如何利用BIM得到建筑表皮設(shè)計(jì)的綜合解決方案

如何利用BIM得到建筑表皮設(shè)計(jì)的綜合解決方案表皮建成效果表皮設(shè)計(jì)的難題290MulberryStreet這個(gè)項(xiàng)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PuckBuilding。|1圖1-290MulberryStreet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(gè)住宅。它的標(biāo)準(zhǔn)層平面有2000平方英尺?？紤]到這個(gè)區(qū)域的房地產(chǎn)價(jià)格，290MulberryStreet表皮厚度的優(yōu)化對(duì)于平衡表皮設(shè)計(jì)增加的價(jià)值和可售面積的價(jià)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PuckBuilding——這個(gè)紐約最著名的石造建筑之一相呼應(yīng)，整體協(xié)調(diào)。|2圖2PuckBuilding的一角，以施工中的290Mulberry作為前景結(jié)果是，這個(gè)建筑的周邊環(huán)境直接定義了這個(gè)建筑表皮，它是建筑師對(duì)于周圍街區(qū)和建筑規(guī)范的直接回應(yīng)。SHoP的設(shè)計(jì)概念的關(guān)注點(diǎn)在于：對(duì)當(dāng)?shù)胤煞ㄒ?guī)的詮釋以及對(duì)石造建筑（PuckBuilding）的當(dāng)代回應(yīng)，在應(yīng)對(duì)石造建筑和細(xì)節(jié)方面避免了混雜的處理手法。將難題變成新的可能性290MulberryStreet的設(shè)計(jì)是由多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)驅(qū)動(dòng)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(dāng)這些要求與材料的性質(zhì)和制造的限制相結(jié)合時(shí)，這些要求就決定了一種對(duì)磚墻細(xì)節(jié)進(jìn)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(jì)壓力推動(dòng)了這一趨勢(shì)。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(jì)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9.3m2）的面積內(nèi)可以有10平方英尺（約0.9m2）投影在建筑紅線外，挑出長(zhǎng)度最多10英寸（25.4cm）。這個(gè)規(guī)定適用于突出的裝飾物，比如外圓角、檐板。SHoP提出了表皮的一種“波紋”設(shè)計(jì)方案——磚塊在整個(gè)立面上突出堆疊（不是單調(diào)地突出，而是像一個(gè)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1.9cm），但幾乎整個(gè)立面都超出了建筑紅線。為解決這一問題，SHoP利用分析軟件計(jì)算出超出建筑紅線的平均值，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)值突出于表面，是難以通過泥瓦匠手砌來實(shí)現(xiàn)的。這些磚在工廠被預(yù)先制成定制面板。|4圖4在運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)前，單獨(dú)的預(yù)制磚面板單元面板化的施工除了增加了設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)間優(yōu)勢(shì)。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(shí)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。290MulberryStreet的表皮臨街面有非凡的質(zhì)感，而內(nèi)部是簡(jiǎn)單的混凝土框架核心。實(shí)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(gè)建筑表皮清晰地表現(xiàn)了一系列錯(cuò)列的、孔洞式的窗戶。表皮的“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(dòng)感的視覺印象，從而使這個(gè)表皮更具現(xiàn)代性。|5圖5從MulberryStreet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(jì)在兩個(gè)不同的尺度同時(shí)發(fā)展。在小尺度上，獨(dú)立的磚突出它周圍的磚的長(zhǎng)度不能超過0.75英寸（約1.9cm）。同時(shí)，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(shí)體和數(shù)字設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，SHoP通過從細(xì)節(jié)到整體磚的布置過程以及從整體到細(xì)節(jié)的表皮設(shè)計(jì)過程將整個(gè)設(shè)計(jì)深化。|6～8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)窗戶位置、面板設(shè)計(jì)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(dú)立、先入為主的形式，他們?cè)谥澜ㄖ拇_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(jìn)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(jì)過程可以得到發(fā)展。反饋循環(huán)與測(cè)試在290MulberryStreet項(xiàng)目發(fā)展各階段，各種軟件構(gòu)建的反饋循環(huán)測(cè)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(tái)、多設(shè)備的方式為設(shè)計(jì)的每個(gè)部分使用了最好的工具。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(gè)模型都可被用來復(fù)查項(xiàng)目的數(shù)據(jù)和形態(tài)。|9圖9-290MulberryStreet反饋設(shè)計(jì)程序圖，表現(xiàn)了每個(gè)尺度的操作是如何互相促進(jìn)的這些軟件使得設(shè)計(jì)者可以快速建立簡(jiǎn)單的規(guī)則進(jìn)行測(cè)試并及時(shí)更改。這個(gè)平臺(tái)既清晰又精確，而且足夠開放，可以支持一個(gè)不斷變化的方案。這個(gè)項(xiàng)目是SHoP事務(wù)所第一個(gè)測(cè)試并使用建筑信息模型（BIM）平臺(tái)的項(xiàng)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(dòng)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(gè)部分信息進(jìn)行參數(shù)化協(xié)調(diào)的BIM軟件。SHoP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(duì)話磚面板的材料和制造對(duì)于建筑表皮設(shè)計(jì)的影響是整體性的，它們從一開始就是主導(dǎo)因素。因此，SHoP盡可能早地引進(jìn)了制造商和建造表皮的承包人來進(jìn)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(shí)水泥襯里被澆鑄時(shí)用來支撐磚塊的襯板。這個(gè)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(jì)制成的。|10～14圖10CNC（計(jì)算機(jī)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(gè)表皮單元面板的橡膠襯板圖12一個(gè)橡膠襯板單元，將每塊磚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(jī)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(hù)系統(tǒng)中每個(gè)面板都由同樣的最小的正片產(chǎn)生的設(shè)計(jì)。|15圖15圖示表示出由同一個(gè)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(jì)的一個(gè)主要目標(biāo)是用一個(gè)正片制造出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(gè)細(xì)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(xì)節(jié)。關(guān)于建造過程的精確測(cè)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)系以及灰漿接縫的形式都通過這一元件進(jìn)行控制，所以說襯板的精確制造至關(guān)重要。價(jià)值與經(jīng)濟(jì)在290MulberryStreet的設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，一種簡(jiǎn)單形式的獨(dú)創(chuàng)邏輯逐步形成。建筑設(shè)計(jì)通過加入價(jià)值參數(shù)實(shí)現(xiàn)了很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。這個(gè)項(xiàng)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(duì)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(jì)成為可能，并產(chǎn)生了既經(jīng)濟(jì)又美觀的作品。一個(gè)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(fù)雜的部分，也是在建筑周期中最可能失敗的地方。這個(gè)項(xiàng)目以及其他項(xiàng)目中BIM真正的優(yōu)勢(shì)在于將設(shè)計(jì)與施工團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)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)虛擬地綜合起來，這使得問題在建造之前就得到解決，而不是等問題出現(xiàn)后再解決，同時(shí)可以最大限度地提高建筑的可能性并使其價(jià)值最大化。摘自《建筑表皮設(shè)計(jì)要點(diǎn)指南》購買鏈接：HYPERLINK"/item.htm?spm=a1z10.3.w401