如何利用BIM得到建筑表皮設(shè)計的綜合解決方案

1、如何利用BIM得到建筑表皮設(shè)計的綜合解決 方案如何利用BIM得到建筑表皮設(shè)計的綜合解決方案 表皮 建成效果 表皮設(shè)計的難題 290 Mulberry Street這個項目坐 落在紐約NoLIta (小意大利北部)西北邊緣，北面是 Huston 大街，西面是 Mulberry大街上的歷史建筑 Puck Building。| 1圖1-290 Mulberry Street總平面圖 包括屋頂設(shè)備層在 內(nèi)這座建筑高13層，首層和地下室是商業(yè)空間，樓上有 9 個住宅。它的標準層平面有 2000平方英尺。考慮到這個區(qū)域的房地產(chǎn)價格，290 Mulberry Street表皮厚度的優(yōu)化對于平衡表皮設(shè)計增加的

2、價值和可售面積的價 值至關(guān)重要。城市區(qū)劃要求該建筑朝向 Huston和Mulberry兩條街的 兩面采用 石造建筑”外墻，這是為了與Puck Building這個紐 約最著名的石造建筑之一相呼應(yīng)，整體協(xié)調(diào)。| 2 圖 2Puck Building 的一角，以施工中的290 Mulberry作為前景 結(jié)果是，這個建筑的周邊環(huán)境直接定義了這個建 筑表皮，它是建筑師對于周圍街區(qū)和建筑規(guī)范的直接回應(yīng)。SHoP的設(shè)計概念的關(guān)注點在于對當?shù)胤煞ㄒ?guī)的詮釋 以及對石造建筑(Puck Building )的當代回應(yīng)，在應(yīng)對石造 建筑和細節(jié)方面避免了混雜的處理手法。將難題變成新的可能性290 Mulberry

3、Street的設(shè)計是由多個關(guān)鍵點驅(qū)動的室內(nèi)面積最大化，使建筑在規(guī)范允許的投 影限制內(nèi)，以及使整體立面的厚度最小化。當這些要求與材料的性質(zhì)和制造的限制相結(jié)合時，這些 要求就決定了一種對磚墻細節(jié)進行現(xiàn)代再詮釋的辦法。建筑技術(shù)的提高使得比以往都薄的墻體構(gòu)造成為可能， 較大的面積需求和有限的建筑面積造成的經(jīng)濟壓力推動了 這一趨勢。傳統(tǒng)石造建筑的立面厚度能夠滿足多層次的裝飾需求， 但現(xiàn)在技術(shù)上不需要那么厚的墻，經(jīng)濟上又不能讓墻占用建 筑紅線內(nèi)的可售面積，于是SHoP尋找建筑紅線外的可用空間來創(chuàng)造現(xiàn)代的裝飾。紐約市建筑規(guī)范允許建筑每 100平方英尺（約9.3 m2） 的面積內(nèi)可以有10平方英尺（約0.9

4、m2）投影在建筑紅線 外，挑由長度最多 10英寸（25.4 cm）。這個規(guī)定適用于突生的裝飾物，比如外圓角、檐板。SHoP提生了表皮的一種 波紋”設(shè)計方案磚塊在整個立面 上突生堆疊（不是單調(diào)地突生，而是像一個外圓角那樣）這 與建筑規(guī)范設(shè)想的環(huán)境并不是很融合。波紋”的 峽谷”處在建筑紅線上，所以盡管只有0.75英寸（約1.9 cm）,但幾乎整個立面都超生了建筑紅線。為解決這一問題，SHoP利用分析軟件計算由超生建筑紅線的平均值，確保其可以滿足建筑規(guī)范的要求。| 3圖3表現(xiàn)建筑表皮規(guī)則分析的圖紙要使表皮上每塊磚都以精確的數(shù)值突生于表面，是難以通過泥瓦匠手砌來實 現(xiàn)的。這些石專在工廠被預(yù)先制成定制面

5、板。| 4圖4在運往施工現(xiàn)場前，單獨的預(yù)制磚面板單元面板化的施工除了增加了設(shè)計靈活性外，由于工廠生產(chǎn)的面板可 以在建筑結(jié)構(gòu)建造的時候制造，然后送到工地通過吊車迅速 安裝，從而有不在基地施工的時間優(yōu)勢。面板化的施工往往能更好地控制質(zhì)量。這使得建造建筑表皮的時間最小化，這更有利于早日開 始室內(nèi)和飾面工作。建筑師通過使用數(shù)字建造技術(shù)以最少的成本獲得了最大 的效益和額外面積。290 Mulberry Street的表皮臨街面有非凡的質(zhì)感，而內(nèi)部 是簡單的混凝土框架核心。實墻上窗戶的比例幾乎和舊式公寓大樓（周邊街區(qū)的主 要建筑形式）是一樣的，整個建筑表皮清晰地表現(xiàn)了一系列 錯列的、孔洞式的窗戶。表皮的

6、包裝紙”概念以及磚的充滿活力的應(yīng)用給建筑一 種整體一致感，開窗和單元面板的形式創(chuàng)造了一種動感的視 覺印象，從而使這個表皮更具現(xiàn)代性。| 5圖5從Mulberry Street向北看的效果圖，表現(xiàn)建筑的 磚表皮和混凝土內(nèi)核設(shè)計在兩個不同的尺度同時發(fā)展。在小尺度上，獨立的磚突由它周圍的磚的長度不能超過0.75 英寸（約 1.9 cm）。同時，在較大尺度上，確保面板的布置與柱網(wǎng)、層高和 開窗相協(xié)調(diào)同樣重要。在使用不同的實體和數(shù)字設(shè)計模型的基礎(chǔ)上，SHoP通過從細節(jié)到整體磚的布置過程以及從整體到細節(jié)的表皮設(shè)計 過程將整個設(shè)計深化。| 68圖6磚立面的一順一丁砌（磚）法圖 圖7表皮電 腦模型，表現(xiàn)窗戶位

7、置、面板設(shè)計與建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)圖8通過面板控制每塊磚布置的參數(shù)化模型建筑師將建筑表皮理解為一種分層的過程而不是理解為一種獨立、先入為主的形 式，他們在知道建筑的確定形態(tài)之前就開始了表皮的參數(shù)化 數(shù)字建模。參數(shù)化模型特別有助于在給定參數(shù)限制而不是固定形態(tài) 的條件下，進行可能的構(gòu)件與制造技術(shù)的探索。如此一來，在得知所有參數(shù)都已被考慮并且沒有被抑制 可能性的條件下，限制條件可以明確，設(shè)計過程可以得到發(fā) 展。反饋循環(huán)與測試 在290 Mulberry Street項目發(fā)展各階 段，各種軟件構(gòu)建的反饋循環(huán)測試確定了技術(shù)與審美方面的參數(shù)的設(shè)定建筑師以開放平臺、多設(shè)備的方式為設(shè)計的每個部分使 用了最好的工具。

8、分開的數(shù)字建模在質(zhì)量控制中起到了關(guān)鍵作用，每一個 模型都可被用來復查項目的數(shù)據(jù)和形態(tài)。| 9圖9-290 Mulberry Street反饋設(shè)計程序圖，表現(xiàn)了每個 尺度的操作是如何互相促進的這些軟件使得設(shè)計者可以快速建立簡單的規(guī)則進行測試并及時更改。這個平臺既清晰又精確，而且足夠開放，可以支持一個 不斷變化的方案。這個項目是SHoP事務(wù)所第一個測試并使用建筑信息模 型（BIM ）平臺的項目。BIM 是一種軟件技術(shù)，它建立的數(shù)字模型包含了構(gòu)件數(shù) 量與性質(zhì)等相關(guān)的信息，并且能夠自動將任一模型視圖內(nèi)的 變化與模型的其他部分相關(guān)聯(lián)。Revit是一種可以將各個部分信息進行參數(shù)化協(xié)調(diào)的BIM軟件。SHoP

9、使用Revit軟件，根據(jù)其他各種軟件產(chǎn)生的面板數(shù) 據(jù)制作相關(guān)圖紙和文件。對話磚面板的材料和制造對于建筑表皮設(shè)計的影響是 整體性的，它們從一開始就是主導因素。因此，SHoP盡可能早地引進了制造商和建造表皮的承包人來進行制造技術(shù)的研究，并且取得了面板內(nèi)和面板間所需 的施工容差。表皮面板制造的關(guān)鍵在于制作每塊面板時水泥襯里被澆 鑄時用來支撐磚塊的襯板。這個襯板是一種可伸展的橡膠，是與制造商 Saramac合 作、按照SHoP的設(shè)計制成的。| 1014圖10CNC （計算機數(shù)字控制） 制造的主要的正 片，以此制造橡膠襯板圖 11澆注用來制作每個表皮單元面 板的橡膠襯板 圖12一個橡膠襯板單元，將每塊磚

10、安放到位 來制造面板 圖13將磚放置在橡膠襯板中磚的背面被固定， 與水泥層形成機械連接圖 14 一塊正在制作的由模板固定的 面板，磚在襯板中，上面是加固鋼筋，還沒有澆注水泥由于制造原料的高成本，SHoP做了圍護系統(tǒng)中每個面板都由同樣的最小的正片產(chǎn)生的設(shè)計。| 15圖15圖示表示由由同一個正片產(chǎn)生的各種類型的面 板由于正片制造很昂貴，設(shè)計的一個主要目標是用一個正片 制造由所有需要的面板類型最大限度地使用這種單元片改變了建筑表皮每個細節(jié)的決定方式，包括面板到面板、窗戶 單元到面板、磚到混凝土以及面板到鋼結(jié)構(gòu)的細節(jié)。關(guān)于建造過程的精確測試及研究開發(fā)主要集中于襯板 上。每塊磚的位置、它與周圍磚的關(guān)系以

11、及灰漿接縫的形式都通過這一元件進行控制，所以說襯板的精確制造至關(guān)重 要。價值與經(jīng)濟 在290 Mulberry Street的設(shè)計發(fā)展過程中， 一種簡單形式的獨創(chuàng)邏輯逐步形成。建筑設(shè)計通過加入價值參數(shù)實現(xiàn)了很強的經(jīng)濟性。這個項目不只是將數(shù)字技術(shù)作為一種工具應(yīng)用，而且體 現(xiàn)了建筑師對于電腦軟件的綜合使用，這使兼具技術(shù)性和美 觀性的設(shè)計成為可能，并產(chǎn)生了既經(jīng)濟又美觀的作品。一個建筑的表皮、結(jié)構(gòu)及其輔助設(shè)施在基地上的整合經(jīng) 常是建筑建造過程中最復雜的部分，也是在建筑周期中最可 能失敗的地方。這個項目以及其他項目中BIM真正的優(yōu)勢在于將設(shè)計與施工團隊在設(shè)計初期階段就結(jié)合在一起。將建筑全周期各部分用數(shù)字技術(shù)虛擬地綜