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摘要：随着参数化设计研究领域的诸多成果不断被建筑设计领域所接受，并在越来越多的设计作品中得以体现，激发了一批新锐的景观设计师，尝试着将参数化设计运用于景观设计领域，本文基于Rhinoceros平台的Grasshopper参数化建模方法，探讨参数化设计在景观桥设计中的运用。
关键词：参数化设计、Grasshopper、参数化思维、景观桥
引言
随着社会的发展、文化背景、科技水平、价值观念等因素的影响，人们对建筑的审美取向与生活方式不再满足于传统的线性设计，线性设计忽略了使用者的具体行为特征与时间进程中的不定因素，往往设计过程自外而内、由上而下。线性思维忽视了场所营造、地域文化、自然与人的有机联系。非线性科学思维使创作主体的知性得以升华至更高的境界，是建筑思维史上的新突破，在可持续发展的探求中，建筑的非线性思维是必经之路。参数化设计作为一种新兴的设计方法吸引了设计界众多的目光，参数化设计在非线性设计上有其独特的优势。本文以参数化设计中主要基于Rhinoceros平台的Grasshopper可视化编程插件，探讨参数化设计在景观桥设计中的运用。
参数化设计的最早例子之一是安东尼奥?高迪的教堂颠倒模型。他创建了一个用birdshot加重的琴弦模型，以创建复杂的拱形天花板和拱门。通过调整砝码的位置或琴弦的长度，来改变每个拱门的形状，并可以看到这种变化如何影响与之连接的拱门。20世纪90年代后期以来，在英国建筑联盟学院、UNStudio事务所等的推动下，非线性和复杂性科学以参数化设计为媒介在建筑领域得到了应用。随着参数化设计新思潮的产生，参数化设计的影子在一些前卫的景观设计作品中有所体现，在一定的程度上改变了传统的设计方式和思想观念。
1.参数化设计的概念
目前关于参数化设计（ParametricDesign）的定义，国内较为权威的专家徐卫国教授，他认为参数化设计的本质在于把设计参变量化，即设计是受参变量控制的，参变量控制或表明设计结果的某种重要性质，改变参变量的值会改变设计结果”。
2.参数化设计的要点
●信息的数据化
●数据之间关系的建立
●计算机软件参数模型的建立
●设计雏形的进化
●设计形体的参数化结构系统及构造逻辑
●对设计结果的测试与反馈
3.参数化设计在景观桥梁设计中的运用
“年光竹里遍，春色杏间遥。烟气笼青阁，流文荡画桥。飞花随蝶舞，艳曲伴莺娇。今日陪欢豫，还疑陟紫霄”。如果说建筑是凝固的音乐，那么古诗是一幅古时代的山水画，寥寥几笔将美好的情景定格在那美好的一刻，虽然当时的情和景已不在，但通过后人对古诗的咏唱，将后人带入当时的情境之中，还原当时诗人的所观所感。景观桥是诗人寄情于山水中不可或缺的点睛之笔，桥与水互衬，桥衬托水的清澈与灵动，水衬托桥的轻盈与优雅，自然山水中桥的出现，带给人一处宁静祥和、人与自然对话的胜景。随着国内经济的不断发展，形式简单、以功能为主的园桥已不能满足人们对审美需求，新时代对景观桥的要求可概括如下：①符合桥梁功能和形式美相协调的审美法则；②遵循桥梁与周围环境相呼应；③体现生态景观、人文景观、历史文化景观的内涵。
正如之前提到参数化设计的首要要点--信息的数据化。构建一座桥梁，需要对桥梁的分类和构造进行深入的研究，提取出决定桥梁形态的关键因素。如桥梁的用途决定了桥梁自身的尺度，桥梁的尺度可以选择合适的受力方式来匹配，桥梁的受力方式决定桥梁的形式，桥梁的形式又可通过材料的运用来得到进一步的优化。桥梁分类通常从受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等方面来划分。
（1）按受力特点分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、组合体系桥。
（2）按用途划分，有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农用桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁。
（3）按桥梁全长和跨径的不同分为特大桥、大桥、中桥、小桥。
（4）按主要承重结构的材料分，有木桥、钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、圬工桥等。
（5）按跨越障碍的性质来分，有跨河桥、跨线桥（立体交叉桥）、高架桥和栈桥。
（6）按上部结构的行车道位置分为上承式（桥面结构布置在主要承重结构之上）桥、下承式桥、中承式桥。
桥梁的组成主要由桥梁上部结构（即桥跨结构）和桥梁下部结构组成。桥梁上部结构：承担线路荷载，跨越障碍，由桥面系、主要承重结构和支座组成。桥梁下部结构是桥台、桥墩及桥梁基础的总称，用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基，桥台和桥墩一般合称墩台。
数据之间关系的建立。本文结合范例百里杜鹃花海文化城“蝶形”人行悬索景观桥，介绍参数化设计在景观桥设计中具体的运用思路。怎样将景观桥设计具有美观性、实用性、可实施性、具有地域性文化特征、又能与周围自然景观融为一体等特性是该设计的难点。主要的设计思路为：呼应场地大面积的花田美景，提高游人行走舒适度的同时，丰富桥外立面形式。运用数学中的正弦函数原理，得到一条起伏优美的曲线桥身呼应花海韵律，利用曲线桥钢结构支撑起整座桥，提高观景视野的开阔性，并通过拉索将桥面与桥身紧密结合，增强行走的安全与舒适性，最终达到“蝶形”景观桥造型（如图1所示）。
图1“蝶形”景观桥Grasshopper程序图
计算机软件参数模型的建立。在Rhinoceros平台的Grasshopper插件中选用PArc运算器来生成桥面左侧边线LA，该运算器能通过向量和最少的控制点来生成一系列连续圆弧所构成的曲线，之所以使用该方法生成桥面曲线，主要是便于实际施工中定位放样（如图2所示），尽可能将自由曲线形式规则化处理。然后将线LA向右侧偏移得到桥面右侧边线RA（如图3所示），再通过Move运算器将桥面左、右侧边线向Z轴以间距200复制5根，生成横向栏杆和扶手（如图4所示），配合Item分别选出左、右侧横向栏杆的第一根和倒数第一根，使用pLength将它们以长度为1.5米的间距等分，并连成直线生成竖向立柱。最后通过对控制左、右桥面边线的数据进行数据拍平，最后利用Loft运算器生成桥板（如图5所示）。
设计雏形的进化。在Move运算器的T输入-X来控制桥面左侧边线LA向下移动3米得到曲线LB，并以10米长的距离将该曲线等分，通过使用Dispatch对等分生成的点集按照True、False方式（即按照从第一个点起，每间隔一个取点）得到点集L1。使用Offset运算器将桥面左侧边线LA向左侧偏移，并向Z轴移动3米得到曲线LC，同样以10米长的距离将该曲线等分，通过使用Dispatch对等分生成的点集按照False、True方式（即按照从第二个点起，每间隔一个取点）得到点集L2。Weave运算器可将两组点集按照0、1的方式重新梳理点集数据的排列方式（即自定义的方式对数据重新排列）得到点集三，再通过使用IntCrv将点集三串联成一根三维的正弦曲线LD作为曲线桥身左侧支撑结构（如图6所示）。用pide命令将曲线LD细分成500个点，并将这些点通过Pull命令将其以最短距离拉到桥面左侧边线LA上，最后用Ln运算器连成悬索结构L拉索（如图7所示）。
设计形体的参数化结构系统及构造逻辑。同样的原理，对桥面右侧边线RA进行一系列偏移和移动后，分别得到曲线RB和曲线RC，考虑到桥身左右受力平衡，因此不能直接按照之前生成桥面左侧支撑结构的方法，否侧会出现左右弧度走势不一致的形态，桥自身受力不均衡，为了避免出现类似的情况，可以再次利用之前点集L1和点集L2的数据，运用Pull命令将这些两组点集L1和L2分别以最短距离拉到曲线RB和曲线RC上，接下来使用创建正弦曲线LD同样的步骤创建一根三维的正弦曲线RD作为曲线桥身右侧支撑结构和悬索结构R拉索。为了提高工作效率，可将重复操作的步骤直接复制并连接至新的路径上直接获取新结论。考虑景观桥拉索有一定的模数规律，可将相同规格的拉索以相同的颜色区分出来，便于后续的施工。这里运用到了数学领域中的区间Domain概念，通过将不同长度的拉索转换成数学领域中的区间概念，然后对该区间进行拆解得到拉索的最长与最短值，然后与Gradient运算器相连接，这样就将不同长度的数值赋予了不同的颜色，通过Preview将拉索数据和Gradient颜色数据相连，最后得出规格一致的拉索以同种颜色显示。
对设计结果的测试与反馈。最后根据基于Grasshopper平台上的Karamba受力分析插件计算并判断结构受力是否合理，通过调节各项参数值得到实时反馈，并对结论进一步优化，最终生成结构合理、形式优美的“蝶形”人行悬索景观桥（如图8所示）。
景桥构建过程中需要注意的要点：①为了使正弦曲线沿着桥平面自由曲的走向，需要控制协调好正弦曲线的周期与桥面中轴曲线之间的关系，以及桥梁自身受力的合理性。②桥身主要受力支撑结构的倾斜度以及左侧与右侧桥身波峰与波谷所对应的位置，需要根据实际力学分析调整各参数到合适的值。③景桥的跨度与构件的规格相协调，结合桥梁的受力方式，优化桥梁形式，使桥梁构件模数化以便后续施工。
图8Grasshopper最终生成的景观桥
4.参结束语
通过景观桥参数化模型的搭建，可知参数化设计的关键在于：将决定设计结果的各参变量数字化，然后找出各参变量之间的关系或规则，利用计算机语言描述规则系统（即算法），搭建参数化模型，依靠相关程序或手段对生成的结果进行测试，并依靠参数化平台反馈至设计的各环节，使生成的结果更趋于完善，最终输出最理想的设计方案。参数化设计不仅提高了设计师的工作效率，同时也为设计师提供了新的创作思路。相信在不久的将来，越来越多的设计师将借助参数化设计的力量，为世界描绘出更美好的未来!
参考文献
[1]徐卫国.参数化设计与算法生形[J].世界建筑，2011（6）：110-111.
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[3]刘延川.参数化设计：方法、思维和工作组织模式[J].城市建筑，2009，（11）：112-117