天津國際郵輪母港客運大廈參數(shù)化設(shè)計

112天津國際郵輪母港客運大廈項目位于天津港東疆港區(qū)一片新的尚未開發(fā)的人工填海區(qū)。設(shè)計構(gòu)思是以一種強烈對比的方式,在充滿機械化與工業(yè)化味道的天津港港區(qū)中植入一種自然化的形態(tài),并且與郵輪的浪漫休閑氣息相呼應(yīng)。經(jīng)密切討論和縝密分析,項目組決定以涌動的“海浪”與飄逸的“絲綢”作為建筑形式的出發(fā)點,用以寓意天津港將成為“新海上摘 要關(guān)鍵詞回顧了天津國際郵輪母港客運大廈設(shè)計中使用參數(shù)化及BIM設(shè)計軟件的過程,介紹了在傳統(tǒng)的CAD設(shè)計方式遇到瓶頸后,如何通過運用三維參數(shù)化設(shè)計軟件與BIM平臺對復(fù)雜項目設(shè)計方案進行深化和擴展,同時討論了這一過程的不足以及有待改進的地方,并對全新的設(shè)計方式進行了展望。CAD RHINO BIM REVIT 復(fù)雜項目 設(shè)計天津國際郵輪母港客運大廈參數(shù)化設(shè)計及BIM應(yīng)用回顧Review on Utilization of Parametric Design and BIM in Home Port Passenger Building, Tianjin International Cruise絲綢之路”的起點。然而這樣的設(shè)計理念,要想興奮地向業(yè)主敘述很容易,要想瀟灑地畫出幾根似是而非的線條來表達意象也不是難事,但要在有限的時間內(nèi)把這一理念準確地落地成為切實的可操作的設(shè)計方案及圖紙,對我們這些即使參加過“水立方”項目的團隊來說依然是一個巨大的挑戰(zhàn)。因為這樣的理念的實現(xiàn)受限于傳統(tǒng)的設(shè)計方式與工具 113(比如CAD,如果不利用參數(shù)化軟件與BIM平臺,可能這個項目所有的設(shè)計構(gòu)思都將變?yōu)橐患埧照劇? 形式的尋找與確定“海浪”與“絲綢”的形式共同點在于:連綿的起伏、流動的線條、似是而非的平行。仔細觀察還會發(fā)現(xiàn),那是一種三維化的起伏,大海波浪或者絲綢褶皺的波峰與波谷不僅在2D,其在3D各方向都會發(fā)生擺動與扭曲,形成一種非常不確定的動態(tài)形式,充滿了對自然力(重力、風(fēng)力等的表現(xiàn)與回應(yīng),也正是這種形式吸引我們?nèi)ソ邮芴魬?zhàn),我們相信這樣的形式一定能夠獲得審美價值,也希望設(shè)計出的建筑能具有同樣的特征。然而這種非歐氏幾何的形式特征讓人非常難以捉摸,要想準確捕捉就必須要建立起抽象模型作為之后工作的基礎(chǔ),顯然常用的CAD與SKETCHUP是難以辦到的。CAD雖然有一定3D功能,但主要還只是一款2D繪圖軟件,而SKETCHUP的3D功能在處理曲面建模上有局限,當(dāng)然還有3DMAX,限于其以網(wǎng)格曲面為基礎(chǔ)的建模方式,雖然能建出類似的形式,但欠缺準確性,只能用于效果圖模型,很難滿足后續(xù)深化設(shè)計和各專業(yè)協(xié)同配合要求。幸運的是,我們及時了解和引入了參數(shù)化設(shè)計軟件RHINO(犀牛,其NURBS(非均勻有理B樣條曲線Non-Uniform Rational B-Splines曲線與曲面 建模正好符合了我們的要求。于是項目組在RHINO中首先建立起與功能相適應(yīng)的、大致平行的平面控制線來界定出整個形式的基本趨勢,然后再根據(jù)垂直方向上的功能需求將這些控制線上升到一定高度,在需要出現(xiàn)形體3D交錯與變化的地方對結(jié)構(gòu)線進行調(diào)整,同時按照之前總結(jié)出的3D起伏特征,建立起不僅在立面上具有起伏效果,在平面上也具有流動性的屋頂脊線的控制線,最后再利用放樣的方式得到直紋曲面連接各結(jié)構(gòu)線,從而形成最初的形式模型。之所以選擇直紋曲面,是因為直紋曲面那種沿著結(jié)構(gòu)線游走扭轉(zhuǎn)的感覺能非常好地表現(xiàn)與回應(yīng)結(jié)構(gòu)線所蘊涵的力量,如功能意圖、形式意圖等,這些與前面所提到的“海浪”與“絲綢”形式上對自然力的表現(xiàn)如出一轍。2 形式的控制“海浪”與“絲綢”形式具有很強的“動態(tài)”性,也就是說最后確定的形式結(jié)果是從一系列 “動態(tài)”演變的過程中瞬間凝固出的一個片段,因此形體模型應(yīng)該具有“動態(tài)”演變能力。同時建筑的功能需求往往也伴隨著整個設(shè)計過程不斷調(diào)整,同樣也要求形體模型必須具有“動態(tài)”演變能力,而這也是產(chǎn)生參數(shù)化設(shè)計概念的基礎(chǔ)通過參數(shù)的改變使模型具有演變能力。RHINO很好地為我們提供了這種可能性,如將直紋曲面與生成直紋曲面的結(jié)構(gòu)控制線條設(shè)定為歷史關(guān)聯(lián),再將結(jié)構(gòu)控制線條的控制點打開,通過拉拽移動控制點的位置,即改變控制點的坐標參數(shù),形式便可以發(fā)生連 114場地全景模型管線綜合結(jié)構(gòu)模型室內(nèi)BIM中的結(jié)構(gòu)模型與管線模型115續(xù)變化,當(dāng)達到預(yù)定要求時便可將形式固定下來,這為建筑形式的推敲帶來了極大的便利。當(dāng)然,現(xiàn)在看來這種在RHINO中的純手工調(diào)節(jié)是一種低效的做法(被戲稱為“人肉參數(shù)化”,如果結(jié)合GRASSHOPPER參數(shù)化設(shè)計插件,可以獲得更好、更平滑的形式。3 復(fù)雜形式的設(shè)計深化形式確定下來以后,如何將這“絲綢”準確地變成施工圖紙成為項目組最棘手的挑戰(zhàn)。鑒于前期的經(jīng)驗,使用三維技術(shù)手段是項目組的共識,但是業(yè)主給我們的工期非常有限,幸好得到公司BIM團隊的幫助和支持,最后我們運用了三種軟件平臺,分別是RHINO找型、BIM深化、CAD出圖,相互關(guān)聯(lián),共同協(xié)作完成了這一挑戰(zhàn)。首先利用RHINO繼續(xù)扮演找型的重要角色,控制整個建筑的形態(tài),還幫助結(jié)構(gòu)專業(yè)建立單線模型,為REVIT提供形式模型(REVIT 并不具備復(fù)雜的曲面建模能力,當(dāng)然同時也接受REVIT的反饋意見對模型進行調(diào)整。另外一個重要工作就是利用RHINO對屋頂及立面分縫進行細化設(shè)計,并為生產(chǎn)施工廠商提供定位圖及各種所需的參數(shù)表。其次使用BIM平臺的REVIT軟件,對RHINO導(dǎo)出的建筑造型實現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計深化。在BIM模型中會發(fā)現(xiàn)各專業(yè)在3D空間中很多互相矛盾沖突的地方,特別在管線綜合方面表現(xiàn)出了三維設(shè)計強大的優(yōu)勢。過去在CAD平臺上的管線綜合都是通過平面圖逐層疊加,然后在比較復(fù)雜的局部繪制出剖面來檢查校正,對于比較簡單的建筑這種方式還是比較有效的,但對于天津國際郵輪母港客運大廈這種復(fù)雜造型項目,局部的幾個剖面完全達不到精確度要求,而BIM輕而易舉地讓設(shè)計師看清楚了各個管線在3D空間中的位置,錯誤也一目了然,這些為減少整個項目的碰撞錯誤提供了極大的幫助。最后,在REVIT導(dǎo)出的剖面圖與立面圖上,使用CAD作為主力繪圖平臺,產(chǎn)生用于交付和建造的二維圖紙。剛開始的時候在CAD平臺中側(cè)重于平面功能的梳理與組織,解決技術(shù)規(guī)范問題,并繪制各種大樣。隨著項目的不斷深入,不少原先習(xí)慣CAD平臺的專業(yè)設(shè)計師很快發(fā)現(xiàn)了BIM平臺的優(yōu)勢,于是將越來越多的設(shè)計元素在BIM平臺上推敲和調(diào)整,使得CAD漸漸淪為一個純粹的繪圖軟件。4 回顧、總結(jié)與展望回顧整個過程,我們非常有幸對新軟件的運用進行了一些嘗試和探索,對于復(fù)雜造型項目的深化設(shè)計可以說是一個突破,使得復(fù)雜形體以及由此產(chǎn)生的復(fù)雜系統(tǒng)的控制力與調(diào)整能力得到極大改善。更為重要的是,在這個項目中,雖然并未充分挖掘和發(fā)揮出軟件的全部優(yōu)勢和特點,但通過對這些軟件自身特點的了解并結(jié)合項目的實際情況,我們很好地找到了這些軟件相互組合協(xié)同完成大型復(fù)雜項目的規(guī)律。整個過程對于傳統(tǒng)的純CAD的工作平臺和設(shè)計流程確實有很大進步,但在項目過程中隨時會遇到軟件平臺之間的交流問題和技術(shù)困難,從而導(dǎo)致整個項目的信息反饋機制讓大家很頭疼。在時間緊迫的情況下,信息交流與反饋體制往往會出現(xiàn)失效的情況,如即使建立了BIM模型,但因為沒有有效的機制保證其所有的改動都會正確、及時地反映到CAD深化設(shè)計圖紙中,就會導(dǎo)致一些設(shè)計調(diào)整在BIM模型和CAD圖紙之間出現(xiàn)脫節(jié)。展望未來,非常希望新的軟件和平臺能夠做得更好,在更多的項目中得到深入應(yīng)用,同時希望整個建筑設(shè)計能夠進入一個全新的模式,特別是BIM能真正成為綜合性的設(shè)計信息處理平臺,并以其為中心,直接會聚各專業(yè)及其他工具的信息進行綜合處理,信息反饋路徑不再重復(fù)交叉,所有設(shè)計部件被同一個平臺聯(lián)系起來,且具有聯(lián)動關(guān)系,使信息反饋得到有效保證,最后直接利用BIM輸出設(shè)計成果,甚至直接在施工過程中發(fā)揮其項目管理的能力。當(dāng)然對于我們這些設(shè)計師來說,也應(yīng)以更加踏實的心態(tài),認識到傳統(tǒng)設(shè)計工具的局限性和探索、運用新工具的重要意義以及新契機,既不要被傳統(tǒng)工具的局限性所限制,也不要被新軟件弄得眼花繚亂,始終保持設(shè)計師獨立于工具之外的特性,對所有能用之物兼收并蓄,才能更好地駕