مرتضی نیک فطرت  پیمان پیرورام

عضو هیات علمی آموزشکده فنی و حرفه ای سماکرج.دانشگاه آزاد کرج.کرج.ایران

دانشجوی کارشناسی ارشد معماری.دانشگاه آزاد قزوین

چکیده:

طی سالهای اخیر مطالعه در هندسه بدیع و نوع آوری در آن به موضوع مهمی در معماری معاصر تبدیل شده است.همزمان با قرن بیست و یکم که دوره جدیدی برای طراحی معماری محسوب میشود.نرم افزارهای رایانه این نظریه فرم یابی را پیشرفت داده اند.طرحهایی که کامپیوتر به معمار پیشنهاد میدهد ،اینک به عنوان همکار طراح در یافتن فرم و شکل مناسب به معمار کمک میرساند.و روند طراحی معماری را نیمه خودکار یا اتوماتیک کرده است.فرم یابی پارامتری یا مولفه ای به معنای روند پیش گرفته با بهره گیری از متغیرهای قابل تغییر همراه با معرفی دسته ای از قوانین که توصیف کننده ایرادات و موانع شکل و فرم میباشد.که ایجاد کننده اشکال سه بعدی بر اساس داده های کاربر میباشد.در جستجو برای یافتن یک فرم متناسب برای ساختمان،جهش در دنیای فناوری راههای خلاقانه ای برای برخورد با روند یا فرایند طراحی ارائه کرده است.زیرا که بنظر میرسد دوره طراحی با دست به پایان رسیده است.به کارگیری طراحی سه بعدی در حجم گسترده نه تنها جایگزین فرایند طراحی هندسی مطلوب که جایگزین مراحل اولیه روند طراحی نیز گردیده است.کاربر روشهای آن چنان شایع و فراگیر شده است که در حال حاضر مکتب طراحی پارامتریک در تمامی مقیاسها ازمعماری تا طراحی داخلی و طراحی شهری و مباحث سازه ای به چشم میخورد.و هر چقدر پروژه بزرگترباشد توانایی ممتاز این مکتب برای به وضوح بیان کردن پیچیدگی برنامه آن مسلم تر و مشخص تر خواهد شد.معماری پارامتریک باعث القاء یک جنبش جمعی جدید شده است.از طرفی در مقابل این پیشرفت و توسعه منجر به ایجادمسائل جدیدی در عرصه طراحی و اجراء شد.وسازه های ساختمانی به شدت تحت تاثیر این طراحی قرار گرفته اند و آن را وارد فاز جدیدی از تقسیم سازه ای نموده است.در روند طراحی پارامتریک اجتناب کردن از اصول هندسی انعطاف ناپذیر مثل مربع ها و مثلث ها و دوایر و اجتناب از تکرار اجزاء مورد توجه قرار گرفته است. و تمام اشکال به گونه ای در نظر گرفته میشود.که بسیار نرم و انعطاف پذیر هستند.زیبای شناسی سازه ای یا بیان بصری سازه دیدگاهی است که در معماری معاصر به دنبال پیشرفتهای استراکچر و مطرح شدن علوم سازه ای را بعنوان یک علم مجزا و دستیابی به سیستمهای ساختمانی مدرن با قدرت زیاد و امکانات ویژه در غرب مطرح شده است.با نمایاندن و مسلط نمودن سازه در طراحی پارامتریک و عجین شدن آن بعنوان جزیی لاینفک ازعنصر معماری و نه بعنوان یک عنصر غالب در معماری و آمیختن زیبایی با آن می کوشند بوسیله سازه به بیان معمارانه دست یابند.بدین ترتیب ساختمان تحت تاثیرتوامان زیبایی شناسی سازه وطراحی به صورت پارامتریک قرار میگیرد.نوع رابطه سازه و طراحی پارامتریک برخلاف معماری سبک هایتک در قالب جولان دادن سازه به عنوان عنصر حاکم در معماری نمیباشد.وارتباط متقابل و درک دو عامل از هم احساس بهتری از روند طراحی و اجرا را به نمایش میگذارد.و اجرای تکنیکی آن با زیبایی شناسی و عملکرد آن در سازگاری کامل میباشد.این مقاله به بررسی جایگاه و شکل سازه در طراحی پارامتریک می پردازد و موارد عینی و نمونه های ساخته شده را مورد بررسی و مقایسه قرار میدهد.ومیزان نفوذ پذیری سازه در معماری پارامتریک را می سنجد. روش تحقیق در پژوهش حاضر به صورت توصیفی بوده است که در این راستا، در ابتدا چهارچوب نظری تحقیق با مطالعه برروی اسناد و مدارک کتابخانه ای و بررسی نمونه ها، مشخص شده و در مرحله بعد نحوه ارتباط درست این دو عامل را به صورت تطبیقی مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفته است.

کلمات کلیدی:سازه– طراحی پارامتریک–معماری معاصر–زیبایی شناسی سازه–هندسه

مقدمه:

استفاده از اندیشه های ریاضی به معماران امکان میدهد تا همواره از امکان ساخت ایده های خلاقانه خویش مطمئن باشند.قابل تکرار نمودن نمودارهای ریاضی و امکان دخالت سازنده در محصول نهایی آنها گزینه ای است که این مسئله را به راحتی مرتفع میسازد.آنچه بیشتر از این با عنوان اصل زایندگی مفاهیم ریاضی از آنها یاد شد،در حقیقت ابزاری است که موجب پویایی هرچه بیشتر فرایند طراحی میشود.امکان تکثیر و توالی که در نمودارهای ریاضی به صورت گسترده دیده میشود،رهیافت کم نظیری در جهت امکان ساخت اندیشه های بدیع و خلاقانه در اختیار معماران قرار میدهد.یکی از مهمترین فعالیتهایی که معماران مدرن بر عهده دارند تولید و طراحی کالبدهای مناسب و کارآمد برای مفاهیم فرهنگی،معنوی وانسانی است.افزایش کیفیت و درستی طراحی معماری مهمترین دستاورداستفاده و به کارگیری دانش ریاضی در معماری به شمار میرود.یکی از روشهای به کارگیری ریاضیات در معماری در طراحی سازه و ساختار طرح معماری میباشد.رویکرد ما به استفاده از ریاضیات در این قسمت به دو مرحله مربوط میشود.نخست مراجعه به نمونه های موجود و شبیه سازی کیفیت کاربری بنای مورد نظر در دوران بهره برداری دوم مدلسازی خواسته های پروژه و مقایسه با ویژگیهای طرح در جهت تعریف حالتهای بهینه و کارآمد. اهمیت شیوه های پیشرفته مدلسازی ریاضی آن است که میتوان پیش از احداث بنا،کارایی لازم را بر اساس مدلهای مربوط تحلیل و بررسی گردد.تنوع مصالح ،تکنولوژی ،فرم و…..انبوهی از اطلاعات را در اختیار معمار قرار میدهد ودرنهایت منجر به تنوع در طراحی خواهد شد .اگر طراح قادر به مطرح کردن این عوامل در زمان طراحی نباشد به سرعت به بن بست میرسد.این عوامل نقش متغیرهای طراحی را بازی میکند.

اکنون سالهاست که کامپیوتر به عنوان یک ابزار قدرتمند محاسباتی در خدمت انسان هاست و در زمینه های مختلف ، کارهای پیچیده و طولانی را به به جای انسان انجام می دهد. مدت هاست که شاهد حضور نمونه هایی از پروژه های معماری هستیم که با عنوان های سبکی دهه های پیش نمی توانیم آن ها را دسته بندی و شناسایی کنیم. این پروژه ها را که با عناوینی همچون معماری پارامتریک و الگوریتمیک می شناسیم از فرایندهای جدید در طراحی معماری سرچشمه می گیرند که به نظر می رسد نقش کامپیوتر در آنها بسیار پر رنگ بوده و فراتر از ابزار خودنمایی می کند.

 

پیشینه تاریخی توجه به ریاضیات در معماری:

تا پیش از ظهور مدرنیسم و تحول از معماری سنتی،معمارانی که شکوهمندترین آثار را پدید آوردند اغلب از عالمانی بودند که ریاضیات در گنجینه اندوخته هایشان تلالویی دگرگونه داشت.اما در جریان این تحول معماری نه تنها پیوند خود را با علم،بلکه از منطق که جوهر اصلی علم است ،برید.ودرعصر مدرنیسم طراحانی که از دانش ریاضیات بهره مند بودند عرصه را برای معماران مدرنیسم خالی کردنددلیل اول آن این است که در آستانه قرن بیستم پیشگامان معماری مدرنیسم معماری آنچنان با ایدئولوژیهای مد نظر خود پیوند دادند که معماری در اذهان عمومی تعریفی جدید یافت به گونه ای که سودمندبودن معماری تحت الشعاع تبلیغات جذاب مدرنیستها قرار گرفت.به گونه ای که لوکوربوزیه در کتاب به سوی معماری در مورد عصر مدرنیسم این گونه بیان میکند:عصر باشکوهی آغاز شده است.در این عصر ،روح تازه ای در جریان است و تاکید براین نکته که سبکهای معماری گذشته دروغی بیش نیستند.و تمام این گفته ها اشتیاق عمومی را برای معماری مدرن گسترش میدهد.دلیل دوم آن دشواری طراحی کردن است و تصور بر آن بودکه با ظهور فن آوری نوین طراحی راحت تر میشود.لذا در دوران مدرنیسم نسل ریاضیدانان در جامعه طراحان معاصر منقرض گردید و پیوندش را با معماری گسست.در طول سالیان بعد از مدرنیستها هم معمارانی به جامعه عرضه شده اند که نسبت به فضاهای معماری ،سطوح ،انسجام ساختاری و مصالح ،تصوراتی انتزاعی دارند بر این اساس است که معماران معاصر اغلب در گرایش خود پذیرای علوم جدید نیستند.افول ریاضیات در میان دانشجویان معماریارتباط آنها را با دانش محدود میکند.و آنها را بسوی یک ساختار ذهنی ضد ریاضی سوق میدهد.اما امروزه معماران با استفاده از رایانه چنان شروع به مطالعه درهم تنیدگی فرم و عملکرد نموده اند که تاکنون تصورش هم نمی رفت.از نظر تاریخی معماری جزئی از ریاضیات بود در دنیای باستان ریاضیدانها ،معمارهم بودند وساخته های آنها از قبیل اهرام ،زیگوراتها و معابد و…..دال بر این موضوع میباشد

در یونان و روم باستان نمیتوان معماری یافت که ریاضیدان نبوده باشد و هندسه وتناسبات غالب بر این آثار گواه این موضوع میباشد.وقتی امپراتور روم برای ساخت کلیسای ایاصوفیا از دوریاضیدان برای کمک به معمار آن بهره گرفت.این سنت در تمدن اسلامی نیز تداوم داشت و از تفکرات ریاضی در ساخت شاهکارهای معماری استفاده نمود.و این امر در دوران قرون وسطی و عصر درخشان رنسانس ادامه پیدا کرد تا آنجا که در عصر رنسانس پیوندی بسیار قوی با معماری داشت و وجود افرادی همچون لئوناردو داوینچی و فیلیپو برونلسکی دلیل بر این امر میباشد.

اما آنچه که در این بحث میبایست دقیقتر مورد توجه قرار گیرد تلاش تاریخی برای غلبه بر سازه بوده است. و سازه در ساختمان در درجه دوم اهمیت قرارگرفته است واین امردر میان مدرنیستها شدت بیشتری گرفت آنجا که یکی از اصول پنجگانه لوکوربوزیه ،پلان آزاد بوده است و این بمعنای آن است که سازه اهمیت خود را از دست داده است لوکوربوزیه برای اولین بار سازه را ازمعماری جدانمود و اصل پلان آزادرا پیش نهاد.

تصویر شماره۱: هندسه و تناسبات غالب در معماری کلاسیک

این جداسازی امکانی را برای معماری مدرن فراهم آورد که بتواند اصول پنجگانه خود را به سراسر جهان عرضه کند.تا پیش از آن عدم جدایی سازه از معماری باعث گردید تا نوعی همسازی میان معماری و سازه ساختمانی وجود داشته باشد.سازه هنگام برپاگردیدن در درون خود از نظام شکل گیری فضاهای معماری تبعیت مینمود.واین نظام بی عنایت به قابلیتها و محدودیت ها سازه ای نبود.و خانه دومینو را میتوان به عنوان بیانیه لوکوربوزیه در چگونگی جدایی بین سازه و معماری برشمرد و یا بهتر است بگوئیم سایر عوامل تشکیل دهنده معماری را از قید سازه به میزان قابل توجهی رهانید.

تصویر شماره ۲: خانه دومینو اثر لوکوربوزیه

البته عقده گشایی از این بحث تاریخی در معماری پست مدرن منجر به پیدایش معماری سبک هایتک گردید.ریچارد راجرز از معماران معتبر در سبک هایتک میگوید که همانند کلیساهای گوتیک ساختار و سازه را نمایان کرده اند.(بانی مسعود،(۱۳۸۶ریاضیات همواره نقشی بسیار اساسی در معماری بازی کرده است.ولی ماهیت و عملکرد ریاضیات با توجه به رابطه آن با تئوریها و ماتریال اشیا و معماری تغییرات بسیاری کرده است که مقدار مشخصی از آن دور از دسترس باقی مانده است.مشهود است که یک نیازبسیار اساسی برای استفاده از ریاضیات پیشرفته تر (بهبود یافته)در معماری امروز وجود دارد.در ابتدا رهایی ساختمان از وابستگی به هندسه قائم الزاویه احتیاج به دقت بیشتری در رابطه با رویارویی توضیحات معماری از فرم و تولیدات خروجی کامپیوتری برای ساخته شدن اسکلتهای آن.ثانیاطراحی مهندسی برای هندسه های پیچیده ساختمان شناسی جدید با یک پایه ریاضی مشخص آغاز شود .

تصویر شماره ۳ : عدم کارایی معماری مدرن منجر به تخریب آپارتمان مسکونی در فرانسه میشود

در دوران پس از مدرنیزم دو پارادایم، مهمترین مسائل و نگرانی ها و نظریه های معماری را بروز داده اند: »پارادایم معماری مفهوم گرا« و »پارادایم معماری پایدار. « معماری مفهوم گرا (یا تئوری گرا) حاصل انتقادات به مدرنیزم بود: انتقاد به ویژگی هایی همچون سادگی و تک رنگی، ضدیت با تاریخ و حذف نشانه های تاریخی. این پارادایم در پست مدرنیزم با تلفیق دوباره با عناصر و نشانه های سمبولیک تاریخی، در دیکانستراکشن با در هم آمیزی و بازتولید مفاهیم فلسفی و زبانی ساختار شکن ها، در فولدینگ تحت تاثیر فلسفه دلوز و در کل این جریان ها در فضایی متاثر از تاریخ و فلسفه و زبانشناسی شکل گرفت. پاردایم معماری پایدار نیز به خوشبینی بیش از حد مدرنیزم در استفاده از انرژی و پیشرفت صنعتی بی انتها، ایراد گرفت و به جنبشی تبدیل شد که برای حفظ داشته های طبیعت و نظم آن تلاش می کند.

معماری از فضای تئوری زده پست مدرنیستی فاصله می گیرد و دیگر فلسفه خواندن برای تولید معماری چندان جایگاهی ندارد. معماری فرایندهای طراحی الگوریتمیک، پاردایم های جدیدی در معماری بوجود آورده اند که دیگر در حوزه تئوری های پست مدرنیستی قابل مطالعه نیستند. همچون بسیاری از نظریه پردازان و منتقدین، لیچ معتقد است : »علاقه به تولید دیجیتال یک جابجایی بزرگ در حوزه های تئوریک را نیز برانگیخته است. اگر دهه های ۱۹۸۰–۹۰ به نوعی با علاقه به تئوری و فلسفه شاخص می شد (…)، اولین دهه از قرن بیست و یک با افزایش علاقه به گفتمان های علمی شاخص می گردد . به این صورت است که منطق فراگیر امروز به تکنولوژی و رفتار مواد و مصالح گرایش دارد.

معماری امروز چنان شروع به مطالعه در هم تنیدگی فرم و عملکرد نموده است که تاکنون تصورش هم نمی رفت و تاثیرات معماری فولدینگ را نمیتوان در این قضیه بی تاثیر دانست.ضمن آنکه آثار متعدد معماران مشهور این سبک در این قضیه بی تاثیر نیوده است.ژیل دلوز فیلسوف فرانسوی از بانیان و عوامل مهم شکل گیری این معماری بوده است با رویکرد به سطوح ریمانی در توپولوژی و تاخوردگی فضایی و بی بهره گی از هرگونه تجانس فضایی و همگونی فضایی.طرح مرکز انجمن نارا در ژاپن طرح بهرام شیردل نمونه ای از شواهدی بر معماری فولدینگ میباشد .این معماران در کارهای خود پیچیدگی را با وحدت یا تقابل نشان نمیدهند بلکه بصورت نرم و انعطاف پذیر و گوناگونیهای مختلف را در هم می آمیزند.

 

دلوز جهان را همچون کالبدی از سطوح بی نهایت که از طریق زمان و فضا در هم تاخورده اند بیان میکند .در یک نگاه به زمان و فضا دیگر مختصات کارتزین جوابگو نیست.فولد یک تکنیک در معماری نیست بلکه یک دیدگاه هستی شناسی است از کثرت و تنوع به گونه ای متداوم و مجموعه ای از فولدهای یک فرم بلورین و کریستالی را بوجود می آورد.که پایه و اساس طبیعت و دنیای ارگانیک می باشد و این موضوعی است که در مباحث پارامتریک مطرح میشود.ایجاد ارتباط تنگاتنگ میان سازه و معماری از آرمانهای اساسی معماری معاصر میباشد و موضوع وحدت و هماهنگی سازه و معماری از موضوعات مهم در طراحی میباشد و در اغلب پروژه های برتر با ساختمانهایی مواجه میشویم که ارتباطی تنگاتنگ و کم نظیر میان سازه و معماری ایجاد کرده است و این دو را نمیتوان از هم تفکیک کرد.برای ایجاد ارتباطی تنگاتنگ و هدف گذاری شده وموثرمیان سازه و معماری راه حلهای گوناگونی در عرصه معماری پیشنهاد شده است که ریاضیات جدید یکی از این راه حلها میباشد.

 

تصویر شماره :۴مرکز اجتماعات کلمبوس اثر پیتر آیزنمن(معماری فولدینگ)

در روشهای متداول طراحی ،طراحان سعی میکنند که در مرحله نخست احساس خویش را در محور تصمیم گیری قرارداده و روند مشخص شکل گیری ایده و کانسپت در این روندکمرنگ ترجلوه مینمود.لذا ابداع ایده های جدیدبرگرفته ازاصول ریاضیات جدید در متغیرهای پارامتریک در خارج از نظام منطقی اندیشه به انجام میرسد و فرصتهای خلاقیت و ابتکارات جدیدی در اختیار معمار قرار میدهد مشروط بر آنکه طراح یک دستیار به نام کامپیوتر در کنار خود ببیند.یکی از مشکلاتی که در سر راه اندیشه های حسی قراردارد،کاهش امکان بازنگری سازنده است.به این معنا که تا پیش از تجسم کامل،معمار نمیتواند به هدف نهایی نزدیک شود و اگر طرحی در ذهن معمار شکل گیردامکان تغییر در مولفه های آن به شدت کاهش می یابد.بعنوان مثال شکل گیری فرم در کارهای فرانک گری بر پایه تکرار پایه های متنوع استوار است که بعد از اسکیسهای اولیه ایده پردازی،فرم روی مدلهای ابتدایی عینیت می یابد وتوسط نرم افزارهای مولفه ای گسترش می یابد بنابراین روند ایده پردازی که بوسیله فرانک گری هدایت میشود به طور عمده از طریق گسترش مدلسازی الگوهای اولیه او انجام میپذیرد.که سپس با مجموعه ای از ابزارهای ساخت از قبیل blend-press-stretch, وغیره تغییر شکل پیدا میکند.فرانک گری در ساخت موزه گوگنهایم از برنامه catiaاستفاده کردند.و به این طریق راهی را که ساختمانها با آنها طراحی و اجرا میشود را تغییر داده اند.با بهره برداری از ظرفیت catiaبرای مدیریت اطلاعات پیچیده در فضای سه بعدی ،قسمتهای مجرایی پروسه طراحی و ساخت نظیر طراحی معماری و مهندسی سازه و مکانیکال و الکتریکال در حال حاضر میتوانند یکی شوند.

تصویر شماره :۵موزه گوگنهایم بیلبائو فرانک گری

گرگ لین هم به طور گسترده ای از امکانات مدلسازی سه بعدی استفاده میکند تا فرمهای خلافانه را در جهت طراحی داخلی یا ایده پردازی ساختمانها ایجاد کند که الگوهای او شامل تا شونده ها،گره ها ،چین خورده ها و……است که به عناصر یک زبان معماری تبدیل شود که فضاها ،محدوده ها،بازشوها و دیگر عناصر فضایی را شکل میدهند.از تعاریف ارائه شده توسط ویتروویوس چنین استنباط میشود که سازه جزء تفکیک ناپذیر معماری می باشد و در هر یک از حوزه ها یعنی استحکام ،عملکرد و زیبایی شناسی نقش تعیین کننده ای دارد.سازماندهی فضایی ،تشکیل حجم،تعریف فرم و فضا ،تبیین نظام ساختاری ،توسعه فضا در معنابخشی به محورها و آرایشها ،بیان مفاهیمی چون حصر ،شروع ،امتداد،ریتم و تکرار و…..از نقشهای با اهمیت سازه در معماری محسوب میشود.نقش سازه در تاثیر بر ذهن ،انتقال مفاهیم و پیامهای سمبلیک ،چگونگی ادراک فضا ،نمایش سطح تکنولوژی و رشد فنوری و بیان احساسات هنری موجب تقویت قابلیتهای معماری به عنوان نیازی مبرم و هنری والا در زندگی بشری شده است.امروزه نیاز پیش از پیش در توجه به معماری فضاهای شهری و ساختمانهای عمومی که سازه در آن بیشتر نمایان است ،افق جدیدی در تعامل وسازه گشوده که بی شک معماری فردا را متحول خواهد کرد.

پارامتر چیست؟

در علوم ریاضی و آمار،پارامتر،مقداری کمی است که تعریف کننده ویژگیهای مشخصی از یک سیستم یا یک تابع است و یا بعنوان عاملی جهت مرتبط کرئن توابع و متغیرها به وسیله یک متغیر مشترک به کار میرود،در مواردی که بیان یک ارتباط با معادلات مشکل است.بعنوان مثال در تابع سهمی y=ax۲ مقادیر xوyبازه نامحدودی از اعداد میتواند باشد که نمودار تابع را تعریف می کند اما مقدار aثابت بوده و بازای مقادیر مختلف شکل نمودار تغییر خواهد کرد.

طراحی پارامتریک:

در طول تاریخ طراحی، الگوریتم ها به صورت گسترده ای در معماری استفاده شده اند. حتی قبل از اینکه مفهوم الگوریتم با کامپیوتر پیوند بخورد، دستورالعمل ها و قواعدی در معماری وجود داشته اند که در واقع همان الگوریتم ها بوده اند. طراح می تواند اطلاعات و نحوه ورود آن به الگوریتم و نحوه پردازش آن توسط الگوریتم را تعریف کند و حاصل این پردازش به صورت فرم در فضای مجازی ظاهر می شود. در این فرایند و بسته به نیاز طراح، یک یا صدها عنصر، طراحی و ویرایش می شوند و در فضای مجازی نمود می یابند. در نتیجه طراح در این فرایند به تولید یک شکل پیش فرض مشغول نیست. او قوانینی را کنار هم می چیند و الگوریتمی را سازماندهی می کند که بر اساس پردازش آن، فرم معماری تولید می شود . لذا با این تعریف شاید بتوان گفت که فرم معماری تنها موضوع اصلی نیست بلکه فرایند تولید آن در اختیار و کنترل معمار است و او با تغییر المان های مختلف طراحی در الگوریتم، گزینه های مختلف را تولید می کند تا در نهایت گزینه مطلوب را انتخاب نماید

یک الگوریتم مجموعه مشخصی از دستورات است که اطلاعات را به عنوان ورودی دریافت کرده، پردازش می کند و پاسخ آن را در خروجی به ما ارائه می دهد.در معماری الگوریتمیک تلاش می شود تا پارامترهای تاثیرگذار بر رفتار فیزیکی ساختمان (نظیر سازه و مواد و مصالح) در فرایند تحلیل مداوم، به طور به هنگام بر معماری اثر بگذارند و در چرخه های بازخورد (Feedback loops) طرح را اصلاح نمایند. دیگر پافشاری یک طراح بر پیشبرد ی کایده فرمی – فضایی و سپس اجبار تیم مهندسی بر ساختن آن طرح، بهترین حالت معماری نیست. چرخه های الگوریتمیک طراحی – آنالیز به بررسی و تولید گزینه پرداخته و پس از انجام تحلیل های مختلف بر روی طرح، کمبودها، مشکلات و ایرادات آن را برطرف می نمایند. ( اساس کار معماری پارامتریک در طراحی سازهای ساختمان گیاهان و تقلید از عوامل زیستی بوده که ارزشهای زیبای شناسی و عملیاتی از نمونه های عادی بالاتر است .فرم یابی پارامتریک یا مولفه ای به معنای روند پیش گرفته شده بر مبنای راه حل های ارائه شده به مسایل فضایی (چند بعدی)با بهره گیری از متغیر های قابل تغییر با معرفی دسته ای از قوانین که توصیف کننده ایرادات و موانع شکل فرمهاست منتهی به نظریاتی زایا و مولد در امر روانسازی روند طراحی معماری میشود.

امروزه متداول ترین روش استفاده از کامپیوتر در طراحی معماری، ترکیبی است از طراحی اولیه و تصمیم گیری های مهم ابتدای طراحی، با روش های ذهنی و دستی و سپس بسط و ادامه آن ایده ها به وسیله نرم افزارهای کامپیوتری .در طراحی پارامتریک به معماران اجازه کاوش در طرحهای پیچیده هندسی و فضایی به منظور توسعه راه حلهای پیچیده هندسی و فضایی معماری را میدهد.طراحی پارامتریک متشکل از مجموعه ای متغیرها و مجموعه ای از روابط است که یک فرم را تعریف میکند.که این فرم را میتوان با تغییر پارامترهای خاص و تنظیم داده ها دستکاری کرد.

برای بیان الگوریتم ها و انتقال آنها به کامپیوتر نیاز به یک زبان واسط وجود دارد. زبان هایی که تا امروز شناخته شده اند، برای ارتباط بین انسان ها ساخته شده اند، ولی زبان الگوریتم ها زبانی است که ارتباط بین انسان و کامپیوتر را برقرار می کند. وقتی انجام کاری به یک انسان واگذار می شود، باید محدودیت ها و ظرفیت های یک انسان را که شناخته شده و قابل پیش بینی هستند، در نظر گرفت. رویکرد جدید دیجیتال به طراحی معماری درمفاهیم محاسباتی مانند فضاهای توپولوژیکی،سطوح و طراحی پارامتری می باشدو جایگزین کردن سلسله مراتب سنتی فرایند تولید فرم و سازه.زایش سازه با فرایند طراحی پارامتریک و الگوریتم از هندسه پیچیده تولید میشود.همکاری بین انسان و یارانه به هر دو کمک میکند تا از توانائیهای یکدیگر در راستای پیشبرد کار به خوبی استفاده کنند.رایانه ها به آسانی میتوانند کارهایی را که برای بشر سخت و غیر ممکن است وانسانها میتوانند به آسانی و بخوبی اما نه با سرعت بالا کارهایی را که برای ماشین امکان پذیر نیست انجام دهد.اما در این ارتباط کاربر و رایانه یکی میشود ودر اقدامی مشترک مسئله معمارانه را حل میکند.

در حقیقت ارتباط با ماشین مستقیما بر خلق فضا تاثیر می گذاردو رایانه ها نه تنها در فرایند طراحی که در فرایند تفکر هم مارا کمک میکنند.که یکی از این عوامل مشترک پارامترها هستند.پارامترها وابستگی بین اجزاء را تعریف را تعریف میکنندوسبب میشود تا هرگونه تغییری در یک جز در کل اجزا تاثیر بگذارند.در حقیقت اجزای پارامتریک به محیط خارجی شان پاسخ میدهند زمانی که هر کدام از پارامترها تغییر کند مدل طراحی شده یه سادگی باز تولید میشود تا بازتابی از تغییرات را ارائه نماید.در ساختار پارامتریک تمام عناصر بوسیله تمام عناصر بوسیله ارتباطات روشن و مطلق به یکدیگر متصل هستند. این خصلت سبب میگردد تا هرگونه تغییری که از خارج بر مدل تحمیل میشود بلافاصله در فرایند طراحی دخیل گردد.از میان طرحها میتوان به کارهای سنتی هنرمندان ایرانی در سده های گذشته و هنرمندان مکتب آرت نوو بویژه آنتونی گائودی (کلیسای ساگرادا فامیلیا)اشاره کرد که امروزه توسط افراد مختلفی همچون مایکل هنسل در حال پیگیری میباشد.فرایندهای اتوماتیک یا ماشینی میتوانند به منظور کمک به کاربر برای دستیابی به راه حلهای سریعتر و با راههای موثرتر،به عرصه ضهور بیایند(اختراع شوند).اگرچه که کامپیوتر قادر به درک جنبه های زیبایی شناسی نیست اما قادر به انجام میلیونها محاسبه در عرض یک ثانیه و به تصویر کشیدن نتایج است.با تعریف درست از مشکلات امر طراحی برنامه قادر به مدیریت اطلاعات و خروج نتایج فقط صحیح خواهدبود یعنی فرایندی که نه تنها وقت گیر که بسیار سخت در ساماندهی برای طراح است.

تصویر شماره ۶ و ۷ : تکرار الگوهای سازه و معماری

کیفیات معماری پارامتریک

واژه الگو(مدول) به صورت بسیار تعمیم یافته دلالت بر قانونمندی آن داردوساده ترین مثال آن واحدهای بصری تکرار شونده میباشند.ایده اصلی استفاده مجدد از اطلاعات است.خواه در تکرار یک واحد واحد بصری برای تولید طرح و خواه در ریاضیات .استفاده از طراحی الگوریتمی و طراحی بر مبنای محاسبات، مفهومی است که اغلب با مفهوم استفاده از کامپیوتر و کامپیوتری کردن اشتباه گرفته می شود. طراحی الگوریتمی رویه ای محاسباتی است، مانند تعیین حدود امری با استفاده از روشها و فرمول های ریاضی، ولی کامپیوتری کردن عبارت است از عمل وارد کردن، پردازش کردن و ذخیره اطلاعات در یک سیستم کامپیوتری. کامپیوتری کردن به معنای مکانیزه کردن، اتوماسیون و تبدیل و ترجمه کردن به زبان کامپیوتر است. (گلابچی،۲۴،(۱۳۹۰ از عوامل تاثیر گزار درمباحث پارامتریک بحث فراکتال میباشد و عدم وجود رشد تصادفی در اجرای آن که نمود آن در معماری سنتی ودر طبیعت به وفور یافت میشود.فرش های مشرق زمین یک مثال مشخص از فرهنگ سنتی مهم هستند که یک انتظام از آفرینش و تولید دوباره الگوهای بصری را که چند هزار سال قدمت دارد بازگو می کند.الگوهای سنتی(کاربندی ها و ……..)معماری سنتی دقیقا فراکتال است و می توان آن در همه دورانها و سبک ها مقیاس بندی کرد .در طراحی پارامتریک برنامه نرم افزاری در محیط (رینوسروس)ایجاد کننده اشکال سه بعدی بر اساس داده های کار بر است.

با توجه به اینکه ذهن بشر قادر به برسی مسائل دو بعدی است این یک پیشرفت منطقی به نظر می رسد اما با اضافه شدن بعد سوم این بررسی یا الهام محدود به طرحهای معماری اولیه و رسمی شد.معماری معاصر در جستجوی مداوم برای فرمهای متفاوت که حاصل از توانمندی های فرایند طراحی معاصر است .میباشد.اگر چه این فرایند متفاوت از شرایط پیشین نیست.و گامهای همانند روند پیشین باید به کار گرفته شود تا راه حل حاصل از به کار گیری پکیج های طراحی سه بعدی که امروز به طور گسترده توسط مهندسان استفاده میشود و شکل های جدیدی را برای تغییر فرم ارائه می کند .احتمالات جدید در امر پیشرفت را هم آغاز نمود .زبان تازه کشف شده معماری در حال پیشرفت است و بر اساس این ابزار ها هم رشد کند.انفجار فن آوری در قرن بیست ویکم در کنار روش جدید بر خورد با هندسه سه بعدی مجبور به ارائه احتمالات جدیدی در امر همکاری مهندس معمار با کامپیوتر برای حل مشکلات مختلف شد.وبا کمک زبان های برنامه نویسی و مشترکات نوشتاری– ساختاری که هر فضای طراحی معاصر باید ارائه کند.فرایند های اتوماتیک ویا ماشینی میتواند به منظور کمک به کاربر برای دستیابی به راه حلهای و با راههای موثرتر به عرصه ظهور بیایند.(اختراع شوند)اگر چه که کامپیوتر قادر به درک جنبه های زیبایی شناسی نیست اما قادر به انجام محاسبه در عرض یک ثانیه وبه تصویر کشیدن نتایج است.

یکی از ویژگیهای معماری پارامتریک تولید یا جنریت میباشد.جنریت وسیله ای کاربردی برای فرم یابی است که به خلق سطوح با بهره گیری از خصوصیت ها و ویژگیهای آن سطح میپردازد.این روش نسبت به روشهای سنتی طراحی که عموما از بیولوژی (زیست شناسی)الهام میگرفت .بر پایه مفاهیم متفاوت تری شکل گرفت.با استفاده ازتقلید عوامل زیستی یعنی روشی که از اشکال طبیعی تقلید میکرد که ارزشهای زیبایی شناسی و عملیاتی آن از نمونه های عادی بالاتر است.جنریت برای تولید رفتارهای یگانه و خاص جهانی از تاثیرات متقابل محلی استفاده میکند.جنریت وسیله ای جهت طراحی است که به مسئله مطرح شده راه حلهای بسیاری ارائه میدهد.به منظور عیب یابی روشهای طراحی که درمعماری معاصر رایج است ،تجزیه و تحلیل از قسمت های مختلف معماری مدرن انجام بگیرد.ساختمانها به خاطر مسائل زیبایی شناسی مورد نقد قرار نمیگیرندآنها از طریقی که در آن فرمهای مولد انتزاعی(ذهنی)هر ساختمان بر مبنای شکلهای دو بعدی اصلی و تغییرات حاصله بر این شکلها و به همان اندازه ارتباط میان این دو عامل یا دو شکل مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد.

تصویر شماره:۸طراحی پارامتریک

رویکرد الگوهای معماری ایرانی با طراحی پارامتریک

بر اساس پژوهشی تازه ،صنعتگران اسلامی قرون وسطی برای طراحی سطوح کاشیهای پرنقش و نگار روش خاصی را در طراحی و قالب ابداع کرده بودند که به آنها امکان می داد طرحهای بسیار ریز و ظریفی را در کاشی پیاده کنند،روشی که غربیها سده ها با آن ناآشنا بودند.این پژوهش در نشریه ساینس درج شده است.هنرمندان مسلمان راهی برای ساخت موزاییکهای پازل مانند پیدا کرده بودند که در نهایت به ابداع الگوهای تازه ای در پوشش سطح منجر شده .الگوهایی که ریاضیدانان تقریبا ۵۰۰ سال بعد آنها را کشف کردند.به گفته محققان ،کاشیکاری بعضی از ساختمانهای متعلق به قرن پانزدهم میلادی در ایران،از الگوهایی پیروی میکند که با وجود متقارن بودن،از تکرار منظم یک طرح خاص بوجود نمی آید و شکلی فراکتال گونه دارد.پیش از این تصور میشد کاشیکاریهای ظریف و رنگارنگ بناهای اسلامی را معماران با ابزارهای ساده هندسی طراحی کرده اند.آنها سطحی را که باید پوشانده میشد با فاصله گذاری های منظم و به کمک خط کش و پرگار به قطعه های مشخص تقسیم میکردند و به این ترتیب الگویی پدید می آمد که با تکرارش میشد سطوح را پوشاندو این همان وضعیتی است که در بلورهای منظم جامدات هم دیده میشود.انها از نظم ساده خسته شده بودند و میخواستند الگوهایشان را بدون تکرارجلو ببرند.هرچند که احتمالا از ویژگیهای ریاضی و نتایج الگوریتمی که از آن استفاده میکردند آگاه نبودند،اما کارشان به آفرینش چیزی منجر شد که ما امروز در معماری پارامتریک شاهد آن هستیم.نقوش اسلیمی بیانگر یکی از بزرگترین نمونه های نقش و نگارهای تزئینی است تلفیقی متجانس و هماهنگ از ریاضیات ،هنر ،معنویت،و نیاز بیانگر تناسب و تفارن و خلاقیت است.

نقوش اسلیمی ،پیچیدگیهای ریاضی وار و جاودانی در خود گنجانده است.در معماری پارامتریک این نقوش اسلیمی و موتیفهای وابسته به آن را با کمترین شباهت به هندسه اقلیدسی و یا غیر اقلیدسی ترسیم میکنند.با مشخص شدن قانون بین خطوط تشکیل دهنده خطوط اسلیمی و ایجاد الگوریتم، این الگوها را در نرم افزارهای خاصی به شکلهای نامنتظم و مختلفی در میآورند.و نوبت به ترسیم این الگوها و نقشها به روشی خودکار میباشد.بهترین و سریعترین روش برای ترسیم این الگوها استفاده از برنامه نویسی در کامپیوتردر یک برنامه CAD.CAMاست.در اینجا از برنامه Rhinoceros استفاده شده که قابلیت برنامه نویسی برای استفاده کننده را به روش Rhinoscripting را دارا میباشد.برنامه نویسی در این نرم افزار بر پایه Visual Basic استوار شده است که باعث افزایش دستورات شخصی به دستورات قبلی می باشد. با توجه به مطالب فوق میتوان تاثیرات الگوها و بافتهای ایرانی را در معماری امروزین مشاهده نمودو متحول کردن آن در جهت ایجاد یک فضای معماری نوین که دارای قابلیتهای فراوانی از جمله ایجاد فرم اصلی بنا،سازماندهی فضاهای داخلی،ارتباطات عمودی،ساختار سازهای بنا،ایجاد فضاهای سبز،و سایر فضاهای خدماتی میباشدوآنچه مشاهده میشود ترکیبی یکنواخت از سازه و معماری می باشد.

تصویر شماره:۹ رویکرد الگوهای معماری ایرانی با طراحی پارامتریک

تالار شهر لندن

طرح های حرفه ای معماران معاصری مانند تام مین، فرانک گری و پیتر آیزنمن را می توان از لحاظ استفاده از کامپیوتر به عنوان ابزار خلق فرم و نیز میزان وابستگی کارهای آنها به روش های محاسباتی و الگوریتمی، بررسی کرد.یکی از پروژه هایی که مدیریت طراحی دیجیتال آن توسط این گروه انجام شده است، پرداخته می شود. این پروژه تالار شورای شهر لندن نام دارد. پس از موفقیت در مسابقه طراحی و برنده شدن طرح، پرسش نخست نحوه ساخت شکل عجیب ساختمان بود. برای این منظور، گروه با توجه به راهبردها و اهداف خود – که بیشتر توضیح داده شد – اقدام به شبیه سازی حجم تخم مرغی شکل بنا، به کمک حجم یا احجام کروی شکل کرد؛ از آنجا که قرار بر بهینه سازی طرح و رسیدن به طرحی بود که همه جوانب سازه ای، اقلیمی و .. را رعایت کرده باشد، گروه مدل سازان ویژه، مدلی دیجیتالی تولید کرد که در آن یک چند ضلعی محاط بر کره مبنا تعریف شده بود و از به کمک ویرایش و تغییر آن چند ضلعی، طراحان قادر به تغییر کره می شدند.

سالن شهر لندن خلق شده در ۲۰۰۳–۱۹۹۸واقع در لندن است وفضایی طراحی شده توسط نورمن فاستر برای استاندارد محلی لندن است هندسه ساختمان در نتیجه عوامل مختلف مثل محیط ازطریق کوچک کردن مشرف بودن کلی نمای ساختمان به نور خورشید وبه زبان استعاری مشرف بودن به دموکراسی است که حرکت درون ساختمان از طریق پلکان ستونی است که این مکان را میدهد که شهروندان به دور نمایندگان خود قدم بزنند سالن شهر لندن طوری طراحی شده که فقط۳/۴انرژی سالانه مورد استفاده در تهویه ساختمان را استفاده میکنند.این امر از طریق معرفی نیمکره شماتیک به دست می آید درست مثل هندسه که محیط ساختمان را کمتر میکندکه مسئول هدر رفتن گرما یا گرفتن گرماست.ساختمان از طریق یک بیضی واحد در فضای XوY تحلیل میشود که در مسیر Z تکرار شده تغییر شکل های اصلی به کار گرفته شده بر روی شکل آغازین دو بعدی حرکت و درجه بندی در مسیر محور Xوz هستند.اگر چه حرکت شکل مولد یک ساختمان ۹ طبقه است.درجه بندی و مقیاس با حفظ یک نقطه مداوم در بیضی خالق انحنای مورد نظر است که مسئول مسائل محیطی بنیادین است.این طرح ارائه کننده ی بیشترین اجرا یا نمایش است که توسط مطالعات و روش های شبیه سازی دیگر تایید می شود .

تصویر شماره ۱۰:تالار شهر لندن

سایر نمونه ها:

پروژه مکعب آبی:

یکی از شاخص ترین نمونه های دیده شده کاربرد ابزارهای پارامتریک در حیطه کالبدی بنا به طور قطع پروژه مکعب آبی (Water Cube) در دهکده بازی های المپیک پکن است که ردپای ابزارهای پارامتریک را در تعریف مفاهیم، طراحی معماری، طراحی و بهینه سازی سازه و حتی شیوه ساخت آن می توان دید. اما شاید پیچیده ترین کاربرد این شیوه را باید در سازماندهی فضایی معماری جست و جو کرد، آن جا که هنر خلق فضا و پاسخ به عملکرد توامان بر طراحی تاثیر می گذارند. گستردگی مولفه های موثر در این عرصه از یک سو و خوش تعریف نبودن آن ها برای تبدیل به زبان قابل فهم برای کامپیوتر از ابتدایی ترین مشکلات پیش روی طراحان در به کار بستن شیوه های پارامتریک در این عرصه از معماری است.

تصویر شماره:۱۱ پروژه مکعب آبی

مدل فلس مانند سیستم دیواره مشبک چند قسمتی که چند لایه میباشد و دارای انحنا و عمق متغیر بوده و به منظور ایجاد شفافیت دیداری و انتقال نور و تهویه هوا طراحی شده است این طرح فراتر از دیواره مشبک صاف و معمولی بوده و میتواند به عنوان آرایش فضایی لایه بندی شده و پوشش ساختاری نفوذ پذیر عمل کند .ضمن اینکه خود بار وارده بر خود را تحمل میکند.

تصویر شماره:۱۲ مدل فلس مانند سیستم دیواره مشبک

دیواره مشبک که در سال ۲۰۰۴ طراحی شده است مجموعه ای قابل انطباق است که در آن قطعات چوبی کوچک روی قطعات بزرگتر سوار شده اند.این قطعات چوبی کوچک بوسیله پیچهایی که بعنوان جا انداز مورد استفاده قرار میگیرند،خم شده و تاب خورده اند.قطعات بزرگتربخاطر جا اندازی فزاینده هر یک از قطعات کوچکتر،قوس دار میشوند و بنابر این مجموعه ای با دارا بودن ظرفیتی برای تحمل کردن وزن خود و محکم و استوار نگهداشتن خود بوجود می آید.سوراخهایی که در قطعات کوچکتر ایجاد میشود تا گرد هوا و انتقال نور را تسهیل نمایند.نکته جالب در اینجاست که انحنای دیواره مشبک و در نتیجه کارایی خاص آنرا همواره میتوان تغییر داد.

تصویر شماره:۱۳ دیواره مشبک

سازه سایبانی و پوشش دهنده که در سال ۲۰۰۷ طراحی و ساخته شده است.سایبانی پر منفذ که امکان دیده شدن طرف دیگ آن وجود داشته باشد و ضمن ایجاد سایه و جلوگیری از ورود باران میزان بارهای افقی را به طرز چشمگیری کاهش میدهد.

تصویر شماره:۱۴ سازه سایبانی

پروژه اپرای شهری گوانگژو طراحان و مهندسان دفتر زاها حدید، هم در فاز طراحی و هم در فاز اجرا مسلح به ابزار پارمتریک شدند تا امکان طراحی و ساخت چنین اشکال هندسی و فضایی پیچیده فراهم شود. ساخت این پروژه در سال ۲۰۰۳ میلادی آغاز و در سال ۲۰۱۰ به پایان رسید.

تصویر شماره:۱۵ پروژه اپرای شهری گوانگژو

نتیجه گیری:

مکتب طراحی پارامتریک در تمامی مقیاسها ازمعماری تا طراحی داخلی و طراحی شهری و مباحث سازه ای به چشم میخورد.و هر چقدر پروژه بزرگترباشد توانایی ممتاز این مکتب برای به وضوح بیان کردن پیچیدگی برنامه آن مسلم تر و مشخص تر خواهد شد.معماری پارامتریک باعث القاء یک جنبش جمعی جدید شده است.به نظر میرسد در آینده نزدیک میزان گرایش معماران به مباحث پارامتریک که به نوعی پایان یافتن فاز انتقالی عدم قطعیت در معماری که در دوران پست مدرن است ،بیشتر میشود.و باعث بوجود آمدن چارچوب فکری جدید و تدوین اهداف ،روشهاو ارزشهای جدید میشود.مدلسازی سازه، در حالت بهینه و ایده آل خود، باید دارای شرایطی باشد که علاوه بر تحلیل سازه و نمایش نقاط قوت و ضعف آن، سایر فعالیت های تولید سازه را هم پشتیبانی کند.این نیز یکی از مزیت های محیط های طراحی و تحلیل سازه به شمار می رود. در برخی موارد ، پس از مرحله طراحی کانسپت و پذیرفته شدن آن توسط کارفرما، امکان ایجاد تغییرات در کانسپت طرح، بر اساس شرایط و نیازهای سازه (که پس از مطالعات سازه ای به دست می آید) ضرورت می یابد و بنابراین محیط نرم افزاری که بتواند در برابر گزینه های مختلف طرح سازه از خود انعطاف نشان داده و تغییرات در آن به راحتی انجام شود، محیط مطلوبی خواهد بود.