一、 GRASSHOPPER的应用背景
随着人民大众对于建筑审美要求的提升、建筑师个人表达倾向、建筑工程技术水平的提高、专业建筑的技术要求等客观原因，大量富有想象力的、造型独特的空间不规则形体的建筑及构件越来越多的出现在大众视野中，作为这一结果的前提，建筑设计环节需要具备领先于社会平均工程技术水平的设计和建模能力确保建筑方案的生成以及后续施工和维护环节的准确及恰当。Rhino凭借出色的建模能力早已成为特殊建筑方案的首选建模平台，随着建筑师们对于方案可能性要求的提升，以及对于联动、可变、方便比选和方便实施等需求的逐渐提高， grasshopper在建筑设计中的的应用逐渐频繁和广泛。
二、 GRASSHOPPER具有哪些优势
Grasshopper是rhino平台的编程工具，以数据为建筑设计过程的载体，以运算逻辑为核心，具有模型和数据互通的特点，该特点区别于传统设计过程中仅能通过既有方案产生分析数据的单向传导，具备数据和模型双向转换的特征，因此在设计阶段具有鲜明的参数化特点和优势。
1. 简化重复性工作
对于逻辑一致的重复性建模场景，grasshopper可以有效减少工作量，帮助建筑师节省大量用于枯燥且琐碎的重复建模方面的时间，从而用于更具有创意性的工作。常见此类建模场景包括尺寸、角度以及位置存在微差的幕墙结构、门窗划分、板材分割和结构设计等，如单向马鞍看台形态的体育场，屋面由于跟随看台形态，其结构构件具有角度、长度和位置方面的微差，使用grasshopper进行该屋面结构的建模可以大大提升建模效率从而减少重复性劳动。
2. 优化设计过程，丰富设计结果
传统建筑设计流程通常是：建筑师提出方案构想—数个方案比对—确定方案—方案微调—完成，这种横向递进式设计流程具有确定性高的优点，但灵活性不足，对后期新增设计条件和想法的适应性较差。而grasshopper主导的设计流程则是：建筑师提出设计理念—搭建逻辑和原则—从超预期的结果中比选—依据结果再创作—逻辑调整—再比选—完成，具备纵向联通式设计流程优势，即设计各环节之间具有联动性，设计逻辑和原则的调整可以实时体现在各个环节以及最终成果中，纵向联通式设计的结构性特点在创意频出的设计场景中具有天然的适应性。更为重要的是，通过制定原则和逻辑产生而结果往往是超乎预期的，建筑师在设计之初仅能预料到个别具有代表性的成果走向，既不具体也不明确，传统设计过程就是逐渐具象化这一设计倾向的过程，但在此过程中会忽视掉很多遵从同一设计体系的充满可能性的其他结果。而通过grasshopper设计流程产生的结果数量一定不少于建筑师的预想，现实情况是在很大概率上超出建筑师很大程度上的预想，这种“受控制的失控”更多时候会带给建筑师新的灵感和启发，从而进行新一轮的调整、比选和“失控”直至最终设计成果的产生。简而言之，grasshopper的纵向联通式设计流程可以增加各环节成果的丰富性，拓展可选结果的数量和范围，在设计环节中这种结构优势转换成了成果优势，实现抽象原则向具象成果的传导以及量变到质变的转变。
3. 提升方案合理性
Grasshopper对提升建筑方案的合理性主要体现在适应规范要求的固定性以及设计结果的灵活性两个方面。一方面，建筑设计中各部分建筑面积、防火分区以及疏散距离等问题需要严格遵守设计规范和条文的要求，grasshopper可以通过设定固定性原则实现方案调整过程中始终符合规范要求的目的。另一方面，对于变化范围较大、可选择性较多的方面，如空间形态、空间尺度和建筑群组合方式等问题，grasshopper可以在满足要求的前提下提供尽可能多的结果以供比选。相比于“高效的执行者”的rhino，grasshopper更像是“智能的建议者”，尽管目前智能程度有限，但未来或许会成为建筑设计行业高度智能化的开端。
4. 提高可实施性
Grasshopper以数据为载体贯穿设计过程的特点有利于加工、施工和维护阶段的便利、经济和精准。以数据为起点和载体的设计方式决定了各阶段成果均具有数据层面的可描述性，有利于各种建筑属性的量化和统计。同时，对于大量使用以数据处理和应用为基础的高度智能化和自动化机械用于生产或加工材料及构件厂家而言，完整且准确的数据样本有利于减少与厂家的沟通成本及无效劳动，在设计之初便可充分衡量社会生产加工能力，节约成本和资源，这一特点对于形态特殊的建筑尤为有效。其以数据为载体的特性在对精确性要求较高的专业性建筑设计场景中有着得天独厚的优势，比如冬奥会赛场上出现的滑雪赛道和雪车赛道以及低纬度地区依托山势建设的室内滑雪场的雪道及建筑，这类建筑或构筑形体大多不规则且在坡度、宽度、转弯半径和连续性等方面标准较为严格， grasshopper因其具有以数据为基础、以逻辑为途径的建模特性在此类场景中具有广泛的使用。此外，grasshopper可以做到各个环节的结果同时显示，设计者可以明确获得每一次逻辑或数据调整在各个环节的即时反馈，节省算力的同时还能根据反馈做出针对性再调整，有利于对建造成果进行准确预判和即时纠偏。
5. 提高建筑性能指标量化分析的适用性
Grasshopper相比其他建筑信息化软件和建筑性能分析技术具有适用性更强的特点。建筑性能指标量化分析包括能耗分析、日照与遮阳分析、室内热舒适指标和风环境影响分析等。目前主流的建筑信息化软件及建筑性能分析技术最适合的应用对象仍为较为常规的建筑，面对形体特殊或构件复杂的对象存在平台不通用、过程繁琐、不同模拟技术结果差距较大甚至准确性差等问题。而grasshopper作为编程工具，可以根据对象特性对分析程序进行针对性调整甚至重新搭建分析流程，因此具有应用范围更广的特点，是现有建筑信息化软件及建筑性能分析技术在特殊形体建筑量化分析层面的补充。此外，除了特殊形体的建筑对象，grasshopper同样可以适用于形体相对普通的建筑，即在建筑性能指标量化分析这一问题上grasshopper实现了对既有软件和技术的部分替代。事实上，grasshopper平台早已有了比较成熟的建筑性能分析工具，如DIVA、GECO和Ladybug，已经具备完善的分析能力。当然，主流建筑信息化软件和性能分析技术也在通过不断迭代、开发插件和应用编程工具来提升其在特殊类型建筑性能指标量化分析方面的适用性和准确度，但grasshopper作为不同行业、不同学科在工具层面的交叉点可以实现跨专业、跨学科和跨行业的综合性分析，有利于推动先进技术及理念在建筑设计领域的落地应用，这一特点是仅适用于建筑行业的信息化分析软件所不具备的。
三、 GRASSHOPPER的拓展与应用。
1. 社群和编程能力扩展grasshopper的应用范围和方式
Grasshopper具有良好的生态社群，编程能力的提升有助于丰富grasshopper的应用场景。Grasshopper不但基础功能较为友好，上手难度小，还具有良好的生态社群，其开源工具网站上有很多成熟的适用于不同需求的应用插件以及说明演示，此外还有众多使用者自发上传的封装程序，建筑师可以流畅的交流想法并获取帮助，良好的生态社群大大的拓宽了的grasshopper的应用场景和可能性。此外与编程语言的开放对接打通了grasshopper作为简化编程工具的局限性。目前grasshopper支持C#、Python和VB语言的脚本置入，基于使用者编程能力的提高，grasshopper可以实现更多的针对性功能，有利于建筑师独特构思的落地以及建筑师向其他学科的探索、借鉴和融合。
2. Grasshopper与建筑信息化模型平台联动
目前grasshopper已实现与revit平台的联动。在不断向建筑设计领域外寻求拓展应用场景的同时，grasshopper也注重提升在建筑设计领域内更加顺畅的应用。其通过revit平台的内置插件实现grasshopper、Rhino和Revit的联动，有助于提升revit在复杂形体联动建模方面的效率及rhino在建筑信息化方面的缺失。
结论
在建筑设计领域，grasshopper可以有效提高设计效率、增加设计的丰富性和想象力、增强设计成果的落地性、精确性和可实施性以及节约成本和资源。grasshopper的结构性特点在设计流程中发挥独特功能，是新的设计工具在建筑设计环节发挥出的新的价值。在建筑设计领域外，grasshopper也有着丰富的使用场景，如互动艺术、装置加工和折叠应用。其良好的生态社群和与编程语言的开放对接使grasshopper具有充满想象力的发展空间。随着编程能力的普及以及越来越多使用者的加入grasshopper的使用范围会更加广阔，场景会更加丰富，其在建筑设计领域的优势也会更强。
参考文献：
[1] 李光宗. 参数化设计在实际工程优化设计中的应用[J]. 城市建筑,2019(6). DOI:10.3969/j.issn.1673-0232.2019.06.011.
[2] 张慎,辜文飞,刘武,等. 复杂曲面参数化设计方法——以月亮湾城市阳台为例[J]. 土木工程与管理学报,2020(5). DOI:10.3969/j.issn.2095-0985.2020.05.005.
[3] 周郑雅,张仲凤. 基于Grasshopper插件的公共座椅设计研究[J]. 包装工程,2021(10). DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.10.042.
[4] 罗小华. 基于Ladybug工具集的绿色建筑性能分析方法及应用研究[J]. 苏州科技大学学报（工程技术版）,2020(1). DOI:10.3969/j.issn.1672-0679.2020.01.007.
董新怡. 浅谈建筑设计的参数化与信息化——以闽清县游泳馆建设项目为例[J]. 福建建筑,2016(9).
