روش های فرم یابی در معماری
فرم ساختمان همیشه عامل طراحی است و مسیر طراحی معماری و نمای ساختمان را برای یک معمار روشن و هموار می‌سازد. فرم یابی در معماری فرایندی است که به یک طراح معمار کمک می‌کند که چگونه شکل کلی بنای مورد نظر خود را طراحی کند و ترجیحات فردی و نظرات شخصی خود را در آن بگنجاند. طیف وسیعی از ساختمان‌های معروف و محبوب جهان، با تنوع ظاهری بالا، نتیجۀ فرم یابی صحیح و بجا هستند. بنابراین، هدف از فرم یابی، دستیابی به ساختمانی با فرم بهینه است که پویایی، سازگاری و پایداری را ارائه دهد. همچنین، ثبات ساختاری، عملکرد و زیبایی را در نظر بگیرد. از روش های فرم یابی در معماری، می‌توان به فرم یابی فیزیکی محور، مولد، فرم یابی ترکیبی، پارامتریک و فرم یابی با الهام از طبیعت اشاره کرد.
فرم یابی فقط شامل جنبه‌های زیبایی نیست. بلکه در مورد ساخت پذیری سازه، پایداری و در عین حال در نظر گرفتن برنامه‌ها و عملکردها نیز می‌باشد.
فرم یابی عبارتست از یافتن فرم بهینه‌ای که به محدودیت های طراحی پاسخ می‌دهد و آنها را برطرف می‌کند. معماران اساساً به اشکال ساختمان (محورها، شبح‌ها)، دهانه‌های آن (درها و پنجره‌ها)، و سطوح محصورکننده (کف، دیوارها، سقف) توجه دارند. فرم یابی در معماری (Form-finding in architecture) فرآیندی است که در آن شکل یا فرم ساختمان از طریق فرآیندی منطقی با الهام از فاکتورهای موجود در طبیعت تعیین می‌شود. فرم یابی یک فرایند گسترده است و هر معمار به روشی شخصی به آن نزدیک می‌شود. زیرا در ترجیحات فردی و نظرات ذهنی طراح غوطه‌ور است و با سبک ترجیحی و با ارزش‌های منحصر به فرد اغلب (نه همیشه) در هسته تصمیم گیری قرار دارد.
مزیت فرم یابی این است که ایده پردازی عملی و تجزیه و تحلیل علمی را با اتخاذ فناوری‌های جدید برای رسیدن به طرحی باکیفیت و گیرا سوق می‌دهد. به این ترتیب، آثاری ماندگار و معروف خلق می‌کند. روش های مختلفی برای فرم یابی در معماری وجود دارد که در ادامه بیان شده است.
امروزه روش های مختلف و متنوعی برای معماران وجود دارد تا بتوانند با بهره گیری از آنها، در زمینه طراحی معماری و طراحی نما، آثار ماندگار خلق کنند. معماری پست مدرن اولیه می‌گوید فرم از عملکرد پیروی می‌کند. با این حال، این روزها برای بسیاری از معماران، این عملکرد است که فرم ساختمان را تعریف می‌کند. الزامات عملکردی ممکن است هنوز هم تأثیر داشته باشند، اما برنامه‌های فضایی، زمینه سایت، استراتژی‌های پایدار، زیبایی‌شناسی و حتی عناصر سرگرم‌کننده نیز در این جریان تأثیرگذار هستند. ابزارهای طراحی دیجیتال به معماران کمک می کند تا اشکال مختلف ساختمان را تحت تأثیر همه این عوامل کشف کنند و در نهایت به یک خروجی بهینه برسند. در هر صورت، روش‌های مختلفی برای فرم یابی در معماری وجود دارد:
هر مقوله به شیوه خود نقشی در ظاهر دنیای امروز ما ایفا کرده است. با پیشرفت های تکنولوژیکی بزرگی که در حال حاضر رخ می‌دهد، این مقوله ها نیز در حال پیشرفت بوده و با سرعت بیشتری در حال تأثیرگذاری بر ظاهر ساختمان‌ها هستند.
پاسخ به سایت و زمینه می‌تواند بر فرم ساختمان تاثیر بگذارد. نحوه ورود نور، باد و دید مناظر هم بر چیدمان فضایی و هم بر فرم تأثیر می‌گذارند. این پارامترها در ارائه چگونگی کانسپت معماری نیز جزء پارامترهای اولیه قابل توجه محسوب می‌شوند.
معماری معاصر در پاسخ به پیشرفت های تکنولوژی روز، طراحی ساختمان با عملکرد بالا را هدف قرار داده است. در این صورت، فرم می‌بایست از عملکردهای فضایی، ساختاری و مادی گرفته شود. زیرا تنها در این صورت است که فرم می‌تواند به طراحی ساختمان با عملکرد و همچنین پایداری بالا کمک کند.
شناخت عملکرد قبل از فرم پردازی رخ می‌دهد اما این دو مفهوم، به نوعی با یکدیگر همگام هستند در هر دو با هم در فرایند طراحی مشارکت دارند. فرم پردازی در انطباق با کارکردهای پروژه انجام می شود. فرم در پاسخ به زمینه، ساختار و سایر شرایط موجود، ساخته و پرداخته می شود. بنابراین آفرینش فضاهای مطلوب در گرو توجه کافی به فرم، عملکرد و ارتباط میان این دو است. عملکرد ساختمان چنانکه به نیاز کاربران پاسخ می‌دهد بایستی با سایر محورهای پروژه هماهنگ شود تا در نهایت فضای پایدار، غنی و پویا حاصل شود.
روش‌های فیزیکی عمدتاً به بهینه‌سازی ویژگی‌های ساختاری فرم‌های معماری مربوط می‌شوند. با استفاده از ابزارهای شبیه‌ساز مختلف، چه در زندگی واقعی و چه در محاسبات، می‌توانیم رفتار ساختاری مواد و نیروها را درک کنیم و برای تأثیرگذاری بر طراحی‌های خود استفاده کنیم. تکنیک فرم یابی فیزیکی محور، از داده‌ها و تجزیه و تحلیل استفاده می‌کند تا به ما کمک کنند که عملکرد طراحی را در زمینه‌هایی مانند پایداری، ایمنی و ظرفیت تحمل بار اصلاح کنیم و به این ترتیب، به ساختاری هماهنگ، خلاقانه و پایدار دست یابیم.
از جمله تکنیک‌های فرم یابی با محوریت فیزیکی که می‌توانید از آنها استفاده کنید عبارتند از:
فرم یابی فیزیکی محور در معماری
یکی از قدیمی‌ترین و برجسته‌ترین روش‌های فرم یابی در معماری، مدل سازی فیزیکی است. این روش اگرچه وقت گیر است، اما مدلی از زندگی واقعی خلق می‌کند و روشی ماندگار برای معماران، به ویژه برای کسانی که رویکرد عملی را ترجیح می‌دهند است. فناوری‌های پرینت سه بعدی و برش لیزری رویکرد بسیاری از معماران به مدل سازی فیزیکی را تغییر داده و باعث شده است که مزایای این روش فرم‌یابی را سریع‌تر و آسان‌تر ببینند.
شبیه‌سازی رایانه‌ای یک ابزار فرم یابی معماری با هدایت فیزیکی بسیار مؤثر است. شبیه‌سازی رایانه‌ای، بازآفرینی نیروها و بارها را بر روی سازه ساختمان امکان‌پذیر می‌سازد، و پیش‌بینی می‌کند که چگونه عناصر طراحی به روش‌هایی که نمی‌توان بر روی کاغذ مشخص کرد، برهم‌کنش خواهند داشت. انطباق، کارایی و دقت از مزایای کلیدی شبیه سازی کامپیوتری است. نرم افزارها، طراحی‌ها را در مراحل اولیه فرم یابی برای یکپارچگی سازه آزمایش می‌کند و اطمینان ایجاد می‌کند که تمام جنبه‌های حیاتی سازه با استانداردها، کدها و مقررات مورد نیاز مطابقت دارند. همچنین بینشی در مورد کاهش مصرف کلی مصالح و درک عملکرد انرژی ارائه می‌دهند.
فرم یابی معماری با شبیه سازهای کامپیوتری، در ایجاد ساختارهایی با هندسه‌های فوق العاده پیچیده و منحصر به فرد با کاهش ریسک و کاوش در مواد جدید کلیدی است. نتایج اغلب حیرت انگیز و سازه‌های فوق العاده با کارایی بالا، نتیجه فرم یابی با شبیه سازهای کامپیوتری است.
فرآیند فرم یابی، اغلب تحت تأثیر طبیعت یا اشکال طبیعی است. پیش از ورود نرم افزارها، معماران آوانگارد به منظور ایجاد معماری که منعکس کننده زمینه، ساختار اجتماعی و شاهکارهای تکنولوژیکی باشد، به طبیعت روی آوردند. این امر امروزه نیز با ابزارهای طراحی محاسباتی صورت می‌گیرد. از این رو، امروزه می‌توانیم ساختمان‌هایی را پیدا کنیم که بیش از گذشته تحت تأثیر طبیعت، از طریق فرم‌یابی مولد طراحی شده‌اند. به طور کلی، امروزه معماری الهام گرفته از طبیعت علاوه بر اشکال، طبیعت و موجودات زنده ترجمه‌ای از سیستم ها و فرآیندها نیز است. آثار سانتیاگو کالاتراوا نمونه کاملی از فرم‌ها و ساختارهای الهام گرفته از موجودات زنده است.
یکی دیگر از روش‌های فرم یابی در معماری، روش تحلیلی است. در این شیوه، از طریق الگوریتم‌های محاسباتی و نرم‌افزارهای هوشمند، می‌توانیم بطور آزادانه، هندسه‌ها را در پارامترهای تعریف‌شده دستکاری کنیم و بدون نیاز به فرم پایه برای شروع، فرم تولید کنیم.
تکنیک‌های فرم یابی تحلیلی، بسته به ورودی داده‌ها مانند ابعاد، شکل، زاویه، انحنا یا هر متغیر داده دیگر، رویکردی ریاضی و کمی برای طراحی ارائه می‌کند. یکی از مزایای قابل توجه تکنیک های تحلیلی، انعطاف پذیری آن است. شما به عنوان یک طراح، می‌توانید به سرعت تغییراتی را در پروپوزال ایجاد کنید، نتایج را تجسم کرده و آنها را به طور مکرر تنظیم کنید. این امر خود منجر به افزایش خلاقیت طراحی می‌گردد. فرم یابی به روش تحلیلی خود شامل چند نوع است:
فرم یابی به روش تحلیلی
ابزارهای طراحی محاسباتی، قادر به تولید هزاران خروجی در عرض چند دقیقه هستند. در میان زیر مجموعه‌های طراحی محاسباتی، طراحی مولد اغلب با فرم یابی همراه است. طراحی مولد به طور کلی به عنوان یک رویکرد طراحی توصیف می‌شود که از الگوریتم ها برای تجزیه و تحلیل، تکرار و بررسی گزینه‌های مختلف طراحی بر اساس محدودیت‌های خاص استفاده می‌کند. طراحی مولد می‌تواند بر روی هر فرآیند فرم یابی کار کند؛ خواه از طبیعت الهام گرفته شده باشد یا از سایت/ زمینه (context).
تکنیک فرم یابی مولد، برای تولید گزینه‌های طراحی بر اساس پارامترها یا محدودیت‌های خاص که توسط معمار از پیش تعیین شده است، از الگوریتم‌ها و ابزارهای محاسباتی استفاده می‌کند. روش فرم یابی مولد، توسط هوش مصنوعی به سرعت در حال پیشرفت است. این روش فراتر از فرآیند طراحی سنتی است و طیف گسترده‌ای از گزینه های زیبایی شناسی را بر اساس محدودیت‌های یکسان پیشنهاد می‌کند. از ویژگی‌ها و مزیت های فرم یابی معماری به روش مولد این است که:
فرم‌یابی پارامتریک، روش دیگر فرم یابی در معماری است که در عصر دیجیتال به‌طور تصاعدی رشد کرده است. در این شیوه از نرم‌افزار برای ایجاد مدل‌های پویا که می‌توانند بر اساس ورودی‌ها و پارامترهای خاص دستکاری شوند، استفاده می شود. فرم یابی پارمتریک، معماران را قادر می‌سازد تا بازی کنند، تطبیق دهند و کاوش کنند. یعنی برای تغییر ساختار جهت رسیدن به هدف تعیین‌شده، صرفاً پارامترها را (بدون زحمت) تنظیم می‌کنند. مزایای طراحی پارامتریک در معماری عبارتست از:
فرم یابی در معماری به روش پارامتریک
فرم یابی مولد و فرم یابی پارامتریک، هر دو در مرز کاوش خلاقانه و کارایی طراحی قرار دارند. در کنار این‌ها، فرم یابی مبتنی بر قانون است که برای مواقعی که قوانین باید رعایت شوند، کارآمد هستند. مثل زمانی که طرح‌ها باید با دستورالعمل ها، کدها، مقررات یا انطباق های خاص سایت مطابقت داشته باشند. این روش مبتنی بر قانون، رویکردی سختگیرانه دارد و به معماران اجازه نمی‌دهد تا به راحتی گزینه‌های دلخواه خود را تولید کنند. در روش تحلیلی مبتنی بر قانون، چندین گزینه طراحی بهینه شده تعریف و تعیین شده است که همگی قانون محور هستند. به این ترتیب، روش فرم یابی مبتنی بر قانون، در طول فرآیند طراحی به میزان چشمگیری خطاها را کاهش می‌دهد.
تکنیک‌های ترکیبی نشان‌دهنده یک رویکرد پیچیده برای یافتن فرم در معماری است. این تکنیک، نقاط قوت روش فرم یابی تحلیلی و فیزیکی را ادغام می‌کند. در این شیوه، طرح‌های مبتنی بر داده با بینش‌های تحلیلی ترکیب شده و مسیری را برای افزایش خلاقیت طراحی، بهینه‌سازی ساختاری و عملکرد ارائه می‌دهد. در این چهارچوب ترکیبی، یک الگوریتم به نام الگوریتم تکاملی وجود دارد. الگوریتم های تکاملی یک ابزار قدرتمند هستند که روش‌ها و راه حل‌هایی برای اصلاح طراحی‌ها ارائه می‌دهند. این الگوریتم کار خود را بر پایه حلقه های بازخورد تکراری انجام می دهد.
الگوریتم تکاملی با شروع یک مجموعه اولیه از گزینه‌های طراحی، طرح‌ها را در معرض سازگاری‌ها و جهش‌های مداوم قرار می‌دهند و هر نتیجه را تا رسیدن به یک راه‌حل بهینه تجزیه و تحلیل می‌کنند. کارایی این فرآیند تکراری به معماران اجازه می دهد تا طیف گسترده ای از امکانات طراحی را بدون محدودیت تلاش دستی کشف کنند. الگوریتم تکاملی چه با پارامترهای طراحی پیچیده و چه با هدف ترکیب فرم‌های هندسی منحصر به فرد و ارگانیک، انعطاف‌پذیری و اثربخشی بیش از مدل‌های سنتی را ارائه می‌دهند.
الگوریتم‌های تکاملی به سرعت در حال تبدیل شدن به یک دارایی ارزشمند در چشم‌انداز پیچیده و سخت معماری مدرن و جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، هستند. مجموعه گسترده ابزارهای تحلیلی که این الگوریتم‌ها ارائه می‌کنند، به معماران کمک می‌کند تا راه‌حل‌ها را بر اساس عوامل متعدد، از جمله تأثیر بصری، یکپارچگی سازه، پایداری و عملکرد ارزیابی کنند.
فرم یابی در معماری به روش ترکیبی
روش های فرم یابی در معماری؛ تکنیک ترکیبی
افزایش تقاضا برای بهره وری انرژی، عملکرد بالا و پایداری در معماری به این معنی است که هر عنصر طراحی باید در کنار هم برای برآورده کردن این خواسته ها، از جمله فرم، کار کند. فرم ساختمان نیز چیزی فراتر از ساختار است. ارتباط نزدیکی با پوشش ساختمان و فنسترها دارد. این عناصر بیشتر به عملکرد ساختمان از طریق روشنایی، تهویه، بار گرمایش و سرمایش و غیره مرتبط هستند.
فرم ساختمان همیشه عامل طراحی است و سبک شخصی یک معمار را بروز می دهد. نرم افزارهای مدل سازی سه بعدی که در اختیار ما هستند، جرقه ای برای تحول دیجیتالی در صنعت طراحی هستند. این نرم‌افزارها جایگزین طراحی دستی شده اند و رویکردی نوآورانه‌تر و جامع‌تری برای فرآیند طراحی به معماران ارائه می‌دهند. فن‌آوری‌های طراحی دیجیتال، با ارائه داده‌های تحلیلی، فرم یابی و تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد طرح مورد نظر را تسهیل کرده‌اند. در نتیجه فرصت های جدید زیادی به وجود می‌آید که یکی از آنها فرم یابی است. معماری معاصر قرن بیست و یکم به لطف این ابزارها به طور مداوم با زبان های معماری جدید در حال تکامل است. با این حال، منتقدانی در صنعت معماری وجود دارند که عقیده دارند اتکای شدید به ابزارهای دیجیتال، خروجی طراحی را از کاربران، زمینه سایت و درک کیفیت مواد جدا می‌کند.
می‌توان گفت که طراحانی که سنتی کار می‌کنند، برای حل مسائل طراحی به شهود و تجربه تکیه می‌کنند. طراحانی که به روش دیجیتال کار می کنند، می‌توانند فرآیند سنتی را با رمزگذاری تصمیمات طراحی با استفاده از زبان کامپیوتری بهبود بخشند. در هر دو روش، آلترناتیو به معماران در رسیدن به طرح نهایی برتر کمک می کند.