本文是一篇建筑学论文，本文在结构建筑学的背景下，受参数化设计方法和智能建造的启发，在国内外参数化建筑设计发展现状调研的基础上，提出在结构建筑学背景下的参数化设计方法，并分析研究其一般特性。在总结并建模复原国内外典型案例的基础上，使用参数化设计方法尝试使建筑空间建构形式、使用功能与结构系统有机的整合以达到建筑系统简洁明确高效，在理论研究与实地调研的基础上，完成两个使用参数化设计方法的从结构出发进而考虑建筑空间形式和功能的设计提案。
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 结构建筑学概念的形成与发展
一直以来，建筑设计与结构设计的融合设计都是建筑师所追寻的方向。近些年来，“结构建筑学”的概念逐渐被提出来，并得到很多建筑师的实践。顾名思义，所谓结构建筑学，就是通过结构体系与构件来限定空间，形成空间形式，塑造建筑空间的方法。
结构建筑学”一词实际上来源于英语单词“Archi-Neering。“Archi-Neering 是一个合成词，最早在 1999 年德裔美国建筑师美国建筑师赫尔穆特·杨（Helmut Jahn）与德国结构工程师韦尔纳·索贝克（Werner Sobek）共同出版的著作中此词为名。”在日本，该词被翻译成“建筑创新工学设计”。2014 年后，这一概念逐渐被国内建筑师所重视，并且在同济举办了中日联合的多次研究讨论以及展览上，在这些会议和研讨会上，Archi-Neering 暂且被翻译为了结构建筑学 ，表达的是一种探讨结构问题如何积极转化为建筑学思考的强烈意愿。
“结构建筑学”的含义是通过设计使建筑空间建构形式、使用功能与结构系统有机的整合以达到建筑系统简洁明确高效，更强调结构系统和建筑系统的协同，发挥结构在建筑设计中的作用。提升建筑设计的整体品质和审美价值。是现代设计当中非常重要的方法补充。结构建筑学是以结构设计作为建筑设计的基础，以结构理性主义作为原则，使对结构的考虑融入到工程设计的各种需求之中，并以对结构的创新，触发对建筑空间的思考的设计理念。这一理念渴望一种建筑、结构两者互相融合、渗透交织、解放并激发本体创新的一种动态设计过程,这种设计方法体现了建筑学营造的本质，是一种更加综合的设计方法。
环顾整理世界建筑史，建筑与结构的结合一直存在，建筑与结构问题一直是交织螺旋上升的过程，毕竟，建筑和结构相伴而生，建筑的建成不得不去考虑结构问题，例如，膜结构建筑大师弗雷奥托，混凝土诗人意大利建筑师奈尔维，砌体结构大师埃拉迪奥·迪埃斯特，这些大师往往本身就是结构工程师，或者对结构有深入的研究和了解，他们的作品之所以优美且令人印象深刻，和他们建筑与结构融合设计的方法不无关系。再比如，现代主义中，那些“高级派”的大师们，理查德·罗杰斯，诺曼·福斯特，等等，他们的作品甚至可以用“惊艳”来形容，至今都被世人所赞叹不已。在如今更加广泛的建筑设计领域中，这种融合设计并没有被关注和使用，大部分设计师依旧采取着先建筑设计后结构设计，结构设计后合理去满足建筑设计的方法和流程，而这种趋势和现状越来越令当今一线的建筑师感到困惑和不满，新时代对建筑设计也提出了更高的要求，而这种需求推动着建筑和结构的融合设计进入了更加快速发展的进程和更高的高度中，像伊东丰雄这样的建筑师，从“结构建筑学”的角度出发，通过建筑与结构的创新结合设计，向人们展现了建筑、结构空间与形式的无限可能性。以上述大师为代表的而那些敢于探索的建筑师与结构工程师们，通过实践，推动着“建筑学”与“结构力学”共同的向前发展。
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1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1结构建筑学的实践案例
参数化设计方法是在 20 世纪 90 年代中才真正开始受到重视，最初的一些研究都始于一些知名建筑院校，如英国建筑联盟学院（AA）,哥伦比亚建筑学院（GSPP）、麻省理工学院建筑学院，伦敦大学巴特利学院，日本京都大学等等，都设立专门的数字设计课程，并设置了很多的建筑设计 Studio，并且在设计课程中强调参数化设计的方法。自此之后这门参数化设计逐渐被一些先锋的青年建筑师了解掌握并开始试用于实际项目中。目前，许多世界知名建筑事务所，如扎哈设计事务所，诺曼福斯特事务所，SOM，等，本身拥有专门的参数化设计研究小组，并且他们的许多项目都依赖于参数化设计。其中最有代表性的是扎哈设计事务所，直接接受建筑学院立志进行参数化设计毕业生，引导他们运用此技术来做设计，并把其中优秀的想法最终实施。
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2 参数化在结构建筑学各阶段使用策略
2.1 参数化设计软件
参数化设计软件众多，每一种都有其特点和不同的应用领域，但大多数需要设计师自己懂得编程方法和语言，通过自行编程去完成建模逻辑和实现自己的建模目标。参数化在建筑领域中的作用越来越突显，已经对现代主义和后现代主义建筑设计的平淡局面造成巨大冲击。其中，Grasshopper 以其操作灵活，又具有可视化编程的优点，受到设计行业的关注，其普及程度相对较高。本文中所讨论和使用的是便是 Grasshopper 其最初是作为建模软件 Rhino 中的插件，从起开始开发使用并越来越受到重视，并且逐步在建筑设计领域崭露头角并越来越被广泛使用，所以在 Rhino6 的版本中已经被内置到了软件内部，可以见得其强大建模能力和在建筑设计领域的适用性。虽然基于 Rhino 却完全不同于 Rhino，Grasshopper（以下简称 GH）是基于计算机程序算法去生成模型。
不同于其他的参数化设计软件大都需要编程基础这一难点，设计师不必学习繁杂的编程语言，只需要了解其工作模式和流程，通过简单的流程方法就能完成建模。同时，GH 有很多优势。第一，GH 是将编程语言已经封装进一个个的工具包，设计师只需调用各个命令包，进行一步步计算即可完成建模。第二，GH 建模本身属于逻辑建模，调节参数即可生成大量结果，以供对比选择，并且，从无到有的记录模型从起始形态（点、线或者面）开始直至最终建筑形态生成的全过程的每一步的操作和中间形态，同时其动态可视化，以图形形式展示了整个建筑的生成过程，不仅方便中间过程修改，同时也可轻松调用中间任意设计进程中的形态。并且可以更新替换其中的任意逻辑从而达到方案修改和比对的目的。第三，正是由于 GH 这种工作流程和特点，当确立基准的几何图形（曲面，平面，空间形态）后，以此形态为基础的立面形式，结构形式，幕墙分割，空间功能分割都可分开进行，协同设计，互不干扰影响，大大提高设计效率，节约了时间成本。如果方案需要进行修改，若是基础形态发生了变化，只需要重新连如各个子逻辑中，只要各子逻辑编写合理便能立刻重新生成新的方案。若，各子逻辑部分需要进行修改，只需要在分支中进行即可，并不影响其他设计分支。第四，GH 数据可视化，通过一些更高级的应用，可以将众多的模型信息导出，从而指导建筑设计下一步的工作，进而作为施工参考。
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2.2 参数化设计使用现状
参数化设计实际上在工业设计的各个领域中，例如航空航天制造业，汽车制造业，等一些工业制造领域中早已广泛而深刻的应用。而参数化设计在建筑行业中起步较晚，被固有思想和方法所限制，不像其他行业发展迅速。然而，在与时代发展的数字化趋势相融合的时代潮流中，建筑设计行业不可避免的要受到趋势和潮流的影响。
实际上的参数化建筑设计在国内外建筑行业中均有一定的成果和案例，参数化在实际使用中并不局限于建模，建筑设计的各个环节中，均可部分或全部的应用参数化的方法来简化设计工作，获得高效和可视的设计结果，同时也拥有超越人脑极限的多种设计结果可供选择和优化。
传统设计方法，建筑师在设计前在脑海中已经勾勒出了自己所期许的建筑形态，空间形式，之后所做的所有的设计工作都是朝着这个目标去前进，不断的更新和修改，最终完成并实现这个追求。而参数化设计的流程截然相反，依据脑海中的设计我们优先的去制定为实现这种设计追求所需遵照的一个或多个规则，这个规则可以是基于物理层面的，也可以是基于几何形态的，也可以关联如今如火如荼的人行为的大数据研究，更可以是从结构角度出发的受力分析规则，而根据所输入的规则，以及控制这些规则的变量，其设计结果是由计算机运行并计算的，结果往往是动态的，并可能是满足同样规则多结果的，这与传统设计大相径庭，若设计结果不理想，设计师可以选择更换设计规则，或者改变参数，过程十分便捷和简单，却能快速的实现方案的更新和实时对比，从中我们便能够选择出满意的且已经满足各种设计需求的方案。
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3 结构建筑学视角下的参数化设计方法解析...........................33
3.1 参数化在结构建筑设计特点和方法............................33
3.2 参数化在结构建筑学视角下的类型分析..................................36
4 结构建筑学视角下参数化设计提案....................................81
4.1 建筑设计师自宅设计.............................81
4.1.1 设计概况.................................81
4.1.2 设计逻辑..............................81
5 结论及展望.........................102
5.1 论文内容提要............................102
5.2 主要结论..........................
