天津國(guó)際郵輪母港客運(yùn)大廈參數(shù)化設(shè)計(jì)

112天津國(guó)際郵輪母港客運(yùn)大廈項(xiàng)目位于天津港東疆港區(qū)一片新的尚未開(kāi)發(fā)的人工填海區(qū)。設(shè)計(jì)構(gòu)思是以一種強(qiáng)烈對(duì)比的方式,在充滿(mǎn)機(jī)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(xiàng)目組決定以涌動(dòng)的“海浪”與飄逸的“絲綢”作為建筑形式的出發(fā)點(diǎn),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(guó)際郵輪母港客運(yùn)大廈設(shè)計(jì)中使用參數(shù)化及BIM設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程,介紹了在傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)方式遇到瓶頸后,如何通過(guò)運(yùn)用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件與BIM平臺(tái)對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深化和擴(kuò)展,同時(shí)討論了這一過(guò)程的不足以及有待改進(jìn)的地方,并對(duì)全新的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了展望。CAD RHINO BIM REVIT 復(fù)雜項(xiàng)目 設(shè)計(jì)天津國(guó)際郵輪母港客運(yùn)大廈參數(shù)化設(shè)計(jì)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(diǎn)。然而這樣的設(shè)計(jì)理念,要想興奮地向業(yè)主敘述很容易,要想瀟灑地畫(huà)出幾根似是而非的線條來(lái)表達(dá)意象也不是難事,但要在有限的時(shí)間內(nèi)把這一理念準(zhǔn)確地落地成為切實(shí)的可操作的設(shè)計(jì)方案及圖紙,對(duì)我們這些即使參加過(guò)“水立方”項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。因?yàn)檫@樣的理念的實(shí)現(xiàn)受限于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式與工具 113(比如CAD,如果不利用參數(shù)化軟件與BIM平臺(tái),可能這個(gè)項(xiàng)目所有的設(shè)計(jì)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(diǎn)在于:連綿的起伏、流動(dòng)的線條、似是而非的平行。仔細(xì)觀察還會(huì)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(huì)發(fā)生擺動(dòng)與扭曲,形成一種非常不確定的動(dòng)態(tài)形式,充滿(mǎn)了對(duì)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(jià)值,也希望設(shè)計(jì)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(zhǔn)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(lèi)似的形式,但欠缺準(zhǔn)確性,只能用于效果圖模型,很難滿(mǎn)足后續(xù)深化設(shè)計(jì)和各專(zhuān)業(yè)協(xié)同配合要求。幸運(yùn)的是,我們及時(shí)了解和引入了參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件RHINO(犀牛,其N(xiāo)URBS(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(xiàng)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(lái)界定出整個(gè)形式的基本趨勢(shì),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(cuò)與變化的地方對(duì)結(jié)構(gòu)線進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)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(dòng)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?yàn)橹奔y曲面那種沿著結(jié)構(gòu)線游走扭轉(zhuǎn)的感覺(jué)能非常好地表現(xiàn)與回應(yīng)結(jié)構(gòu)線所蘊(yùn)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(duì)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(qiáng)的“動(dòng)態(tài)”性,也就是說(shuō)最后確定的形式結(jié)果是從一系列 “動(dòng)態(tài)”演變的過(guò)程中瞬間凝固出的一個(gè)片段,因此形體模型應(yīng)該具有“動(dòng)態(tài)”演變能力。同時(shí)建筑的功能需求往往也伴隨著整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程不斷調(diào)整,同樣也要求形體模型必須具有“動(dòng)態(tài)”演變能力,而這也是產(chǎn)生參數(shù)化設(shè)計(jì)概念的基礎(chǔ)通過(guò)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(diǎn)打開(kāi),通過(guò)拉拽移動(dòng)控制點(diǎn)的位置,即改變控制點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù),形式便可以發(fā)生連 114場(chǎng)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(dá)到預(yù)定要求時(shí)便可將形式固定下來(lái),這為建筑形式的推敲帶來(lái)了極大的便利。當(dāng)然,現(xiàn)在看來(lái)這種在RHINO中的純手工調(diào)節(jié)是一種低效的做法(被戲稱(chēng)為“人肉參數(shù)化”,如果結(jié)合GRASSHOPPER參數(shù)化設(shè)計(jì)插件,可以獲得更好、更平滑的形式。3 復(fù)雜形式的設(shè)計(jì)深化形式確定下來(lái)以后,如何將這“絲綢”準(zhǔn)確地變成施工圖紙成為項(xiàng)目組最棘手的挑戰(zhàn)。鑒于前期的經(jīng)驗(yàn),使用三維技術(shù)手段是項(xiàng)目組的共識(shí),但是業(yè)主給我們的工期非常有限,幸好得到公司BIM團(tuán)隊(duì)的幫助和支持,最后我們運(yùn)用了三種軟件平臺(tái),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(gè)建筑的形態(tài),還幫助結(jié)構(gòu)專(zhuān)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(shí)也接受REVIT的反饋意見(jiàn)對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整。另外一個(gè)重要工作就是利用RHINO對(duì)屋頂及立面分縫進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì),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(tái)的REVIT軟件,對(duì)RHINO導(dǎo)出的建筑造型實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)深化。在BIM模型中會(huì)發(fā)現(xiàn)各專(zhuān)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(jì)強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。過(guò)去在CAD平臺(tái)上的管線綜合都是通過(guò)平面圖逐層疊加,然后在比較復(fù)雜的局部繪制出剖面來(lái)檢查校正,對(duì)于比較簡(jiǎn)單的建筑這種方式還是比較有效的,但對(duì)于天津國(guó)際郵輪母港客運(yùn)大廈這種復(fù)雜造型項(xiàng)目,局部的幾個(gè)剖面完全達(dá)不到精確度要求,而B(niǎo)IM輕而易舉地讓設(shè)計(jì)師看清楚了各個(gè)管線在3D空間中的位置,錯(cuò)誤也一目了然,這些為減少整個(gè)項(xiàng)目的碰撞錯(cuò)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(tái),產(chǎn)生用于交付和建造的二維圖紙。剛開(kāi)始的時(shí)候在CAD平臺(tái)中側(cè)重于平面功能的梳理與組織,解決技術(shù)規(guī)范問(wèn)題,并繪制各種大樣。隨著項(xiàng)目的不斷深入,不少原先習(xí)慣CAD平臺(tái)的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師很快發(fā)現(xiàn)了BIM平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),于是將越來(lái)越多的設(shè)計(jì)元素在BIM平臺(tái)上推敲和調(diào)整,使得CAD漸漸淪為一個(gè)純粹的繪圖軟件。4 回顧、總結(jié)與展望回顧整個(gè)過(guò)程,我們非常有幸對(duì)新軟件的運(yùn)用進(jìn)行了一些嘗試和探索,對(duì)于復(fù)雜造型項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)可以說(shuō)是一個(gè)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(gè)項(xiàng)目中,雖然并未充分挖掘和發(fā)揮出軟件的全部?jī)?yōu)勢(shì)和特點(diǎn),但通過(guò)對(duì)這些軟件自身特點(diǎn)的了解并結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)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(xiàng)目的規(guī)律。整個(gè)過(guò)程對(duì)于傳統(tǒng)的純CAD的工作平臺(tái)和設(shè)計(jì)流程確實(shí)有很大進(jìn)步,但在項(xiàng)目過(guò)程中隨時(shí)會(huì)遇到軟件平臺(tái)之間的交流問(wèn)題和技術(shù)困難,從而導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的信息反饋機(jī)制讓大家很頭疼。在時(shí)間緊迫的情況下,信息交流與反饋體制往往會(huì)出現(xiàn)失效的情況,如即使建立了BIM模型,但因?yàn)闆](méi)有有效的機(jī)制保證其所有的改動(dòng)都會(huì)正確、及時(shí)地反映到CAD深化設(shè)計(jì)圖紙中,就會(huì)導(dǎo)致一些設(shè)計(jì)調(diào)整在BIM模型和CAD圖紙之間出現(xiàn)脫節(jié)。展望未來(lái),非常希望新的軟件和平臺(tái)能夠做得更好,在更多的項(xiàng)目中得到深入應(yīng)用,同時(shí)希望整個(gè)建筑設(shè)計(jì)能夠進(jìn)入一個(gè)全新的模式,特別是BIM能真正成為綜合性的設(shè)計(jì)信息處理平臺(tái),并以其為中心,直接會(huì)聚各專(zhuān)業(yè)及其他工具的信息進(jìn)行綜合處理,信息反饋路徑不再重復(fù)交叉,所有設(shè)計(jì)部件被同一個(gè)平臺(tái)聯(lián)系起來(lái),且具有聯(lián)動(dòng)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(jì)成果,甚至直接在施工過(guò)程中發(fā)揮其項(xiàng)目管理的能力。當(dāng)然對(duì)于我們這些設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō),也應(yīng)以更加踏實(shí)的心態(tài),認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的局限性和探索、運(yùn)用新工具的重要意義以及新契機(jī),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(jì)師獨(dú)立于工具之外的特性,對(duì)所有能用之物兼收并蓄,才能更好地駕