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A u s z ü g e e x c e r p t s Medienexperimentelles Entwerfen in Architektur und Städtebau Herausgegeben von Edited by Bernd Streich Rivka Oxman Oliver Fritz Media-Experimental Design in Architecture and Urban Design

Medienexperimentelles Entwerfen in Architektur und ... · Planning and Design Methods in Town Planning and Architecture Realization: Dipl.-Ing. Architect Dirk Bayer Technical University

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r p t s

Medienexperimentelles Entwerfen in Architektur und Städtebau

Herausgegeben vonEdited by

Bernd StreichRivka OxmanOliver Fritz

Media-Experimental Design in Architecture and Urban Design

Page 2: Medienexperimentelles Entwerfen in Architektur und ... · Planning and Design Methods in Town Planning and Architecture Realization: Dipl.-Ing. Architect Dirk Bayer Technical University

Impressum

Herausgeber:

Prof. Dr.-Ing. Bernd StreichTechnische Universität Kaiserslautern,Lehr- und Forschungsgebiet ComputergestütztePlanungs- und Entwurfsmethodenin Raumplanung und Architektur

Prof. Dr. Rivka OxmanIsrael Institute of Technology, HaifaFakultät für Architektur und Stadtplanung

Dipl.-Ing. Architekt Oliver FritzTechnische Universität Kaiserslautern,Lehr- und Forschungsgebiet ComputergestütztePlanungs- und Entwurfsmethodenin Raumplanung und Architektur

Realisierung:

Dipl.-Ing. Architekt Dirk BayerTechnische Universität Kaiserslautern,Lehr- und Forschungsgebiet ComputergestütztePlanungs- und Entwurfsmethodenin Raumplanung und Architektur

Übersetzung:

Doris StorrerGabriele Streich

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaftim Rahmen des Forschungsprojektes ‘Medienexperimentelles Ent-werfen in Architektur und Städtebau’

© 2004 - Kaiserslautern

Lehr- und Forschungsgebiet ComputergestütztePlanungs- und Entwurfsmethodenin Raumplanung und Architektur

Technische Universität Kaiserslautern

Gesamtherstellung: ZBT/Abteilung Foto-Repro-Druckder Technischen Universität Kaiserslautern

ISBN 3-933-103-28-2

Alle Rechte vorbehalten.

Imprint

Editor:

Prof. Dr.-Ing. Bernd StreichTechnical University of Kaiserslautern,Department for Computer-AidedPlanning and Design Methodsin Town Planning and Architecture

Prof. Dr. Rivka OxmanIsrael Institute of Technology, HaifaFaculty of Architecture and Urban Planning

Dipl.-Ing. Architect Oliver FritzTechnical University of Kaiserslautern,Department for Computer-AidedPlanning and Design Methodsin Town Planning and Architecture

Realization:

Dipl.-Ing. Architect Dirk BayerTechnical University of Kaiserslautern,Department for Computer-AidedPlanning and Design Methodsin Town Planning and Architecture

Translation:

Doris StorrerGabriele Streich

Sponsored by the Deutsche Forschungsgemeinschaftin the frame of the research project ‘Media-Experimental Designin Architecture and Urban Design’

© 2004 - Kaiserslautern

Department for Computer-AidedPlanning and Design Methodsin Town Planning and Architecture

Technical University of Kaiserslautern

Overall Production: ZBT/Department Photo-Reproduction Print ofthe Technical University of Kaiserslautern

ISBN 3-933-103-28-2

All rights reserved.

Buchbestellung:

http://cpe.arubi.uni-kl.de/order

Order:

http://cpe.arubi.uni-kl.de/order

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Inhalt Contents

Vorwort Preface 5

Einleitung Introduction 8

Bildanaloges Entwerfen Image-Analog Design 13

Dekonstruktion antiker Grundrisse De-Construction of Antique Floor Plans 14

Genetischer Code von Stadt Genetic Code of Town 16

Dynamik in der Architektur Dynamics in Architecture 19

Fläche und Raum Surface and Space 20

Raumklänge und Klangräume Spatial Sounds and Sound Spaces 22

Metrostation Barbès Metro Station Barbès 26

La Bastide, Bordeaux La Bastide, Bordeaux 30

i_map i_map 34

Analog mit der Natur Analog with Nature 40

Rekursive Interpretation Recursive Interpretation 42

Computergestützter Modellbau Computer-Assisted Model Construction 44

BIGFOOT-Stadion Los Angeles BIGFOOT Stadium Los Angeles 46

Experimenteller Modellbau Experimental Model Construction 50

Computergenerierte Wachstums- Computer-Generated Growth Processesprozesse in Architektur und Städtebau in Architecture and Urban Design 54

Stadtmaschine TNG Town Machine TNG 56

Dorfgenerator Village Generator 60

NeMo-Stadtgenerator NeMo-Town Generator 64

Stadtgenerator Town Generator 68

KaisersRot 1 KaisersRot 1 72

KaisersRot 2 KaisersRot 2 76

Verdichtungsmaschine Compaction Machine 78

Blockgenerator Block Generator 82

3 l Inhalt l

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l Inhalt l 4

Formfindung Shape Finding 86

Strukturen Structures 94

Aus Zahl wird Form Number gets Shape 100

Cubic City Cubic City 104

Paradigmen des Entwerfens mit Paradigms of Design in Digital Mediadigitalen Medien 108

Visuelle Kreativität in Generierungs- Visual Creativity in Generative andund Transformationsmodellen Transformational Models 110

Die Reduktion als kreativer Akt The Creative Act of Reduction 112

Gegensätzlichkeit und Verdrehung als Oppositions and Distortions as DesignEntwurfstransformation Transformations 116

Visuelle Transformationen an natürlichen Emergence through Visual TransformationsFormen 120

Formale Operationen als Formal Operations as DesignEntwurfstransformation Transformations 126

Erfassen von Konzepten aus Concept Mapping of Design PrecedentsPräzedenzfällen 130

Das ICF-Projekt The ICF-Project 132

Der Oberste Gerichtshof, Jerusalem The Supreme Court, Jerusalem 136

Mario Botta, Architektur- und Möbelentwurf Mario Botta, Architecture and Furniture Design 140

Mediterrane Architektur Mediterranean Architecture 144

Das Web-PAD-System The Web-PAD System 148

Kooperatives Erfassen der Konzepte von Collaborative Concept Mapping of DesignEntwurfsbeispielen im Web-PAD-System in the Web-PAD System 154

Norman Foster, Carré d’Art, Nimes Norman Foster, Carré d’Art, Nimes 156

Ricardo Legoretta, Marco Museum, Mexiko Ricardo Legoretta, Marco Museum, Mexico 160

Die Aufdeckung von Schemata im Schema Emergence in Visual DesignEntwurfsprozeß 164

Vom Zig-Zag zum Freischwinger Zig-Zag to the Cantilevered Chair 166

Kooperatives Aufdecken von Collaborative EmergenceEntwurfsschemata 168

Literatur References 171

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l Einleitung l 8

Einleitung

Das Entstehen von Architektur ist ein Prozeß, der durch zahlreicheEinflüsse geprägt wird. Architektonische und städtebauliche Pla-nungen sind Ausschnitte, die sich auf eine bestimmte Maßstabs-ebene beziehen. Dabei werden je nach der gewählten oder vorge-schriebenen Genauigkeit Abstraktionen der gewünschten und ge-planten Realität gezeichnet und so Unschärfen erzeugt. Mit einerbestimmten Detaildichte werden äußere Einflüsse wie zum BeispielTopographie, bestehende Gebäude, Grünbestände und Himmels-richtungen genauso in den Gesamtentwurf eingebracht wie gebäude-relevante Daten, die gewünschte bauliche Dichte oder Raumzu-schnitte. Mal ist lediglich ein hierarchisches Straßennetz Bestandteildes Entwurfs, ein anderes Mal beinhaltet er eine komplette Sied-lung, bei der die einzelnen Häuser bis ins letzte Detail durchdachtsind. Die in den jeweiligen Maßstäben nicht erfaßten Detailstufenentziehen sich der Gesamtplanung des Architekten.

Dies läßt sich besonders gut an historischen städtebaulichen Struk-turen, die über Jahrhunderte gewachsen sind, erkennen. Die Zu-sammenhänge innerhalb dieser Konglomerate sind so komplex, daßRegeln nur schwer festzustellen sind. Diese Besiedlung ähnelt inForm und Gestalt der belebten und unbelebten Natur. So erinnernLuftaufnahmen dieser Siedlungen an die Ausdehnung von Pflanzen-populationen oder an Zellformationen.

Das von der DFG geförderte Forschungsprojekt ,Medien-experimentelles Entwerfen in Architektur und Stadtplanung’ be-schäftigt sich mit dem kreativen Computereinsatz in der Architekturund untersucht Wachstumsprozesse städtebaulicher Strukturen. Zielist es, die scheinbar unplanbaren Abläufe städtebaulichen Wachs-tums zu erkennen und in Algorithmen, also wiederkehrenden Rechen-vorgängen, auszudrücken. Diese Wachstumsregeln können am Com-puter in eine Virtual-Reality-Umgebung eingesetzt werden, mit derdann Städtewachstum simuliert werden kann. Mit dieser Technikkann man über die dreidimensionale Visualisierung hinaus durch Pro-grammierung von Regeln, Normen und Gesetzen einer virtuellenWelt städtebauliche Strukturen wachsen lassen und ihr Verhaltenbeobachten. Wie in einem Reagenzglas können so Städte ‘gezüch-tet’ werden. Tatsächlich ist ein Bestandteil der momentanen For-schung, städtebauliche Module und deren Algorithmen miteinanderevolutionär und genetisch gewissermaßen zu ‘kreuzen’; wegen derÄhnlichkeit organischer Strukturen und städtebaulichen Wachstumserscheint dieser Gedanke naheliegend.

Introduction

The creation of architecture is a process subject to numerousinfluences. Plans drawn up by architects and urban planners areextracts related to given scales whereby, depending on the selectedor prescribed degree of accuracy, abstractions of the desired andplanned reality are drawn, thus creating blurs. For a given degree ofdetail, external influences such as topography, existing buildings,green areas and geographical orientation may be included in theoverall design in exactly the same way as architectural data, thedesired density of building, or spatial distributions. Sometimes thedesigns simply contain a hierarchical road network, and other timesthey show a complete estate depicting the individual houses down tothe last detail. Degrees of detail not embraced by the given scalesare not included in the architect’s overall plans.

This is particularly evident with historical urban structures which haveevolved over the centuries. The interrelationship between theseconglomerates is so complex that it is difficult to discerm any laws ofgrowth. The growth of the urban population is similar in form andshape to that found in animate and inanimate nature, so that aerialphotographs of these settlements bring to mind colonization by plantpopulations or cell formations.

The DFG-sponsored research project ‘Media-experimental Design inArchitecture and Urban Design’ is addressing the creative use ofcomputers in architecture, and is examining the processes of growthof urban structures. The aim is to identify the apparently unplannableprocesses of urban growth, and to express them in terms of algorithms(recurring processes of computation). These laws of growth can beapplied in a virtual-reality environment, thus enabling this phenomenonto be simulated on the computer. Using this technique it is possible toproceed beyond three-dimensional visualization and, by programmingthe laws, standards and legal acts of a virtual world, to model thedevelopment of urban structures and to observe their behavior. Inthis way, it is possible to ‘breed’ towns as in a test-tube. One elementof current research is, in fact, to achieve the, so to speak,evolutionary and genetic ‘cross-breeding’ of urban developmentmodules and their algorithms; in view of the similarity between organicstructures and growth in urban development this idea would appearto be an obvious step.

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9 l Einleitung l

In der als ‘Dorfgenerator’ bezeichneten virtuellen Umgebung wurdeneinige wenige Elemente eingesetzt, darunter das Wachstum derGebäude, die Himmelsrichtung und die Topographie. Die virtuellenGebäude werden von Generatoren erzeugt, die auf ihrem Weg durchdie virtuelle Welt die Attraktivität des Ortes prüfen, die sich ausvorgegebenen Umweltfaktoren ergibt. Den virtuellen Häuslebaurenist untereinander eine Art ‘soziales’ Verhalten programmiert worden,so daß sie je nach Nähe zu einem anderen ihre Richtungen verän-dern können. Dieses so genannte Schwarmverhalten ist aus derNatur bekannt und dem Verhalten von Vogel- und Insektenschwärmennachempfunden worden. Sind die vorgegebenen Bedingungen er-füllt, erstellt der Generator ein Gebäude. Diese verhältnismäßig ein-fache Programmierung hat wegen der Wechselwirkung aller Genera-toren untereinander zur Folge, daß die Bewegungspfade einen sehrharmonischen und natürlichen Verlauf haben, der in dieser Ausprä-gung nie hätte voraus- berechnet werden können. Die daraus entwi-ckelten Formen sind organisch im Sinne eines Begriffs aus derArchitekturtheorie, der bedeutet, daß diese sich von innen herausentwickelt haben.

Obwohl die programmierten Verhaltensweisen nicht unmittelbar ausstädtebaulichen Erfahrungen abgeleitet wurden, weisen die Ergeb-nisse große Ähnlichkeit mit bestehenden Dorfstrukturen im Gebirgeauf. Diese Analogienbildung zur Entwicklung von komplexen Archi-tekturen wurde bereits von Prof. Frei Otto, dem Konstrukteur derÜberdachung des Münchener Olympiastadions, erforscht, der dabeidie architektonischen Formen Beispielen aus der Natur nachemp-fand.

Die Strukturen von Dörfern wirken organisch, unverständlich undkomplex und gehorchen weniger als die gewachsene Stadt formalenRegeln. Das Stadtbild ist geprägt von Achsen, Plätzen und räumli-cher Dichte. So mußten für die Simulation eines Stadtbildes andereRegeln definiert werden. Während einfache, klar definierte Regelnfür die notwendige ‘Belichtung’ und ‘Erschließung’ der virtuellen Häu-ser sorgen, muß ein aufwendig programmiertes Regelwerk von Ver-haltensmustern die Position und Ausrichtung der benachbarten Mo-dule kontrollieren. Dies geschieht innerhalb der gesamten virtuellenStadt diskret, was bedeutet, daß jedes einzelne Haus sich formal aufseine Umgebung bezieht. Jedes Gebäude teilt seiner Umgebung mit,wo Folgebauten noch positioniert werden können. In den Stadt-generator können Strukturen oder Baukörper importiert werden, sodaß dieser auf den Bestand reagieren muß. Gerade bei diesen Versu-chen entstanden erstaunliche Ähnlichkeiten zu wirklichen städtebau-lichen Situationen.

A limited number of selected parameters, including the growth of thebuildings, geographical orientation and the topography, areintroduced into the virtual environment known as the ‘villagegenerator’. The virtual buildings are created by generators whichpass through the virtual world checking the attractiveness of thelocation in line with prescribed environmental factors. A sort ofcommunal ‘social’ behavior is programmed amongst the virtualhousebuilders to enable them to change their direction depending ontheir proximity to their neighbors. This socalled ‘swarm behavior’ is anatural phenomenon copied from the behavior of flocks of birds andswarms of insects. Once the prescribed conditions have been met,the generator produces a building. Because these generators are allinteractive this comparatively simple programming results in veryharmonious and natural paths of movement which would otherwisehave been impossible to precalculate with this clarity. The resultingforms are organic in the architectural theoretical sense of the term,meaning that they have developed from the inside to the outside.

Despite the fact that the programmed modes of behavior are notdirectly derived from urban developmental experience, the resultsdisplay close similarity to the existing structures found in mountainvillages. This forming of analogies for the development of complextypes of architecture has already been studied by Prof. Frei Otto,the designer of the roof of the Olympic stadium in Munich, who basedhis architectural forms on examples from nature.

The structures of villages create an organic, unintelligible and complexeffect and are less subject to formal laws than towns or cities whichhave developed along normal lines. A townscape is characterized byaxes, squares and spatial density. Hence other laws had to be definedfor the simulation of urban areas. Although simple, clearly definedlaws cover the necessary ‘exposure’ and ‘development’ of the virtualhouses, a complicated programme of laws for behavioral patterns isrequired for controlling the position and alignment of the neighboringmodules. This is effected discretely throughout the entire virtualtown, which means that each individual house stands in formalrelationship to its neighborhood. Each building informs itsneighborhood where subsequent buildings can still be positioned.Structures or buildings can be imported into the urban generator sothat it is required to react to the current situation. It is preciselyduring these experiments that astonishing similarities occur to actualurban planning situations.

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Eine der wichtigsten und schwierigsten Aufgaben im Bereich vonArchitektur und Städtebau ist das Bauen im Bestand und die städte-bauliche Verdichtung. Wesentlich dafür ist die richtige Einordnungder zahlreichen Einflußfaktoren, die die Attraktivität der jeweiligenGrundstücke steuern. Anhand eines konkreten Beispiels wurde ineiner Computersimulation ein gelenkter Nachverdichtungsvorgangerzeugt. Am Rechner wurde ein Baublock gezeichnet und in einervirtuellen Welt mit Eigenschaften versehen. Dabei handelt es sich umquantitative Werte, wie bauliche Dichte, Grundstückspreis und Ein-wohnerdichte, als auch um formale Faktoren, wie Größe und Nut-zung. Die Daten können beim Entwurf mit Wertigkeiten versehenwerden, die ihre Gewichtung widerspiegeln. Die daraus folgendeAttraktivität wird als dreidimensionales Gebilde in der virtuellen Um-gebung dargestellt stellt. Das Ergebnis ist ein abstraktes Gebäude.Der Entwerfende legt fest, welche Bedingungen die neue Gebäude-struktur erfüllen soll, zum Beispiel die gewünschte Einwohnerdichteoder die grobe Verteilung der einzelnen Bautypen in dem Gebiet.Weiterhin definiert er die Grenzwerte der Gebäudetypen (maximaleHöhe, optimale Ausrichtung oder Gebäudetiefe).

Das Computerprogramm schlägt nun Verdichtungsmaßnahmen vorund berechnet ihre Auswirkungen. Durch programmierte Schleifenund rekursive Funktionen entsteht so eine Annäherung an ein opti-males Ergebnis unter den vorgegebenen Bedingungen, wobei jederzeitsteuernd eingegriffen werden kann.

Es wird an einer Software gearbeitet, in der die unterschiedlichenstädtebaulichen Module ihre eigene Gestaltung erlernen können.Unter Einsatz ‘Neuronaler Netze’, einer dem Gehirn nachempfunde-nen Art der Programmierung, und ‘genetischer Algorithmen’ kannden Bestandteilen der virtuellen Welt intuitives Verhalten antrainiertwerden. Diesen intelligenten Bauteilen soll eine gezielte Wahrneh-mung der Umwelt vermittelt und ihr Wissen in Trainingseinheiten ver-mehrt werden.

In den nachfolgenden Kapiteln werden die Projekte, die in den Arbeits-gruppen in Haifa und Kaiserslautern bearbeitet wurden, im einzelnendargelegt.

Auf der nächsten Seite befindet sich eine Kurzversion dieses Textesin hebräischer Sprache.

Two of the most important and complex tasks for architects andurban planners are that of building amidst standing structures andthat of addressing the problem of urban concentration. For these itis essential that the numerous parameters influencing theattractiveness of each plot should be placed in their correct order ofpriority. Using a concrete example as a basis, a controlled progressi-ve increase in urban density was created in a computer simulation.The drawings for a block of buildings were generated on the computerand given certain characteristics in a virtual world. These were quan-titative parameters, such as density of building, plot price andresidential density. Formal characteristics were also applied, such assize and mode of use. These data were then entered in the drawingsin an order of priority reflecting their weighting. The resultingattractiveness was displayed as a three-dimensional structure in itsvirtual surroundings. The result is an abstract building. The designerdecided which conditions the new building had to meet, for exampleit desired residential density or the rough distribution of the individu-al types of building in the area. He also defined the limiting values forthese different types of building (maximum height, optimum alignmentor building depth).

The computer now proposed ways of increasing the density, andcalculated their effects. By means of programmed loops and recursivefunctions an approximation of an optimum result under the givenconditions was created, whereby it was open to the designer tointervene at any time to control the course of computation.

A programme is currently in course of development which will enablethe different urban planning modules to acquire their own form bylearning. Using ‘neuronal networks’ , a form of programming basedon the brain, and ‘genetic algorithms’, the elements of the virtualworld can be trained to acquire intuitive behavior. These intelligentstructural elements are to be furnished with selective perception oftheir surroundings, and their knowledge improved in training units.

In the following chapters the projects, which were worked on in theresearch groups of Haifa and Kaiserslautern are described in detail.

A short version of this text in Hebrew language is to be seen nextpage.

l Einleitung l 10

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l Einführung l Bildanaloges Entwerfen l 12

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Oliver Fritz / Katharina Schilling l Fläche und Raum | Dynamik | 20

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21 l Dynamik l Fläche und Raum l Oliver Fritz / Katharina Schilling

Fläche und RaumIdee

Skizzen, Notizen, Strukturen, Fragmente wurden in den Raum trans-formiert. Sie lieferten durch diese ‚Mischtechnik‘ eine Ästhetik, dieQualitäten einer manuellen Zeichnung sowie einer räumlichenComputerdarstellung enthielt. Es entstanden Bilder, die im Gegen-satz zu den üblich hergestellten CAD-Darstellungen nicht von über-natürlicher Perfektion und Präzision waren, sondern Fehler undUneindeutigkeiten enthielten und so einen künstlerisch-kreativenEntwurfsprozeß ermöglichten. Nicht die Wirklichkeit des Raumes,sondern die subjektive Erscheinung der Wirklichkeit wurde zur Weiter-bearbeitung herangezogen. Der Weg zwischen Entwerfer undDarstellungsmedium sollte in beide Richtungen geöffnet werden, denndort findet die Gestaltung statt.

Technik

Die eingescannten Skizzen wurden auf eine transparente Ebene ge-legt. Sie wurden durch Faltungen räumlich und erhielten jetzt schein-bar neue Informationen. Die Art und Intensität der Faltungen warbeliebig veränderbar und unterlag dem Eingreifen des Entwerfers.Je nach Sichtweise auf das dreidimensionale Gebilde veränderte sichdie Abbildung auf dem Bildschirm. Verschiedene Blickwinkel bildetenverschiedene Assoziationen. Das Ergebnis der Dekonstruktion derursprünglichen Skizze schien zufällig und nicht vorhersehbar, obwohlder eigentliche Inhalt geblieben war.

Surface and SpaceIdea

Sketches, notes, structures and fragments were being transformedinto the space. By this ‘mixed technique’, they delivered an estheticimpression that had qualities of a manual drawing as well as of aspatial computer presentation. Images were created which in contrastto the usually produced CAD-presentations were not of supernaturalperfection and precision but contained errors and indistinctness.Thus they enabled an artistic-creative design process. Not the realityof the space but the subjective appearance of reality was beingused for further-processing. The path between designer andpresentation medium should get opened in both directions, becausethat is the place where the design occurs.

Technique

The scanned sketches were placed onto a transparent plane. Theygot three-dimensional by folding and it seemed they now containednew information. The type and intensity of the folding could bealtered arbitrarily and depended on the intervention of the designer.According to the view onto the three-dimensional image, thepresentation on the screen changed correspondingly. Different anglesof view generated different associations. The result of de-constructingthe original sketch seemed random and not predictable even thoughthe actual contents were the original ones.

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Markus Braach l Stadtgenerator l Computergenerierte Wachstumsprozesse in Architektur und Städtebau l 68

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69 l Computergenerierte Wachstumsprozesse in Architektur und Städtebau l Stadtgenerator l Markus Braach

StadtgeneratorWenn auch die Strukturen bei Dörfern organisch, schwer verständ-lich und komplex in ihrer Formensprache wirken, so sind sie dochweniger als bei der gewachsenen Stadt formalen Regeln unterwor-fen. Das Stadtbild ist – im Kontrast zum Dorfbild – geprägt von Ach-sen, Plätzen und räumlicher Dichte. Also mußten für die städtebauli-chen Module, die ein Stadtbild simulieren sollen, entsprechende Re-geln und Verhaltensweisen definiert werden. Während verhältnis-mäßig einfache, klare Regeln für die notwendige Belichtung und Er-schließung der virtuellen Häuser sorgen, ist ein aufwendig program-miertes Regelwerk von Verhaltensmustern für die Position und Aus-richtung der benachbarten Module zuständig. Die gewachsene Stadtist eine heterogene Struktur, in der übergeordnete geplante Elemen-te mit natürlich gewachsenen Altstadtfragmenten kombiniert undüberlagert werden. Betrachtet man die Teile einer städtischen Block-bebauung, so wird schnell klar, daß das Nebeneinander und dasGegenüber die wichtigen und gestaltprägenden Faktoren in der Stadt-gestalt sind.

Das Baugebiet der Stadtmaschine besteht aus einem orthogonalenRaster. Jedes Rasterfeld kann entweder bebaut oder unbebaut sein.Unbebaute Flächen enthalten Informationen über die Qualität desGrundstückes, die sich im Laufe der Stadtentwicklung ändern kann.Bebaute Flächen enthalten jeweils ein Grundmodul, das an einerSeite geöffnet (Fenster) und an drei Seiten geschlossen (Brand-wände) ist. Dieses Grundelement kann z.B. als eine Wohneinheitinterpretiert werden. Die Grundelemente lassen sich im Raster belie-big drehen und verschieben. Durch die Addition mehrerer Modulelassen sich beliebig große Gebäude erzeugen. Dafür war eine be-stimmte Flexibilität innerhalb der Rasterstruktur notwendig (‚weiches‘Raster). Jedes Rasterfeld kann nur von einem einzigen Block bebautwerden.

Town GeneratorAlthough the structures of villages look organic, incomprehensibleand complex in their form language, they are less than in the growntown subject to formal rules. The image of a town is – in contrast withthe image of a village – characterized by axes, places and spatialdensity. Thus, for the town-planning modules which should simulatea town image, other rules and behaviors had to be defined. Whilerelatively simple, clearly defined rules take care of the necessarydaylighting and access system for the virtual houses, a complexlyprogrammed set of rules for behavior patterns arranges the positionand orientation of the neighboring modules. The grown city is aheterogeneous structure combining and superimposing bothsubordinated planned elements with naturally grown old-townfragments. If one has a look at the parts of a built block it becomesclear pretty quickly that the beside-each-other and opposite-of-each-other constitute the important and characterizing factors of the townshape.

The construction area of the city machine consists of an orthogonalgrid. Each grid field can either be built or non-built. Non-built surfacesobtain information on the quality of the premise which can change inthe course of town development. Built surfaces each obtain onebasic module which is opened at one side (window) and closed atthree sides (fire walls). This basic element can e.g. be interpreted asa living unit. The basic elements can be arbitrarily turned and shiftedin the grid. By adding several modules, buildings of any size can beproduced. For this, a certain flexibility inside the grid structure wasnecessary (the ‘soft’ grid). Each grid field can only be built by onesingle block.

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Markus Braach l Verdichtungsmaschine l Computergenerierte Wachstumsprozesse in Architektur und Städtebau l 78

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79 l Computergenerierte Wachstumsprozesse in Architektur und Städtebau l Verdichtungsmaschine l Markus Braach

VerdichtungsmaschineEine der wichtigsten und schwierigsten Aufgaben im Bereich vonArchitektur und Städtebau ist das Bauen im Bestand und die städte-bauliche Verdichtung. Wesentlich ist die richtige Einordnung der zahl-reichen Einflußfaktoren, welche die Attraktivität der jeweiligen Grund-stücke steuern (Attraktoren). Das Thema des vorliegenden Projek-tes war die Simulation eines gelenkten Nachverdichtungsvorgangs.

Mittels CAD wurde ein Baublock in einer virtuellen Welt – im vorlie-genden Fall eine konkrete städtebauliche Situation – gezeichnet undmit Eigenschaften versehen. Dabei handelt es sich um quantitativeWerte wie bauliche Dichte, Grundstückspreis und Einwohnerdichte,die in Datenfeldern abgespeichert sind, aber auch um formale Fakto-ren, wie Größe, Nutzung, Topologie und Semantik, die den Objektendirekt zugewiesen werden. Die zu verarbeitenden Daten können mitWertigkeiten versehen werden, je nachdem welche situations-bedingte Relevanz der Entwerfer ihnen zuordnet. Die daraus folgen-de Attraktivität wird als dreidimensionales Gebilde in der virtuellenUmgebung in Echtzeit visualisiert. Dabei können die einzelnen Fakto-ren separat oder die Gesamtsumme betrachtet werden. Das Ergeb-nis ergibt ein abstraktes Gebäude, dessen Form bereits als Inspira-tion verwertet werden kann.

In einem nächsten Schritt wird festgelegt, welche Bedingungen dieneue Gebäudestruktur innerhalb des Entwurfes erfüllen muß, z.B.die gewünschte Einwohnerdichte oder die grobe Verteilung der ein-zelnen Bautypen in dem Gebiet. Desweiteren ist es nötig, die Grenz-werte der Gebäudetypen (maximale Höhe, optimale Ausrichtung,Gebäudetiefe, etc.) zu definieren.

Das Computerprogramm schlägt nun Verdichtungsmaßnahmen vorund berechnet die jeweiligen Auswirkungen der Maßnahmen. Durchprogrammierte Schleifen und rekursive Funktionen kann so eine An-näherung an ein optimales Ergebnis unter den vorgegebenen Bedin-gungen entstehen, wobei der Bearbeiter jederzeit steuernd eingrei-fen kann.

Mit CAD wird die städtebauliche Geometrie technisch gezeichnet (z.B.mit 3dsMAX). Bestimmte Farben ordnen den Objekten unterschiedli-che Funktionen zu. So bedeutet etwa:

grau: Gebäude,rot: Straße,grün: Baum,gelb: Weg,blau: Brandwand.

Compaction MachineOne of the most important and most difficult tasks in the area ofarchitecture and town planning is building in as-built and town planningcompaction. Essential here is the correct classification of thenumerous factors of influence that regulate the attractivity of therelative premises (attractors). The topic of the project presentedhere was the simulation of a controlled re-compaction process.

By means of CAD, a building block was drawn in a virtual world – inthis case a certain urban situation – and provided with properties.Thus, it deals with quantitative values like constructional density,premise price and resident density which are stored in data fields,and also with formal factors like size, use, topology, and semanticswhich were directly allocated to the objects. The data to be processedcan be provided with rates of importance, depending on how thedesigner rates their relevance in the situation. The attractivity whichresults is being visualized as a three-dimensional structure in thevirtual environment in real time. Thus, the individual factors can beregarded separately or in their total. The result is an abstract buildingwhose shape can already be used as an inspiration.

As a next step is to be stated what conditions the new buildingstructure within the design must fulfil, e.g. the desired residentdensity or the coarse distribution of the individual construction typeson the area. Moreover, it is necessary to define the limit values ofthe building types (max. height, optimal alignment, building depthetc.).

The computer program now suggests compaction measures andcomputes the relative impacts of the measures. By programmedloops and recursive functions, in this way an approach to an optimalresult under the given conditions can be obtained with the designerbeing able to step in at any time.

Technically, the town planning geometry is drawn in CAD (e.g.3dsMAX). By the allocated colors, the objects are being allocateddifferent functions:

grey: building,red: street,green: tree,yellow: path,blue: fire wall.

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117 l Visuelle Kreativität l Gegensätzlichkeit und Verdrehung als Entwurfstransformation l Yossi Kuri / Aviram Kuri

Gegensätzlichkeit und Verdrehungals Entwurfstransformationen

Einführung

Frank Gehry, berühmt für seine skulpturale Freiform-Architektur, wurdebeauftragt, für die Nationale Nederlanden ein Bürogebäude in Prag– mittlerweile als ‚Fred&Ginger‘ bekannt – zu bauen. Benannt nachden Tänzern Fred Astaire und Ginger Rogers, die viele Jahre als Paarin amerikanischen Filmen auftraten und deshalb als Prototyp für Ent-würfe zum Thema ‚Dualität in Interaktion‘ gelten können, ähnelt dasGebäude einem tanzenden Paar in Bewegung, wobei die beiden sichin ihrer äußerlichen Erscheinung deutlich voneinander unterschei-den. Skulpturale Formen und ungewöhnliche Materialkombinationensind typisch für Gehrys Architektur, die sich in diesem Fall am bestenals ‚Umsetzung einer analogen Form‘ charakterisieren läßt.

Projekt

Frank Gehry hat sich beim Entwerfen von ‚Fred&Ginger‘ der Aufgabeüber den Kontext genähert und Anhaltspunkte in der Umgebunggesucht, um sie aufzugreifen. Das Gebäude, am Fluß in einem histo-rischen Bereich Prags gelegen, wo es strenge Auflagen für das Bau-en gibt, befindet sich an einer Ecke, in der Nähe eines öffentlichenPlatzes und einer wichtigen Brücke. Die Fassade versucht, einenÜbergang zwischen den neuen und den angrenzenden Gebäuden zuschaffen. Die vertikale Dynamik der Doppeltürme wird durch die Fens-ter betont, die aus der Oberfläche des kreisförmigen Körpers her-vorragen und durch ihre Anordnung – sie wirken, als bewegten siesich auf und ab – den Eindruck von Dynamik verstärken. Der Glas-turm, ‚Ginger‘, wirkt geschmeidig, wobei die Streifen auf seiner Ober-fläche ebenfalls Bewegung suggerieren. Eine Verjüngung in der Mitteläßt das Gebäude aussehen wie eine Frau (mit Taille), die sich inRichtung des zylindrischen Turms lehnt.

Oppositions and Distortions asDesign Transformations

Introduction

Frank Gehry, known for his very sculptural, free-form architecturewas invited to build the Nationale-Nederlanden Building, known asthe ‚Fred&Ginger‘ project, in Prague. It was named after the dancersFred Astaire and Ginger Rogers, who appeared for many years as apair in American films. Thus they represent a prototype of designsmade of the interaction of a duality. The building resembles a pair ofdancers in motion, each of whom is characteristically different informal qualities. The use of sculptural forms and unusual combinationof materials are characteristic of the creative architecture of Gehryhere in the realization of analogical form.

Project

Frank Gehry has used a contextual approach in seeking clues in thedesign of ‚Fred&Ginger‘ in Prague. The building is situated along theriver in a historic district where construction is strictly regulated. Thebuilding is located on a corner near a public square and a majorbridge. The facade seeks to make a transition between the new andadjacent buildings. In addition to the dynamics of the dual towervertical forms, the windows are projected from the surface of thecircular volume and move up and down creating an image of dynamism.The glass tower, Ginger, is lithe and the striated forms of its surfacesuggest movement. Pinched in the middle, it suggests the waist of awoman and also leans in the direction of the cylindrical tower.

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Yossi Kuri / Aviram Kuri l Gegensätzlichkeit und Verdrehung als Entwurfstransformation l Visuelle Kreativität l 118

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Rivka Oxman l Einleitung l Kooperatives Erfassen der Konzepte von Entwurfsbeispielen im Web-PAD l 154

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155 l Kooperatives Erfassen der Konzepte von Entwurfsbeispielen im Web-PAD-System l Einführung l Rivka Oxman

Kooperatives Erfassen derKonzepte von Entwurfsbeispielenim Web-PAD-System

Ein wesentliches Merkmal des Internets ist seine Offenheit und das‚Fehlen eines Zentrums‘. Und eben diese Faktoren wirken als treiben-de Kraft: Das Netz wächst von allein und jedermann kann es alsPlattform nutzen, um sein Wissen zu präsentieren. Dieses Paradigmaeignet sich auch dafür, wie Entwerfer, unserer Meinung nach, arbei-ten sollten, indem sie nämlich mit anderen gemeinsam effektivenGebrauch machen von Wissen, das schnell aus der ganzen Weltzusammengetragen werden kann. Deshalb erscheint es nur als na-türlich, das Internet als Medium für den Austauschen von Fällen zunutzen und ein Netzwerk von Fallbasen auf dem ganzen Globus ein-zurichten.

Das Web-PAD-System bietet sich mit seinem Potential für den Auf-bau eines Netzwerks von Web-PAD-Gemeinschaften an. Fallbasengemeinsam zu erstellen, hat den Vorteil, daß man als Resultat einbreites Wissensspektrum in einer einheitlichen Skalierung erhält. Füreinen einzelnen Entwerfer etwa gestaltet es sich schwierig, eineFallbasis zu erstellen, da selbst in großen Büros die Vielfalt der Fällebegrenzt ist. Einer der Faktoren, die über die Brauchbarkeit einerFallbasis entscheiden, ist die Reichhaltigkeit des Einzelfalls, aber auch,was wichtiger erscheint, die Vielfalt und die Anzahl der Fälle. An derGröße einer Fallbasis läßt sich ablesen, welche Lernebene das Sys-tem erreicht hat. So ist das Vorhaben, eine gemeinsame Umgebungfür den Aufbau einer Fallbibliothek zu schaffen, eine innovative Ideeim Hinblick auf das CBR als auch auf internetgestützte Informations-basen.

Dieses Kapitel befaßt sich mit dem Erstellen einer Fallbasis vonMuseumsentwürfen in einer Internetumgebung. Es werden bestimmteProzesse der Wissensakquisition aus Textanalysen dargestellt, aberauch der Aufbau des semantischen Netzes aus den Aufgaben undKonzepten eines speziellen Projekts.

Die gezeigten Bilder beginnen mit Beispielen von der Bearbeitungeinzelner Beispiele; anschließend ist die Integration der Einzelfälle ineine allgemeine Fallbasis für Museumsentwürfe dargestellt.

Technik

Nachdem das erfaßte konzeptionelle Wissen entsprechend dem ICF-Formalismus aufbereitet war, wurde es in das Web-PAD-System im-plementiert. Die visuelle Darstellung der Formen basiert auf einerdreidimensionalen geometrischen Modellierung. DieAnimationsequenzen wurden mit 3D Studio Max (Modellieren) undAdobe Premiere (Editieren) erstellt und die fertigen Darstellungenanschließend in das Web-PAD-System eingebunden.

Collaborative Concept Mappingof Design Precedentsin the Web-PAD System

One of the intrinsic characteristics inherent in the Web is the opennessand ‘absence of a center’. This is considered one of its main sourcesof power, since the net grows naturally and lets individuals expresstheir unique knowledge. Similarly, that paradigm seems appropriatefor the way we envision designers should work: in a collaborativeway making effective use of knowledge accumulating rapidly aroundthe world. Therefore, it appears only natural to use the Web as themedium for interchanging cases and establishing a network of case-bases around the globe.

The potential of the Web-PAD system is in establishing a collaborativenetwork of Web-PAD communities. The idea of collaboratively createdcase-bases is important for case-bases in providing a factor of scaleand a diversity of knowledge. For example, it is quite difficult for asingle designer to develop his/her own case-base; even in a largeoffice the diversity of cases is limited. If one of the factors thatdetermines the usefulness of a case-base is richness, i.e., the richnessof each case and, more importantly, the diversity and actual numberof cases. The size of a case-base is one indication of the level oflearning the system has achieved. Therefore, the idea of creating acollaborative environment for case library construction is an innova-tive idea for CBR as it is for Web information bases.

The project illustrated here demonstrates one of a series of works increating a precedent-base of museum designs in a shared webenvironment. Web-PAD illustrates certain of the processes ofknowledge acquisition from textual analysis, as well as the constructionof the semantic net of issues and concepts of a specific project.

The resulting automated collective construction of a case-base ofmuseum designs is illustrated. The illustrations begin with examplesof individual precedent case construction. The following illustrationsdemonstrate the integration of individual case bases into a generalcase base for museum designs.

Technology

After acquisition of conceptual knowledge according to the ICFformalism the case-base was implemented in the Web-PAD system.The visual presentation of the forms was based on a 3d geometricalmodeling. Animation sequences were created using 3-D Studio Maxfor modeling and Adobe Premiere for editing. The final presentationswere integral part of the Web-PAD system.