结
第六章 教室组合平面的计算机自动生成设计
6.1 教学楼标准化平面设计原则及其布局
6.1.1 教学楼标准化平面设计原则
6.1.2 教学楼标准化平面柱网形式
6.1.3 教学楼辅助空间布局
6.2 教室组合平面生成模型预定义
6.2.1 平面模数推导
6.2.2 基于模数尺寸的公共教室规模
6.2.3 基于模数尺寸的教室平面组合
6.3 教室组合平面布局自动生成设计流程及规则
6.3.1 确定教室组合平面基础尺寸规则
6.3.2 教室组合平面功能分区规则
6.3.3 教室组合平面教室排布规则
6.4 基于Grasshopper的教室组合平面布局参数化模型
6.4.1 教室组合平面布局参数化模型程序编写
6.4.2 教室组合平面布局参数化模型构建过程
6.5 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 研究结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢