論文題目：公共教室平面的計算機自動生成設計研究
摘要：國家發展目標提出,到2025年,建筑工業化、數字化、智能化水平要有顯著提高。建筑設計也應與國家發展目標相適應,將數字技術融入建筑設計中,提高設計過程的智能化。計算機自動生成設計隨著計算機技術的進步而快速發展,將設計人員的設計意圖通過程序設置目標與規則、定義函數、運行計算機實現自動甚至自主創作設計。該方法近年來已成為建筑設計領域重要的探索方向。本論文聚焦于高校公共教室平面設計,嘗試找到一種計算機自動生成的應用策略,公共教室平面設計當中有較多重復性元素,可用可視化編程的方式提高設計效率,減少人為誤差。但是,當前在這方面還缺少較為理想研究成果。本文對計算機自動生成設計方法進行了梳理,對高校公共教室空間進行了歸類分析,在此基礎上探索用可視化編程途徑實現高校公共教室平面布局生成方法,并形成公共教室平面自動生成設計模塊。為建筑數字化、智慧化領域發展提供借鑒。第一章對本論文的研究背景、研究目的和意義、研究內容進行闡釋,對論文中相關概念進行界定,對論文框架進行梳理。第二章對參數化設計、可視化編程、代碼編程和復雜算法進行分析和梳理,通過實際應用案例對基于可視化編程與代碼編程的計算機自動生成設計方法進行比較,確定運用可視化編程軟件、參數化技術的方法進行計算機自動生成研究。第三章對高校公共教室進行實地調研,對不同類型公共教室進行歸納總結,結合相關設計規范、人因工程學尺寸,得出適合于高校公共教室的模數尺寸,為計算機自動生成設計提供數據支持。第四章到第六章是用可視化編程軟件、參數化技術對公共教室平面布局自動生成進行了重點探討,通過可視化編程軟件Grasshopper對三種平面布局設計邏輯、設計規則進行轉譯,搭建參數化模型,分別開發理想尺寸公共教室平面、具有邊界約束的公共教室平面及公共教室組合平面自動生成的三個模塊。其中第四章以標準化公共教室平面為研究對象,即教室平面形狀、尺寸不受約束,根據其生成邏輯建立參數化模型,開發理想尺寸公共教室平面自動生成模塊,實現通過調動參數自動生成相應平面布局。第五章在理想尺寸公共教室平面自動生成模塊的基礎上,加入教室平面形狀、尺寸的約束,對矩形與非矩形教室平面布局方式進行了研究,建立參數化模型,開發具有約束邊界的公共教室平面自動生成模塊。第六章以公共教室組合平面為研究對象,根據不同規模教室的組合方式,加入教輔空間生成平面,建立參數化模型,開發公共教室組合平面自動生成模塊。本文的結論是通過開發公共教室平面自動生成模塊,減少設計人員的重復性工作,提高設計效率,在一定程度上也提高了設計的準確性。對于公共教室平面自動設計起到引領性作用,是數字化、智慧化建筑設計方面的有益補充,按照該思路可沿用至其他領域平面布局設計中。
關鍵詞：公共教室平面;計算機自動生成設計;可視化編程;參數化設計;設計約束
學科專業：建筑學（專業學位）
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 國內外相關研究概述
1.3 研究目的和意義
1.4 研究內容和方法
1.5 研究框架
1.6 創新點
1.7 相關概念界定
第二章 計算機自動生成設計概述
2.1 參數化設計
2.1.1 參數化設計
2.1.2 基于參數化設計邏輯
2.1.3 參數化設計研究現狀
2.1.4 參數化設計應用案例
2.2 可視化編程
2.2.1 可視化編程軟件
2.2.2 可視化編程軟件在設計中的應用
2.3 代碼編程和復雜算法
2.3.1 代碼編程
2.3.2 生成設計算法
2.4 計算機自動生成設計應用實例
2.4.1 基于Python的適老化衛生間平面計算機自動生成研究
2.4.2 基于Grasshopper的自動排磚方法研究
2.5 章節小結
第三章 高校公共教室平面設計的依據與原則
3.1 公共教室平面設計
3.1.1 公共教室分類
3.1.2 公共教室平面布局基本內容
3.1.3 公共教室相關規范
3.2 普通教室設計原則
3.2.1 普通教室設計要求
3.2.2 普通教室平面形狀
3.3 階梯教室設計原則
3.3.1 階梯教室設計要求
3.3.2 階梯教室室內設計
3.4 公共教室案例調研及基本尺度推導
3.4.1 教室調研案例
3.4.2 公共教室基本尺度
3.5 本章小結
第四章 理想尺寸公共教室平面計算機自動生成設計
4.1 理想尺寸公共教室平面生成邏輯及規則
4.1.1 理想尺寸公共教室平面生成邏輯
4.1.2 確定公共教室功能區域尺寸
4.1.3 確定公共教室平面尺寸
4.2 構建基于Grasshopper的理想尺寸公共教室平面布局參數化模型
4.2.1 理想尺寸公共教室平面布局參數設置
4.2.2 理想尺寸公共教室平面布局參數化模型構建過程
4.2.3 構建理想尺寸公共教室平面布局自動生成模塊
4.3 本章小結
第五章 具有邊界約束的公共教室平面計算機自動生成設計
5.1 具有邊界約束的公共教室平面生成邏輯及規則
5.1.1 具有邊界約束的公共教室平面生成邏輯
5.1.2 確定公共教室平面功能分區
5.1.3 確定座位區排布方式
5.1.4 確定家具位置
5.2 構建具有邊界約束的公共教室平面布局參數化模型
5.2.1 具有邊界約束的公共教室平面布局參數設置
5.2.2 具有邊界約束的公共教室平面布局參數化模型程序編寫
5.2.3 具有邊界約束的公共教室平面布局參數化構建過程
5.2.4 具有邊界約束的公共教室平面布局自動布局模塊
5.3 本章小結
第六章 教室組合平面的計算機自動生成設計
6.1 教學樓標準化平面設計原則及其布局
6.1.1 教學樓標準化平面設計原則
6.1.2 教學樓標準化平面柱網形式
6.1.3 教學樓輔助空間布局
6.2 教室組合平面生成模型預定義
6.2.1 平面模數推導
6.2.2 基于模數尺寸的公共教室規模
6.2.3 基于模數尺寸的教室平面組合
6.3 教室組合平面布局自動生成設計流程及規則
6.3.1 確定教室組合平面基礎尺寸規則
6.3.2 教室組合平面功能分區規則
6.3.3 教室組合平面教室排布規則
6.4 基于Grasshopper的教室組合平面布局參數化模型
6.4.1 教室組合平面布局參數化模型程序編寫
6.4.2 教室組合平面布局參數化模型構建過程
6.5 本章小結
第七章 結論與展望
7.1 研究結論
7.2 研究展望
參考文獻
致謝