走出狭义认知局限性的必然途径
凯瑟琳・斯莱塞在《地域风格建筑》一书中，不仅简述了地域风格建筑的共性，而且还通过不同国家当代四位建筑师(其中就有我们所熟悉的安滕忠雄)的作品，进一步指明了，由于“都散发出他们各自拥有的哲学修养与其所处地理位置的独特背景”，所以尽管在建筑形式与材料运用上表达出了某些“共性”，但“他们的作品仍各自具备了强烈的且富生命力的地方语言。”[1]作者在批评“对于地方乡土风格粗俗地迎合大众的模仿”之风的同时，十分赞赏那些“坚持理想”、“对于特定的地域主题做出严肃而缜密的思辨”[2]的建筑师。斯莱塞在这里所批评的“对于地方乡土风格粗俗地迎合大众的模仿”，也正是我们司空见惯地将新地域建筑文化及其艺术风格标签化、简单化的缘由所在。《地域风格建筑》一书言简意赅，它给我们的重要启示是：地域建筑文化共性特征与其个性特征的完美整合，是我们走出狭义认知局限性的必经之途。这其中，既包括了建筑师对共性因素――特别是“地境与气候”(斯莱塞语)的尊重，也包括了建筑师对自身所具有的个性因素――文化修养、审美观念乃至设计才干的发挥。实践证明，这两方面的交合与圆融，必然会使建筑作品的外显特征，既不同于对传统地域建筑机械地进行模仿，也不同于流行建筑单纯追随时尚，这里，我们不妨统称其为新地域建筑文化的隐性特征。
隐性特征中的建筑文化气质
地域主义也存在于文学、美术、音乐、舞蹈等文化艺术领域中。“地域主义着眼于特定的地点与文化，关心日常生活与真实且熟悉的生活轨迹……”[3]由此，我们便不难理解，新地域建筑文化的隐性特征是与传统地域建筑文化特征一脉相承的，它们所具有的建筑文化气质是一脉相通的。我们很容易感受到北方建筑与南方建筑的不同，山区建筑与江河流域建筑的不同。这种区别不在于建筑类型，也不在于建筑规模，而在于气候特点、地理环境、生产方式乃至民风民俗等所带来的总体建筑风貌的特质――也即建筑文化气质方面的差异。我在《自在生成论――走出风格与流派的困惑》一书中，将建筑的文化气质归纳为质朴型、粗犷型、文雅型、浪漫型及混合型[4]。这种分类虽只是大体上的勾画，但对我们去把握建筑作品文化气质的创造，却还是有一定参照意义的。
任何建筑文化气质的表现，都是综合考虑了自然环境与人文环境中各种因素的结果。脱离开地域建筑文化中的这种共性特征，也就失去了追寻新地域建筑文化隐性特征的基石，到头来建筑师只有随风飘、跟风走。当今我们分不清自己所见到的是北方城市，还是南方城市，是沿海城市，还是内陆城市，究其原因，都无不是由于它们失去了应有的建筑文化气质的缘故。
隐性特征中的建筑文化表情
中国当代审美文化的巨大变化，集中地体现在现代形态的文化“正在以各种方式消解着传统社会的古典文化曾确立的那些类型和边界。”[5]尽管主导文化、精英文化和大众文化各自的口味不同，但“推陈出新”仍被视为“游戏的共同规则”。这样，赋予地域建筑以面目一新的个性特征不仅成为时代审美的需要，而且，也使时代催生新地域建筑文化成为可能。
仅仅认识到地域建筑文化生成的源泉是不够的。更重要的是，要结合不同的具体条件，从实际的生活感受与审美体验中去学习，这样，才能在把握地域建筑文化气质的基础上，对其外显系统中个性化的形象特征加以琢磨、比较、取舍、调整和修饰。处在这样一种状态下，我们就不再会是“照猫画虎”似地去照搬传统地域建筑的形式语言了。
建筑的文化表情，也即通常说的建筑表情．是新地域建筑文化隐性特征中艺术个性的生动写照，也是建筑师的“主观能动性的特点”(徐中教授语)[6]在建筑创作中的真实反映。关于“建筑表情”在建筑审美中的诱惑力，以及它与“建筑形式完美”之间的相互关系，我已在《自在生成论――走出风格与流派的困惑》一书中作了论述。这里要再次强调的是，对建筑表情的敏锐眼光与艺术直觉，可以使我们在体验中捕捉到建筑与自然环境、人文环境之间的某种特定联系，并使这种联系形象而艺术地反映到建筑作品的外显系统中来。
追寻隐性特征的辨证过程
如上所述，新地域建筑文化隐性特征的共性，是体现在建筑的文化气质方面，而其个性则是凝聚在建筑的文化表情之中了。同样是质朴或浪漫的建筑，它们的具体表情仍会给人们以不同的审美感受。建筑文化气质是建筑文化表情之魂，因此，建筑作品若失去了它应有的文化气质，也就失去了追寻新地域建筑文化隐性特征的基础，而如果仅仅停留在文化气质的把握上，缺少它独特的文化表情，那么，我们也同样追寻不到新地域建筑文化的隐性特征，也就只能停留在对传统地域建筑的模仿上。这样看来，追寻新地域建筑文化的隐性特征，这既是一个执着坚守地域建筑文化气质(常常被称之为“乡土特质”)的抽象化过程，也是一个重新发现地域建筑文化表情的具象化过程。这两个过程的反复穿插与调整，最终会在建筑作品的外显系统中得到整合与统一。
力求处理好几个方面的关系
以下结合具体实例，对设计中要处理好隐性特征与几个方面的关系作一些简要分析。
1．与符号运用的关系
在许多情况下，传统建筑中典型部件的造型，即使是经过提炼加工，也很难自然而有机地融入到新生的建筑作品中来。因而，在对空间与环境设计合宜选择的前提下，更加注重从建筑的文化气质与文化表情上去推敲形构、色彩、光照与肌理(均属广义上的建筑符号类别)的运用，自然也就是顺理成章的事了。
处在黄河三角州中心的东营地区，原是一片荒滩碱地，根本找不到可以参照的地方传统建筑。然而，它毕竟还是地处黄河流域，平实、朴拙、粗犷应是它建筑文化气质的根基，再加上北方气候的特点，所以，我一向倾爱于在空间组合的层次及其量感和雕塑感上做文章，并取较疑重的色彩基调，较粗糙的材料肌理。为了强化视觉效果，我从黄河流域窑洞建筑造型特征中吸取形构灵感，将大尺度的圆券和半圆券引入到不同类型的建筑中来(实例1、2、6)。这类形构符号的运用，既丰富了建筑形体的光影变化，展现出与使用性质相协调的建筑表情，同时又起到了在视觉关联域内使建筑群富有“变化中得统一”的凝聚力作用。虽然都是圆形母题，但建筑语境不同，给人的审美感受也就不同。受黄河奔放性格的启示，结合室内空间构成，
有时还采用土黄色带或色块“跳跃构形”的表现手法(实例3、4)。
总之，摆脱对传统建筑典型部件造型变异的完全依赖，是追寻新地域建筑文化隐性特征的一个重要探索途径。
2．与气候设计的关系
国内外众多专家称，建筑超常耗能已成为中国未来发展的极大隐患。我十分赞同张钦楠先生指出的，“用贫资源建造高文明”是创造中国建筑特色的基本精神所在[7]。就常规而言，通体玻璃幕墙建筑或全封闭巨构式塑形建筑，均与节约能源、节约投资、节约日常运营成本的原则背道而驰。当有实力真正能做到常年采用系统空调和人工照明时，那也是以牺牲人的生理与心理健康为巨大代价的。退一步，即使是从建筑艺术的视角去看，这一类完全着眼于外表的“大手笔”，也往往与建筑所在地域、所在城市、所在场所本应具有的建筑文化气质相抵触。所以，在我看来，对待建筑非要以玻璃或金属去作“通体包装”的做法，还是取“慎之又慎”的态度为妥。
建筑发展至今，气候设计也并不绝对排斥特定情况下“大玻璃”墙面或屋面的引入，关键在于，要像“惜墨如金”那样去精用和巧用，以尽可能小的代价去换取最佳的环境效益与社会效益。同时，我们还应当看到，防直接暴晒、防辐射热渗入、对自然采光与自然通风进行组织与引导，以及各种改善室内外环境小气候设计手法的运用等，都可以激活我们的创作思路，并进而大大丰富建筑语言的表现力。我最早以浓厚的兴趣引入气候设计的建筑项目，是20多年前建成的重庆白市驿机场航站楼(第一期)，取得了良好效果[8]。最近设计的位于武汉长江边上的金都・汉宫A公馆，其设计灵感．在很大程度上也是与适应武汉夏季炎热(过去称“三大火炉之一”)的气候设计分不开的。作者曾对该公馆平面――空间组合所展示的个性化特征反复进行推敲，以求与创意中“取龟山之神凝，借蛇山之灵动”和“神凝于外，灵动于内”的建筑文化气质相吻合(实例5)。
3．与场所意义的关系
场所意义的表达．是新地域建筑文化隐性特征生成的一个重要源泉，我们常说的地标建筑也往往会由此胜出。对场所意义的核心内容进行具体分析，并探求恰如其分的建筑语言加以表达，这是我们所要关注的要点所在。下面通过列表，来简要
4．与文脉延续的关系
城市发展的战略规划．城市建设中所保留下来的难以更改的问题，城市发展的实际需求与投资规模之间的矛盾．乃至当地领导的文化观念、审美意识与决策水平，都无不会对城市化进程中的文脉延续产生直接的影响，有时候甚至会出现“差之毫厘．失之千里”的情况。在综合应对上述各种矛盾的过程中，通过城市设计去探索城市文脉延续的方向和途径，往往可以为我们对新地域建筑文化领域的开拓提供舞台和表演机遇，山东广饶新区城市设计论证就是其中的一个实例。
该论证方案设计，是要将广饶新区的行政中心与文化中心向东推移，并与城市南北干道相邻．以便使新区的这两个中心与开发区，以及与另外两个重要城镇之间，在地理上与心理上都能有必要的直接联系。想不到，有两个因素对该核心区的城市设计产生了重大影响：一是历史上形成而又难以变动的南北斜穿的地下输油管道，二是南北干道东北角一侧为需要加以保护的地下古墓群。正是这两个重要因素，导致了城市设计中北侧行政中心与森林公园《地下古墓群保护区)的对话．以及南侧文化中心步行街呈斜向自由式布局等外显特征的出现。此外，由于城市规模与投资规模所限，文化中心采取了“低层数、小体量、有转折和多层次”的人性化空问设计手法，使其隐蔽于行道树和重点绿化之中(这也是受巴西利亚新都花园城市设计的启发)，而不是去与宽阔的南北干道比尺度、攀高低、争街景。这种文脉延续所形成的新地域建筑文化的隐性特征，虽没有传统建筑符号系统加以渲染，也没有主干道上流行街景中的那种夺目体量加以陪衬，但其深层文化内涵所包含的地方环境因素与地方人文气息，却仍然会给我们留下难忘的印象(实例8)。
5．与时代气息的关系
追寻新地域建筑文化的隐性特征，要想得到社会，特别是相关决策层的认同，确实是一件相当艰难而困苦的事情。其中的一个重要原因便是，决策人往往会把”要时代感“的审美判断，与“要时髦样式或流行风格”等同起来。不论是从理论上讲，还是从实践中看，一个具有较高文化品位的建筑作品，无一不是它外显系统中艺术气氛，文化气质与时代气息三位一体、彼此融合的结果。有必要强调指出，如果脱离了应有的建筑文化气质，那么，建筑作品中所要体现的艺术气氛与时代气息的创造，就必然会失去基础，失去方向。在建筑创作中．如果不能始终如一地贯彻这个原则，那么，不仅会有损于建筑外显特征中艺术个性的表现，而且，还往往会破坏“视觉关联域”中建筑群的整体风貌。
东营职业学院图书馆顶部的轻薄挑檐和顶盖上挖大圆洞的造型处理，便是某决策者只认同“流行风”，而于校园新建筑群平实、朴拙，简洁的外显特征予不顾的一个典型实例。在实施过程中，作者最担心校园新区各建筑不能一气呵成，为此，曾做过取消落挑檐并与新建筑群文化气质相协调的改进方案[9]，但还是受到冷落。看来，如何正确对待和处理建筑表现中文化气质与时代气息之间的关系．确实是我们在追寻新地域建筑文化隐性特征过程中的一个不可回避的要害问题。
注释：
[1][2][3]凯瑟琳・斯莱塞 地域风格建筑 南京东南大学出版社，2001
[4]布正伟 自在生成论――走出风格与流派的困惑 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社．1999．P34-p40
[5]周宪 中国当代审美文化研究 北京：北京大学出版社，1997
[6]徐中 论建筑风格的决定因素 见纪念徐中先生诞辰90周年暨建筑教育研讨会文集 天津 天津大学建筑学院，2002
[7]张钦楠 特色取胜一一建筑理论的探讨 北京机械工业出版社2005
[8]布正伟 当代中国建筑师――布正伟(作品集)，北京：中国建筑工业出版社，1999．P17-p24
[9]布正伟 创作视界论――现代建筑创作平台建构的理念与实践北京机械工业出版社 2005见图lV-2.10
关键词：建筑施工；预应力混凝土管桩；地基工程；应用范围；设计方法
在建筑科学和材料科学大发展的前提下，经过建筑业数十年的不懈努力，建筑新观念和新理论正逐步应用于建筑施工的各个方面和领域。新材料、新设备和新工艺的使用不但提高了建筑施工的质量，而且大大提升了建筑施工的速度，成为建筑业飞速发展的推进器。预应力混凝土管桩是一种近十年来应用较广的新型地基处理技术，是通过预制桩柱提高地基土的力学性质，达到提高地基承载能力的目的，预应力混凝土管桩具有施工工期短、适用范围广、单桩承载能力强、成桩质量可靠等诸多优点，在高层建筑、大型桥梁和铁路建设中得到了广泛的应用。做好预应力混凝土管桩施工工作应该从预应力混凝土管桩的定义入手，正确划分预应力混凝土管桩的类型，熟悉预应力混凝土管桩施工的要点，掌握预应力混凝土管桩应用的领域，通过科学施工和合理设计提高预应力混凝土管桩的相关工作，进一步推进预应力混凝土管桩技术的普及，实现预应力混凝土管桩施工质量的提升。
1 预应力混凝土管桩的概述
预应力混凝土管桩是一种新兴的桩基处理技术，采用先张预应力，掺加高效减水剂的办法，通过高速离心蒸汽养护的工艺制作一种空心圆筒细长的混凝土预制桩。预应力混凝土管桩的作用是将建筑物的荷载传给地基土深处，预应力混凝土管桩有一定抗弯、抗压性的能力，是传导建筑重力的受力杆件。预应力混凝土管桩具有施工简便、单桩承载力高、应用范围广、桩身耐受性强、质量检查方便、成桩质量可靠等优点，是近一段时间大型桥梁、高层建筑和铁路工程的主要桩基技术。
2 预应力混凝土管桩的分类
2.1 根据混凝土强度分类
预应力混凝土管桩按照桩身混凝土强度等级分为：高强预应力混凝土管桩（PHC桩）、预应力混凝土管桩（PC桩）和预应力混凝土薄壁管桩（PTC桩）三种类型。
2.2 根据沉桩方式分类
预应力混凝土管桩的沉桩方式有两种，一种是依靠机械锤击使预应力混凝土管桩沉入地基土中；一种是依靠桩机静压力将预应力混凝土管桩沉入地基，上述可以简称锤击预应力混凝土管桩和静压预应力混凝土管桩。
3 预应力混凝土管桩的施工
预应力混凝土管桩施工时，首先在预应力混凝土管桩工地上沉入第一节桩，通过焊接再驳接第二节预应力混凝土管桩，按照这样的顺序依次将预应力混凝土管桩沉入地基土中，直至达到设计标高为止。
4 预应力混凝土管桩的应用
4.1 预应力混凝土管桩的应用范围
预应力混凝土管桩一般应用于各类软土、填土、一般粘性土、粉土、松散及稍密的砂性土，桩身进入厚层老粘性土、碎石土、中密及中密以上砂类土、强风化岩以及中风化极软岩一定深度后，可以将受力传导到地基中。
4.2 预应力混凝土管桩在特殊地段的应用
当预应力混凝土管桩施工地层在深厚淤泥、淤泥质土，且基础埋深较大时，应经过技术经济比较，确定预应力混凝土管桩基础的适用性。预应力混凝土管桩不适用于含孤石和障碍物较多且不易清除的土层，也不适用于桩端以上存在难以穿透的坚硬土层的场地。
4.3 预应力混凝土管桩应用的要点
首先，预应力混凝土管桩不应将石灰岩、微风化岩及中风化硬质岩石作为桩端持力层。其次，当预应力混凝土管桩施工地层出现硬质岩残积土及强风化层很薄时，应该做先期的探查。最后，预应力混凝土管桩施工底层为深厚淤泥及淤泥质土时，预应力混凝土管桩的长径比不宜大于60。
5 预应力混凝土管桩的设计方法
5.1 单预应力混凝土管桩承载力特征值的计算
单预应力混凝土管桩承载力特征值的计算公式为：Ra=1KQuk。其中，Ra为按场地土计算的单桩竖向承载力特征值；Quk为单桩竖向极限承载力标准值；K为安全系数，取值为2。单预应力混凝土管桩竖向承载力特征值的估算公式为：Quk=u∑qsikli+qpkAp。其中，qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；qpk为极限端阻力标准值；Ap为桩底端横截面面积（桩尖水平投影面积）；u为桩身外周边长度；li为桩穿越第i层土的厚度。
5.2 复合预应力混凝土管桩基承载力特征值的计算
复合预应力混凝土管桩基承载力特征值的计算公式为：fspk=mRaAp+β（1-m）fsk。其中，fspk为复合地基承载力特征值，kPa；m为面积置换率；Ra为单桩竖向承载力特征值，kN；Ap为桩的截面积；β为桩间土承载力折减系数；fsk为处理后桩间土承载力特征值。
6 结语
综上所述，经过建筑业数十年的不懈努力，建筑新观念和新理论正逐步应用于建筑施工的各个方面和领域，不但提高了建筑施工的质量，而且大大提升了建筑施工的速度，成为建筑业飞速发展的推进器。预应力混凝土管桩是一种近十年来应用较广的新型地基处理技术，具有施工工期短、适用范围广、单桩承载能力强、成桩质量可靠等诸多优点，在高层建筑、大型桥梁和铁路建设中得到了广泛的应用。做好预应力混凝土管桩相关工作应该了解预应力混凝土管桩定义，明确预应力混凝土管桩的分类，通过把握预应力混凝土管桩技术的应用，做好预应力混凝土管桩的计算，通过技术和管理的控制，实现预应力混凝土管桩施工质量的提升。
参考文献
[1] 王斌，徐泽中.预应力管桩在高速公路拼接工程软基处理中的设计方法[J].公路，2004（02）.
[2] 吴云.沪宁高速公路扩建工程中控沉预应力管桩的施工技术[J].公路，2005（10）.
[3] 申世峰，孙灵芝.预应力管桩在沪宁高速公路拓宽工程中的应用[J].山东交通科技，2004（03）.
关键词：建筑设计 造型设计 分形
随着科技和建筑工艺艺术的进步，经过建筑师们的不懈努力，各种新的建筑设计理念和造型不断产生，给建筑设计工作带来多样化的同时，为人们的生活和居住场所提供了多样化的选择方式。随着社会的不断发展，城市化速度日益加快，这就促使了建筑造型设计的巨大变化，同时为建筑师工作带来了新的挑战。新世纪建筑企业工作中，如何应用新的建筑造型来提高企业核心竞争力已成为企业发展的动力之源。新的建筑造型在设计中需要从建筑结构、原理、形状、功能等多个方面进行创新，使得在建筑设计中能够创造出更加具有新意的工程方式。
1、分形与建筑
分形是数学的一个新的分支，是以描述非整数维形式充填空间的一种形态方式，是非线性变化几何形态的有力工具，它的产生与应用揭示了大自然的发展本质，是真正描述大自然变化的一门几何学科。西方发达国家早在上个世纪七十年代就提出了分形源于自然，是对大自然的一种解释与描绘。而我国在建筑行业中则是一直秉承着与大自然交融，并且和谐发展的天人合一理念。为了在工程项目中将设计方式和自然有机结合起来，我国学者和建筑设计人员通过不断的努力和研究，逐步的利用分形原理将建筑设计在外型上接近自然，跟随自然，而在设计的过程中将建筑属性与自然紧密结合，形成更具有说服力的自然形态。
2、建筑造型设计
从研究来看，分形在建筑造型设计中的研究取得了一定的成果，也成为计算机辅助建筑造型设计的研究热点。建立了分形建筑设计工作室，研究在概念设计阶段如何使用二维生成元生成具有分形特征的二维建筑体。在中国也有一些基于分形的辅助建筑设计研究，并做了很多探索性的工作，如山东师范大学通过与香港理工大学合作，基于复杂性科学对建筑造型进行了有意义的研究，基于分形的辅助设计是合作项目中的一部分。以上的研究都证实了分形在建筑造型设计中的可行性。由于分形的建筑造型设计模型是基于设计方法学，一方面要从设计思维着手，并展现概念设计，运用分形特有的并置、嵌套、拟态、划分的操作使生成的模块具有分形自相似的特性；另一方面，结合计算机自身的特点，扬长避短，使研究者在计算机的辅助下能更加便捷、有效地完成设计的工作。笔者将采用ACIS三维造型几何引擎来实现上述模型。
3、建筑造型设计模块中分形原理的应用
利用分形的原理来进行建筑造型模块设计是目前建筑设计工程的重点，一方面，是通过在设计中将需要去除的繁杂建筑要求进行量化的控制，另外需要通过这种手段为依据进行建筑的标准化处理，使得建筑物在设计中更加的贴近自然和蕴含着丰富的自然风味。为后期建筑的造型以及创新设计起到指导作用，使具有分形风格的建筑能与周围的环境更为协调。建筑造型的设计是建筑概念设计的重要组成部分。本文将仿生设计方法用于进行建筑概念的设计，其目的是仿生设计方法基于分形理论，可以对其进行分形理论和生长技术的研究，以实现分形的建筑体造型创新的设计方法。其实现过程：（1）并置。对尺度不同、外观相似的空间形体进行并置操作，是实现一个具有初步自相似群体的实现过程。在单体组成群体之间，它们既可以是简单的连接关系，也能是复杂的穿插关系。在自相似的条件下，偶然的群体往往能诱发更加丰富的空间特效。（2）嵌套。对空间尺度不同的对象采取相同或相似的重复的空间操作，一达到空间上的嵌套，无论是针对实体的操作、还是针对空间的本身和边界，其都是以空间自相似性的形成为目的。（3）拟态。将建筑形态模仿为天然的生长形态，尤其要模仿为有机体形态的生长过程，这也是自相似生成的一种办法。（4）划分。划分是按某一规则对平面进行图案分割。对规则领域进行层层深入划分的过程，也是自相似性的传递过程。
4、实例说明
4.1 单个建筑构件的生成。（1）从底部模型按照建筑体的外观轮廓曲线和中轴线进行造型设计。这里的建筑体外观轮廓曲线和中轴线均采用函数曲线来生成。（2）建筑体轮廓线：建筑体轮廓线及整个建筑体的外观曲线，我们采用的函数有线性函数，非线性函数等等。（3）建筑体的中轴线：建筑体的中轴线即建筑体在建造过程中所遵循的路径曲线。（4）建筑体的轮廓线：建筑体底部轮廓线我们采用典型的分形曲线和多边形曲线。以上步骤完成后，便完成了单个建筑构件的构造。
4.2 多建筑间的并置、嵌套与拟态。复制上面生成的建筑构件，进行并置、嵌套和拟态的操作。最简单的并置和嵌套是将两个同样的建筑体进行简单的连接。也可以缩放其中的一栋建筑体，使并置、嵌套操作后的建筑体错落有致。使用本系统提供的实体生成及实体修改工具箱，手工进行并置与嵌套操作。系统提供了一个工具箱，用于生成的基本建筑体之间的操作。实体生成工具箱的功能包括直线、曲线、样条曲线、闭合样条、圆、矩形、闭合折线、折线等；实体修改工具箱的功能包括实体选择、移动、复制移动、删除、布尔并（Union）、布尔差（Subtract）、旋转、扫略、阵列复制、环形复制等。
拟态。此时可以做一些拟态的操作，使建筑体外观发生一些随周围景观变化的操作。并组合已经完成并置和嵌套操作的建筑体，使之达到群体自相似性的效果，如图所示，已经达到了简单意义上的具有分形特征的建筑物特点。
识别重构修改或进化。通过图形识别器对分形图片识别重构，从而生成具有美感的函数轮廓图，作为底部或者顶部模型。实验证明，利用上述方法生成的图像，满足建筑领域造型的创新设计，是行之有效的。分形的自相似性原理有利于建筑系统构成的整体把握，它启发我们在城市——区域——节点——建筑体——建筑内部等各个尺度层级之间建立起连续的关联，对于强化建筑细部设计、丰富建筑的尺度层级以及扩展设计思想和手法具有重要的意义。
5、结束语
与其他领域相比，计算机辅助的建筑体造型设计对分形思想的引入还相对滞后，也尚未达到足够的深度，更缺少形式结构的数据支持。本文初步提出了一种以引入分形维数理论作为建筑评价的思想，系统地分析了建筑设计领域经典建筑造型的分形维数值；并设计出基于分形理论的建筑造型创新设计系统，将分形理论中的自相似原理应用到建筑造型创新设计之中，使生成的建筑体细节丰富，造型美观新颖。
参考文献
建筑设计作为施工阶段主要的执行依据，在我国建筑行业中的作用巨大。随着我国经济实力增强和科学技术水平的稳步提高，现代建筑设计水平水涨船高。下面是笔者对现代建筑设计的一些简述。
（1）现代建筑设计的理念发展。为了体现我国现代建筑设计的发展成果，笔者对传统设计与现代设计做出对比。基于设计角度来看，传统设计主要依靠历史经验总结和国家或行业设计规范完成工作任务，现代设计则于设计过程中更多地强调预估、信号分析和不同类型建筑的中间创造性因素的协调与配合；基于性质角度来看，传统设计更多关注的是施工技术层面，而现代设计则将施工技术、经济条件和社会环境作为侧重点，具有显著的工程性特征。
（2）现代建筑设计的创新性。人们对于建筑设计的要求越来越苛刻，设计水平也应相应提高。现代建筑设计的创新才是满足当前社会建设需求的唯一途径。比如说，为实现具体某建筑工程项目的设计工作应该重视对国外先进经验的借鉴并立足创新；建筑设计工作与城市设计工作的联合；积极引进与应用先进的信息技术手段等等。科学技术水平的提高，应将信息化技术手段的推广与应用视为重点。部分建筑设计工作者在设计过程中，有电脑辅助设计和拓展各项涉及功能，特别是空间设计与形体设计方面具有显著效果。
2应用造型美术设计思想的创新作用
科学技术水平的提高和国民经济建设取得快速进步为我国建筑行业的蓬勃发展创造了良好机遇和前提条件。因此，建筑设计工作者应该在设计工作过程中，不断总结经验和理清设计思路，不断创新设计理论及方法，孜孜不倦提升自身设计实力，从而良好适应现代建筑设计的实际需求，方能积极推动我国现代建筑设计工作的长足进步。当下，我国现代建筑设计中造型美术设计思想的创新应用主要包括以下两个方面，即：
（1）增加建筑设计产品的技术含量。为达到建筑造型美术设计思路的创新目的，相关设计工作者应积极获取新兴的建筑设计理念和思路，主动应用先进的科学技术手段，切实提升建筑造型设计的改革思路。建筑设计中，倘若要求建筑物具备时代特征，必然需要我们通过利用信息化技术手段和理论原理。这一点，也作为现代造型美术设计思路创新应用的主要标识，也是对传统造型美术设计的改革与挑战。由现代信息化技术手段进行处理，造型美术设计创新思想才能淋漓尽致地表达，尤其在现代建筑设计中应用造型美术设计思路也可以增加建筑设计产品的技术含量。
（2）提高现代建筑设计的水平。现代建筑设计思想是基于传统设计结合新型设计思想并引入先进科技手段，使得建筑设计产品的技术含量有所提高。而造型美术设计思想创新往往体现于建筑设计工作者的应用过程，也是设计工作者自身设计水平和知识能力的体现，对设计产品注入更多的设计元素，极具当代特色，也作为现代建筑设计不可忽视的发展历程，对于提升我国建筑设计水平具有利好。
3造型美术设计思想在现代建筑设计中的创新应用
造型美术设计在当代社会中应用范围极其广泛，可以说与人们的日常生活息息相关，对于生活的点点滴滴具有很重要的影响。新社会环境、新技术条件中，造型美术设计的应用逐步趋于完善。为了更好地适应人们的实际需求，设置工作者往往要对造型美术设计进行创新。造型美术设计思想的创新拥有规律性和很好的价值，在现代建筑设计中的应用发挥极为关键的作用。
（1）造型美术设计思想特征的良好应用。造型美术设计思路的创新主要体现于造型美术设计的应用思维的创新，极大程度推动造型美术设计发展。造型美术设计思想创新的产品特征往往具有现在特征。例如，造型美术设计思想的创新会呈现形象思维、抽象思维、发散思维和逆向思维等等。以上思维特征，应用最为常见的是形象思维，它是一种直觉性的思维方式，主要将具体形象思维特征作为造型美术设计的实际状态。现代建筑设计思想中，可以实现对造型美术设计思想的引入与应用，基于形象思维并融合自身工作经验和设计感受，捕捉部分有价值、有意义的形象事物，从而顺利完成对现代建筑工程的创新设计。倘若我们对现代建筑设计缺乏具体形象的定义，且没有特定的思维状态与表达能力，那么设计出来的建筑物将缺乏必要的活力和人文气息。
（2）造型美术设计思想创新应用的实际体现。造型美术设计中应用创新性思维主要囊括图形创新和色彩创新两项基本内容。造型美术设计中创新性思维的应用模式应该是以建筑物来表达设计含义和设计内容。设计阶段，可增加更多的设计元素实现创新与渲染，增加更好的视觉效果。现代建筑设计中造型美术设计思想创新应用的实际体现为图形表现和色彩表现两个方面。比如说，造型美术设计中，图形作用不言而喻，应该是整个设计产品的灵魂所在。日常生活中我们能看到的设计产品往往都是以图形或造型方式来表现的。图形也作为建筑设计产品较为常见的视觉化语言形式，在现代建筑设计中拥有宽泛的应用空间，通过图形和色彩表达设计工作者的自我感情。
新时期剧场建筑的设计呈现出了明显的时代特色，表现出高科技化、系统工程化、强调综合整体效果的三个明显特征高新技术的发展，直接推动了剧场的建造与设计，在建造剧场的过程中，专业分工更加明确，每一个项目的独立性更强，对于剧场建筑的设计纳入了更多的考量要素，例如声学效果、噪音减低、舞台照明、舞台设备等等。不同于一般的建筑，剧场建筑对于剧场氛围的要求更高，因此对于剧场建筑设计的要求更高，人们都希望能够在观赏剧目的时候，获得最佳的观赏效果，获得很好的试听感受，因此往往需要各种高新技术与设备的支持，呈现出高科技化的特征。系统工程化。当代剧场建筑的设计结合了众多高科技与建筑艺术，它不是简单的将各种专业设计进行相加，设计也不只是考虑环境艺术，它需要将一系列的工程项目进行整合。整合各项技术，各种设计理念，例如剧场建筑的设计就曩概了音质设计、减噪设计、舞台照明设计等视听空间设计与演出空间设计。当代剧场建筑的设计更注重整体效果的强化。当代剧场建筑的设计往往需要众多专业人员的参与。强调剧场建筑的设计要强化整体的效果，通过综合专业人员的意见看法，实现剧场视听效果的最佳化。
2当代剧场建筑设计应该遵循的理念
上面阐述了当代剧场建筑设计的三个明显特征，通过分析这三个特征，我们就可以从中领悟到随着时代的发展，人们需求的变化，当代剧场建筑设计理念所遵循的理念也有了转变，表现为理念的更新与深化。接下来本文将会着重阐述当代剧场建筑新的设计理念。5.1多样化社会的发展，很多的事物都呈现出多样化的特征，可以说多样化体现了当代社会人们的一个普遍性的要求。同样，当代剧场建筑也应该遵循多样化理念。改革开放之后，虽然我国的经济建设获得了非常好的成就，人们的生活水平得到了提高，但是不可忽略的是当前社会也呈现出了明显的贫富分化，人们的文化素养水平之间存在着一定的差距，因此人们对于文化生活的追求也呈现出多样化的特征，例如高雅的、粗俗的、民族的等等。因此剧场建筑的设计需要遵循多样化的理念，为人们提供各种观赏文艺节目的场所。5.2适应性多功能随着文化素养的提高，人们对于文化的欣赏能力提升，从上面对我国剧场类型发展的阐述中，我们知道新中国成立之后很长的一段时间内，我国的剧场都是简单的多功能影剧院，发展到现在，这种剧院类型已经不能够满足人们的需求了。而当代剧院建筑的设计则要遵循适应性多功能的理念，突出剧场的专业化，为演出营造出更好的效果，剧场对多种演出条件的适应不再困难，即使剧场要满足多功能的需求，但是同样能够适应各种使用功能的需求，运用各种工程技术手段与计算机控制，让剧场能够为演出营造出更加的试听感受。5.3生态学理念生态学是最近几年逐渐兴起的一种建筑设计理念，受到了人们的关注，同样当代剧场建筑的设计也要遵循这个理念。社会的发展，资源浪费与环境污染的问题越来越严重，对人们的生活造成了消极的影响，人们也转而追求健康绿色的生活。剧场建筑设计要着眼于生态学，在设计的过程中，要尽可能的考虑生态因素，剧场的设计能够有效的运用各种资源，并且运用各种现代手段，实现对能源的重复使用，例如剧场光源可以运用太阳能等。实现可持续的发展。
3结束语
【关键词】BIM技术；暖通空调设计；规划设计
建筑信息模型（英文全称为：Building Information Model ，简称“BIM”），是二十一世纪以来信息技术发展进入到新阶段的产物。当建筑行业信息技术渗入到建筑设计相关的领域中，就意味着建筑设计被引入了绿色生态理念，实现了建筑空间的智能化管理。随着中国城镇化发展进程的加快，建筑空间的功能性越来越受到重视。暖通空调作为建筑工程中的重要环节，为人们提供了生活便利。引用BIM技术设计暖通空调，在提高空调设计的专业协同性的同时，还可以而确保暖通设计的各项信息正确，确保了暖通空调设计的二位参数化。
一、建筑信息模型（BIM）概念的渊源
早在二十世纪70年代，BIM概念就已经被提出来。查理・伊斯特曼在《AIA杂志》中所发表的论文，对BIM概念以描述。此时，对于BIM技术的描述，查理・伊斯特曼运用了“Building Description System”，即为“建筑描述系统”。但是，此时很有的研究学者“建筑描述系统”的概念并没有充分地认识。直到二十世纪90年代，“BIM”被正式提出来，才引起多方注意。G.A van nederveen和F.Tolman发表的论文中提出了“Building Information Model”，当时是作为英文专业术语出现的。通过对BIM概念的演进的历史以简单了解，可以明确建筑信息模型的功能性。通常而言，BIM实现了系统的集中化、一体化，因此而被划入到建筑设计的管理范畴，并作为一种方法进行研究，以对建筑项目的生命周期进行有效管理。在建筑信息模型发挥管理功能时，在交互政策、过程与设计技术之间相互作用，并结合于一体。关于“BIM”的狭义概念，是从其特征性上进行理解。
对暖通空调设计采用BIM技术模式虽然与传统的CAD模式有所雷同，但是CAD英文全称：Computer Aided Design）模式，即为“计算机辅助设计” ，其是设计人员运用计算机以及图形设备开展设计工作。BIM技术模式则有所不同，其是将与暖通空调相关的建筑信息模式化，对相关功能性和物理性特征以数字化方式表示，将所获得的数据信息渗入到工程项目的各个环节中。BIM技术模式可以做到运用建筑信息服务于项目全寿命周期，为项目决策提供有力保障。
二、暖通空调设计
本次暖通空调设计对象为某高校的建筑物。主体地上5层，包括办公楼、教学楼和学生宿舍；地下一层为冷热源机房，安装有地源热泵机两台，制热量可以达到285千瓦，热水供应温度介于45℃～55℃之间；制冷量为275千瓦，冷水供回水温度介于 5℃～15℃之间。
（一）冷热源设计
在学校建筑物的暖通空调设计，主要是对学生宿舍、餐厅、教学楼和办公楼进行冷热源设计。学生宿舍和餐厅的暖通空调设计，分为冬、夏两季，设计较为复杂。冬天采用学校锅炉房所提供的二次供水进行供暖，温度介于70℃～90℃，经过热转换器后，供回水温度有所减低，为60℃～85℃。夏季，暖通空调有制冷功能，冷负荷由多联机空调提供。另外，学生宿舍还安装有太阳能热水器。
与学生宿舍和餐厅相比，办公楼和教学楼的暖通空调设计相对简单。地源热泵系统为冷热源设计的主要对象，具有供暖效果和制冷效果。
（二）暖通空调设计
在学校建筑物的暖通空调设计中，教学楼、办公楼、学生宿舍和餐厅是重要的设计区域。教学楼的暖通空调为定风量全空气热回收空调，配合地板辐射值班和散热器供暖，可以获得良好的供暖效果。办公楼的暖通空调为多联机空调供暖，配合散热器供暖。学生宿舍的暖通空调所采用的是分体空调，配合散热器供暖。学校餐厅的暖通空调为循环风空调，设计有新风系统，配合风机盘管。
三、暖通空调设计引入BIM技术
在学校建筑物的暖通空调设计中，BIM技术的适用范围为教学楼、学生餐厅和地下一层的冷热源机房。所能够涉及的内容均为暖通空调常用系统，包括空调、散热器、地源热泵等等。
（一）BIM设计绘图通过实体组成来表达
本次暖通空调的BIM设计的主体是对产品进行选择后，建立管道模型，设备的布局以及管道的尺寸和高度都在三维信息模型中显示。比如，对地源热泵机房的设计，就是根据地源热泵机房的实体组成而设计为三维信息模型。
由于在BIM设计中需要将管道的大量数据信息，诸如管道的直径、各项尺寸等等输入进去，才可以形成设计人员所需要的直观形象模型。但是，要获得良好的设计效果，需要将大量的信息输入进去，因此而减低了绘图效率。
（二）BIM设计绘图中空调设备采用的是产品库中的设计模型
使用二维设计进行绘图，往往是将空调组、水泵等等以投影轮廓线表示，通过制作图块的形式来表示。BIM设计有所不同，其拥有内容丰富的产品库，各个厂家支持的空调设备产品数据都存放在其中，设计人员所选用的设备模型可以在产品库中选择，调取产品的外形尺寸数据、性能参数等等。在BIM设计绘图中，设计人员对于调取的模型，还可以根据工作实际自定义参数，并以修改的产品模型丰富产品库。具体操作上，是复制既有尺寸的产品模型，使用产品制作器对数据进行编辑、修改，形成新的产品模型。要对新产品模型的数据信息调取，就要通过项目管理文件将所有的信息调出，将数据信息的关联性建立起来后，关联到项目中。
（三）BIM设计绘图通过三维信息模型实现专业间协作
BIM设计绘图采用三维信息模型，所有空调设备的数据都在统一的数据平台上。模型设计中，暖通空调的设计都可以立体、直观地呈现出来，空调的各个专业构建，其形状、型号以及所安装的位置都有所显示，从而使各个专业之间协作的错误率有所降低。在数据平台上管理三维信息模型的各项数据，其优点在于，空调设备的专业写作率有所提高，设计人员要查阅相关信息，可以通过网络进入到数据管理平台，实施查阅共享信息。
（四）BIM设计绘图的管线综合
BIM设计的管线综合与二维设计的不同之处在于，并不是简单的管线特定位置布局，而是通过较高的透视化程度，使暖通空调的管线所在区域在模型中直观地呈现出来，包括管线的交叉、转角以及相互之间的触碰，都可以观察到，避免了额外图纸绘制。除此之外，BIM设计的模型具有一定的综合性，只要设计人员根据自己的需要任意选择剖切面，就可以生成剖面图。
（五）BIM设计成果
BIM设计模型的优势在于，其无需设计人员要具有一定的设计经验才能够将图纸读懂，而是三维模型的直观呈现。只要将暖通空调的BIM设计模型打开，空调设备整体架构、管道的布局、形状和材质、热功能性等等各项数据参数都会呈现出来。
关键词：类型学；文化；建筑设计
Abstract：Typology, simply by having the same form structure and has the characteristics of a group of objects is structure and has the characteristics of a group of object description theory. Architectural typology, in addition to the historical description and scientific analysis, the practical significance of the objective was attempted from the previous varied arrangement was found in the building of a general principle, when these principles to practice, will produce new form in response to the new, developing environment and context.
Key words：Typology; Culture; Architectural design
中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：
1. 类型学及其与文化的关系
“类型”概念的第一次定义是由法国著名建筑理论家卡勒梅而·德·坎西在《建筑百科辞典》中描述的。“类型代表了一种要素的思想，这种要素本身即是形成了模型的法则。”他在定义时以模型作为对比，区别了模型和类型的概念。模型，像在艺术实践技巧和教学中理解的那样，应该按其原样不断重复；而类型却相反，每个艺术家都可以根据它构想出不相同的作品。精神分析学派的荣格将类型定义为“类型是一种样本或范例。它以一种特殊的方式再现种类或一般类别的特征。”
类型学的概念，简单地说是按具有相同形式结构及具有特征的一组对象进行结构及具有特征的一组对象进行描述的理论。建筑类型学除了历史描述和科学分析之外，最有实践意义的目的是企图从以往多种多样的排列中发现建筑的普遍原则，当这些原则回到实践中时，必将产生新的形式以答复新的、发展了的环境和语境。
类型学与历史的、地域的文化之间的关系：类型学设计方法不是从纯形式或纯语言学角度入手的，而是从社会文化和历史传统角度入手的。某些类型有普通性，某些有文化限定，而另一些又具地区性。在前工业社会或传统社会中、唯一设计方法就是类型学方法。
随着现代主义出现危机，人们开始重新重视对于类型学的研究。尤其在欧洲，现代建筑类型学理论有着广泛的支持者与追随者，因为欧洲的城市留存着广博的文化遗产，交织在丰富的历史中适应人的生活之需且在特定文化中与生活方式相适应的形式，并将其运用于现代设计中。意大利的罗西将类型学作为基本的设计手段，他认为建筑的内在本质是文化习俗的产物，文化的一部分编译（码）进表现的形式中，绝大部分编译进类型中。表现就是表层结构，类型则是深层结构，通过潜在的类型来认识建筑。他认为类型可以从历史中的建筑中抽取，抽取出来的必然是某种简化还原的产物（抽象的产物），因此它不同于任何一种历史上的建筑形式，但又具有历史因素，至少在本质上与历史相联系。
罗西认为类型与人类的生活方式相关，他说“一种特定的类型是一种生活方式与一种形式的结合，尽管它们的具体形态，因不同的社会而有很大的差异。”他认为“房屋的类型从古至今没有变化，但这不是说生活实践方式未曾变化，也不是说新的生活方式不可能出现。”这些观点是传统和历史的界定视角。他是从历史的恒定面上看待历史上出现的建筑，即看待传统，这种视角也是从人类生活的文化角度来观察而不是局限于实用的角度。
因此从文化的视角来研究建筑，尤其是和生活紧密相关的居住，与从功能角度只考虑居住的掩蔽特性和从形式的角度只考虑美学是不同的。正是类型学联系了历史和将来，为我们从历史的、传统的、地域的文化角度追寻居住本质意义和发展现代建筑提供了可能。
2. 国外建筑师对类型学在建筑中的研究和应用
除了意大利的罗西，在那些反对现代主义教义而被贯以“后现代”的建筑师中，有一批是使用类型学进行设计的好手，他们有：瑞士的博塔（Mario Botta）、德国的翁格尔斯（O·M·Ungers）、西班牙的莫尼欧（Jose Rafael Moneo）、美国的斯蒂文·霍尔（Steuen Holl）、卢森堡的克里尔兄弟（R & L.Krier）、印度的柯里亚（Charies Correa）等人。他们都为建筑类型学和地域文化的发展做出了贡献。然而类型学的设计方法并非一成不变，不同的建筑师有自己的类型学方法，下面将对于他们在住宅中应用类型学基本方法的实例作些介绍：
罗西的加拉拉泰斯住宅（图1）：该公寓首层有一极有特色的柱廊，柱廊中有四个圆柱排成两行，对窄条形柱子形成的韵律起到调节作用。柱廊的原形来自罗西对意大利城市建筑的研究，由于它与当地人们的城市生活经验相联系，因此激发了人们对传统的米兰公寓的联想和记忆。所以使用廊子，罗西解析为：“我更喜欢借助熟悉的对象,虽然其形式和状态已经是定型化了（固定的）、但其意义可以变化，原型的物体揭示了永恒关注的主题”。该住宅的另一面由赖恩哈特廓清、他指出加拉拉泰斯住宅的深邃的走廊或柱廊与提契诺地区一边敞开的有如隧道系统中的重要要素有关。它是该建筑的内在模式。罗西的这种理论是在意大利历史的、传统的建筑中寻找固定的要素，简化还原成城市和建筑的结构图式，结果作品或作品的某些局部既满足了它所在之处的历史文化要求，又不同于以往任何一个具体建筑。
翁格尔斯的马尔堡城市住宅方案（图2）：该住宅位于一个历史地段。建筑用地近方形，但在一个角上有一栋该城市历史最悠久的建筑。瓮氏充分地使用类型学探索其可能性。首先他对大量形态各异的类型进行形态研究，最后确定了“L”形构型。该L型是由五个立方体构成，它们是这栋建筑的“基形”即固定要素。基本结构确定后，他转而研究和设计低一个层次的内容，即整体中各部件（要素）。在这里，他对组成L型的立方体进行设计产生了不下十种的立方体构成，随后他选择不同的立方体构型置于网格中，得到不同的构型和形态，由此产生了“变体”。这是类型学应用于建筑的另一方面，与罗西的理论有所不同，它是通过“分类”，总结已有的类型，将其图示化为简单的几何形体，并发现其“变体”，设计出来的方案既与历史、环境和文脉有了联系，又能根据现实需要加以变化。
由需求分析可知，高层建筑火灾逃生训练虚拟环境模型包括场景模型、火灾过程仿真模型和交互控制模型。场景模型是虚拟训练场景的数据基础，用于实时表示场景状态及变化的视觉、听觉信息，是虚拟环境的表示层。场景模型主要由三维模型和粒子系统模型构成，三维模型包括建筑结构、室内装修和灭火工具等，粒子系统模型包括火焰、浓烟等。火灾过程仿真模型是虚拟环境的功能层，是利用数值模拟火灾发生、发展和扑灭等过程的仿真模型，主要包括烟雾扩散模型和温度辐射模型。交互控制模型用于处理外部操作信息，并引起场景模型、火灾过程模型的响应和反馈，是虚拟环境的应用层，包括漫游、提取、操作和信息处理。三种模型虽然概念和功能各不相同，但各模型均为描述高层建筑火灾逃生训练所需的数据信息集合。它们通过信息交流建立关联关系，构成一个有机的整体，其结构关系如图1所示。
2建模的基本思路构建
与实际情况完全一致的虚拟环境始终是研究人员追求的目标，但受到相关技术发展和软、硬件条件的限制，目前根本无法实现。支持高层建筑火灾逃生训练的虚拟环境模型是一个复杂系统，包含庞大的数据信息、复杂的逻辑关系和繁琐的信息处理过程，特别是火灾过程仿真建模更是需要专业软件和开发人员具备专业知识作为支撑。为简化建模过程，减小模型数据量，降低建模难度，本文拟利用面向训练任务的建模思路，采用层次化建模方法构建虚拟环境模型。面向训练任务的建模是指以训练任务描述文件为蓝本，在模型的功能和表现力等方面有选择性地进行剪裁、弱化和强调，以突出相关知识和技能，删减与任务无关数据信息为目的。层次化建模是对复杂系统的组成单元进行分层分类，是解决复杂系统建模的基本方法。
3关键技术与实现方法
3．1场景模型
场景模型是虚拟环境的基础，包括一般场景和火灾场景两类模型。其中，火灾场景是在一般场景的基础上加入粒子系统以表现浓烟、火焰、喷水、喷干粉等特殊效果。从技术层面讲，场景模型是一种虚拟样机模型，是实体对象在计算机中的映射，其映射内容和精细程度与应用密切相关。依据面向任务的建模思路，虚拟样机建模包括几何建模、物理建模、行为建模和交互特征建模四个步骤［5］。由于高层建筑结构和装修复杂，内部设备设施众多，建筑外部环境复杂多样，属于复杂系统。因此，在场景建模时首先应对待建模型进行层次划分，形成场景模型结构树，如图1所示。然后，根据模型在训练任务中的作用规划其建模过程，如表1所示。最后依据规划结果完成建模的全过程。3．1．1几何建模虚拟场景的几何模型是现实环境的外观映射，包括几何形状、材质和结构关系。几何模型应能满足实体对象在虚拟环境中的视觉显示，并能作为演示、操作和提取等仿真作业的对象。几何模型还应能表现常态或火灾状态下的实体对象的外观表现。虚拟场景与现实环境的几何相似度将直接影响用户的沉浸感、仿真的开发效率及系统的运行成本，需要根据具体应用调整描述精度，找到“沉浸感”与“成本”的平衡点。常用的方法是进行结构简化和多粒度划分。结构简化是面向训练过程的工程简化，通过约减不可见部件、减少模型面片数量等方法达到减少数据量的目的，如垂直电梯的结构可约减为电梯门、轿厢、控制面板等几组可见部件。多粒度划分是根据几何模型对训练的重要程度以及与用户的交互程度来划分其细节表现粒度。本文将其分为三个粒度层次：1）大粒度的环境模型，主要为增强虚拟环境的逼真性或作为背景而存在，不参与任何交互控制，如天空、墙壁等；2）中粒度的外形特征模型，参与交互控制，但无需对其结构和工作原理进行深入认识，如门、电梯等；3）小粒度的精细模型，学习和训练的重要对象，需全面了解其性能、结构和用途，交互过程复杂，如：灭火器、逃生工具等。3．1．2物理模型虚拟场景的物理模型是对火灾场中虚拟样机状态变化的描述，包括温升、燃烧、熄灭等，是数值仿真模型，可通过参数化描述进行简化。3．1．3行为模型与交互特征模型虚拟样机的行为模型包括：属和操作行为，并分别对应交互特征模型的响应式交互模型和操作式交互模型。火灾逃生训练虚拟环境中虚拟对象的行为主要是操作行为，且较为简单，主要有门、窗的开关行为，灭火器的操作行为。而属仅包括粒子系统的发生、发展和消失行为。相应的交互特征模型也很简单，主要包括对门、窗、灭火器、电梯等外部交互动作的信息响应和反馈，和粒子系统对虚拟环境状态变化的响应。
3．2火灾过程仿真模型
火灾发展过程非常复杂，难以预测，因此，在一些火灾仿真和人员疏散模拟的研究中，回避了该问题，而另外一些则利用FRV系统的数值仿真功能进行底层运算，并利用数值仿真结果控制粒子系统各属性变化的方法进行火灾过程仿真［3］。显然，使用该方法建立的火灾过程仿真模型具有仿真程度高、可靠性好、专业性强等优点。但也存在明显的不足，如对开发人员的知识水平及专业技能的依赖程度过高；专业火灾仿真软件都不具有开放性，可移植性差，不能直接嵌入到虚拟训练环境中，仿真只能在这些软件本身的程序环境下运行等。火灾逃生训练的首要任务是使受训者掌握逃生的方法和技巧，其更关注于人在受到火灾威胁时的行为及反应，可以少考虑或不考虑火灾的发展过程。本文在高层建筑火灾逃生训练虚拟环境中引入火灾过程仿真模型的动机是为了增加虚拟环境的沉静感，给受训者提供一个更加逼真的训练环境；同时，也是为寻找新方法进行火灾仿真和人员疏散模型研究开展的探索工作。本文提出了基于粒子系统属性参数化的火灾过程仿真建模方法，该方法的思路是回避专业的火灾数值仿真软件，用人为干预的方式替代数值仿真。方法可表述为：在数值仿真过程中设置若干节点，提取节点参数信息，作为仿真的初始变量和终止变量，然后进行线性处理，最终以简单的参数线性变化替代过程复杂的数值仿真。
3．3交互控制模型
交互控制模型用于处理用户的输入，并以视觉、听觉的形式进行反馈，是用户在虚拟环境中操作各种虚拟对象、获得逼真感知的必要条件，主要涉及人与虚拟环境之间互相作用和互相影响的信息交换方式与设备。综合考虑开发成本、途径和效率，及虚拟现实技术现状，本文选择开发以鼠标、键盘为外接输入设备的桌面式虚拟训练环境。基于鼠标、键盘的交互控制模型主要包括：视景漫游控制模型、虚拟对象提取模型、操作模型和信息处理模型。前三种模型的实现途径是通过在虚拟环境中预设鼠标和键盘的输入响应，将设备输入信号转换为交互信息，触发虚拟对象的行为或状态变化。而信息处理模型则用于对交互信息的后台处理，包括：判断、记录和评价等。
4实例应用
本文以某高校办公楼的火灾逃生虚拟训练为例，对研究内容进行验证。首先对训练任务进行描述，形成任务描述文件。在此基础上，采用面向训练任务的方法，进行任务规划、模型层次划分等工作。而后，综合利用实体建模软件CAXA和仿真建模软件Creator的优点，联合构建了该办公楼多粒度的虚拟建筑场景的几何模型，达到快速、方便的创建模型的目的。采用Virtools软件作为虚拟环境开发平台，利用其优良的兼容性和强大的粒子系统功能，对虚拟建筑场景的几何模型进行优化处理，并构建了各种粒子系统模型用于表现火焰、浓雾、喷水等特效场景。为增加沉浸感在虚拟环境中加入音响特效。综合运用Virtools软件的行为模块、脚本语言和开发工具构建了虚拟场景的物理模型、行为模型、交互特征模型和火灾过程仿真模型；在脚本程序中对鼠标、键盘的操作进行了定义，构建了交互控制模型。通过以上工作，完成了对某高校办公楼的火灾逃生虚拟训练虚拟环境的基本构建，经实践验证，能基本满足虚拟训练系统的需求，支持完成高层建筑火灾发展、逃生、自救等相关知识的表达。在虚拟环境中添加虚拟人后，能完成基本的逃生训练，且效果良好。
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