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摘要：分形理论作为数学的新分支，因其自身具有的优势，不仅能够有效评价建筑设计的合理性与科学性，还可将分形理论灵活应用到建筑设计的具体内容中，提升建筑设计质量，满足人们对建筑设计的个性化、生活化需求，实现建筑设计与城市具体规划深度融合，被广泛应用到建筑造型设计中，得到广泛认可和好评。文章主要从分形理论可行性出发，分析了分形在建筑造型设计中的应用，以供参考完善。
关键词：分形；建筑造型设计；应用
随着城市化进程脚步不断加快，人们对建筑造型设计要求越来越高，如果在建筑造型设计中仍沿用传统的造型设计，难以满足人们的需求。而分形理论作为一个几何术语，研究的对象是不规则的几何形态，能够揭示数学规律，因其自身具有不规则形、自相似性和破碎性的特性，体现了世界万物的本质，反馈一切事物源于自然，让人们明白科学融入艺术、艺术融入数学的万物皆统一的道理。因此在建筑造型设计中应用分形理论，可弥补传统建筑造型设计的缺陷，从而提高建筑造型设计质量与水平。
1、分形理论可行性分析
在建筑项目设计的过程中，设计首要考虑的因素是建筑设计的安全性，而分形理论则是以不规则的几何形态为主，导致分形理论设计在建筑造型设计初期的应用，遭到有关专家与学者的质疑，专业认为分形理论设计的安全性与可靠性与建筑设计基本要求不符。为了证明分形理论设计在整个建筑造型设计的价值与作用，有关人员不断进行尝试与实验，获得明显成绩，加上计算机网络技术的发展，对分形理论设计的可行性检测与试验具有一定推动力，使得分形理论技术的可行性得到进一步确认。
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按照当前研究成果，分形理论设计在建筑造型设计中的应用，主要以设计方法学作为理论基础，因此在实际操作的过程中，需要按照以下内容来确定设计具体目标：（1）设计人员需要按照分形理论设计的特点（不规则形、破碎性和自相似性）将设计模型具有的个性特色展现出来，以突出建筑设计的理念。（2）计算机的发展与应用为建筑设计领域带来了便利，充分利用计算机的有关功能，能够提高建筑设计工作效率，确保建筑设计顺利进行。
2、分形在建筑造型设计中的应用分析
2.1建筑地坪的纹样设计
在进行建筑地坪的纹样设计过程中，通常使用L-Systems算法（简称龟形土法）进行分形图的生成设计。在计算时，按照乌龟行走的方法，通过H、L和U等三组向量对模型进行描述。其中H表示前行，L表示向右行走，U表示向上方行走，三者之间的关系为U=L*H。然后使用三维六元组对乌龟的行走动态进行描述，用x、y和z表示乌龟行走的动态坐标，由旋转矩阵（H1 L1 U1）=（H、L、U）R代表乌龟行走的方向。为方便乌龟行走的控制转向定义，还可利用加号表示乌龟左转角度，减号表示右转角度，斜杠和反斜杠分别代表沿着H的左转、右转，紧接着在三维环境中，按照地坪生长规则，通过循环渐进方式，确定生成流程的合理纹样设计，实现设计的可视化。例如在建筑地坪三维的环境中进行设计，设计人员必须通过循环渐进的设计流程，通过分形理论设计方法确定龟形起点和初始角度，作为计算机构件库中的参考资源，然后赋予ID不同取值和迭代次数，对生成改写进行严格控制，以设计出不同规则的建筑地坪，实现建筑地坪纹样设计的多样化。
2.2建筑穹顶的设计
在设计建筑穹顶时，通常使用建模和计算机辅助设计方式，结合分形理论设计中的集合分形和立体空间的曲线方程，根据相应的选点规则对建筑物的全局进行设计，从而生成不同分形特征的幕墙结构作为单体建筑的穹顶，并组合形成曲面不同的穹顶存于计算机构件库中，方便下一步的合体组装。此外，在实际设计的过程中，设计人员应密切观察建筑物基本的造型，对比使用的建筑材料，以体现出建筑艺术的美感。然后辅助计算机系统进行建模，绘制出建筑物的造型。但是在进行组装的过程中，由于各个建筑物的差异体现在建筑物造型设计上，要想确保每一个建筑物设计独具一格，还需充分考虑建筑物的对称性，对建筑物的设计线条进行控制，保证建筑物整体造型设计清晰明了的同时，提高建筑设计的美观性和实用性。
2.3穹顶、地坪和墙体合体组装的设计
在建筑穹顶、墙体和地坪组装的过程中，设计人员可通过可塑性较强和自由发挥空间大的人工组装方式，在内容丰富的构件库中选择先用的建筑素材，最终形成设计方案，实现方案设计的生动性、多元化。这种组装方式的优点在于设计人员不需要花费过多的劳力进行开发设计，而是按照自身积累的设计经验进行设计，选择相应的建筑素材，体现出设计的直观与感性，与建筑造型设计的基本要求符合。此外，在进行组装的过程中，设计人员还可按照需求，利用可视化环境的计算机模拟手段进行设计，简化建筑组装设计的操作，从而设计出丰富多样的设计结构。例如在建筑体合体组装的设计过程中，可利用计算机系统提供的试题生成和实体修改工具箱设置并置和嵌套命令，将两个或者是多个相同的建筑并置连接起来，并组合形成更具美感的函数轮廓图作为建筑物顶部模型，增强建筑细部设计，让建筑造型设计具有层次感，给人一种建筑物布局参差不齐但依然充满艺术魅力的体验。然后通过拟态操作改变建筑物造型风格，让建筑物随着四周环境变化而发生改变，实现建筑物和四周的环境协调统一。
结束语
综上所述，建筑作为人们赖以生存的根本，与人们生活、工作紧密相连。随着科学技术迅猛发展，人们对建筑稳定性、安全性、创新性以及独特性的要求极高，使得分形与建筑业联系更加密切。虽然分形在建筑造型设计中获得明显成果，但是要想更好满足人们、社会对建筑物的需要，还需详细分析分形理论可行性，灵活运用到建筑地坪纹样、穹顶以及穹顶、地坪、墙体组装之间的设计过程中，完成城市整体规划，设计出风格迥异、富有艺术魅力、贴近自然的建筑造型，从而充分展现现代化建筑的美感。
参考文献
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[4]闫春雷.试论分形在建筑造型设计中的应用[J].科学与财富,2015(14):393-393.
论文作者:杨道武
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/14
标签：建筑论文; 分形论文; 造型设计论文; 地坪论文; 建筑物论文; 理论论文; 穹顶论文; 《防护工程》2017年第20期论文;