三維設計技術在合肥濱湖國際會展中心項目中的應用

何學山 李 靚

(上海建筑設計研究院有限公司,上海 200041)

1 前言

在計算機輔助制圖(CAD)軟件中,歐特克公司的 AutoCAD無疑是我們最常用的工具,并且在全世界也得到了最廣泛的應用。然而 AutoCAD的設計模式仍然停留在二維階段。作為實體客觀存在和表現形式的三維設計顯然是一種更好的設計表達方式。利用三維設計,可以更好地表達構件的空間關系,利用三維模型也能很方便地剖切出所需的平面或剖面圖。為了實現三維設計,在 AutoCAD的 2006版本中也開始集成了三維建模,但從本質上來講,它仍然是一個二維 CAD軟件。隨著計算機技術的飛速發展和建筑信息模型的提出,給三維設計軟件的發展應用提供了足夠的技術保障和廣闊的前景。計算機三維繪圖設計必定是未來的發展方向。

圖1 合肥濱湖國際會展中心鳥瞰圖

圖2 登錄大廳外觀效果圖

2 三維技術在建筑設計中的應用

結合實際工程“合肥濱湖國際會展中心”項目談談該軟件在實際工程方面的輔助作用。

2.1 項目特點

“合肥濱湖國際會展中心”項目設計時間緊、任務重,其中登錄大廳為該項目的標志性核心建筑。因此我們將登錄大廳設計為具有流動性的造型,使其從該基地規整的建筑群中脫穎而出,也正因其造型上的突破,從而使建筑設計深化工作難度大大增加。

若用傳統的設計方法較難在較短時間內滿足業主的要求,怎樣高質高效的完成設計變得更為迫切。一味的延長工作時間增大工作強度固然可以起到一定的作用,但要徹底解決問題,只有使用先進的技術才是提高生產效率的最好方法。

三維設計技術便是可以有效提高工作效率的方法,它工作的標準是“what you see is what you get”,基于 BIM技術眾多的優勢,我們試圖嘗試這樣一個全新的生產工具。

2.2 方案階段 BIM技術的輔助深化作用:

2.2.1 數據定量化

方案初期我們采用犀牛軟件完成了建筑主體的三維模型,在方案深化階段我們將其導入 Revit Architecture,因為在這里可以實現建筑模型的綜合平臺,因此建筑造型形成的空間曲面上任意一點都具有屬性以及信息,我們可以輕松得知任意點的坐標,以及任意構件的尺寸,還可以將相關的性能分析進行統一處理。在這個階段我們可以通過該軟件,將建筑尺寸定量化、精確化、工程化。建筑是介于理性與感性之間的藝術品,此時我們完成從感性上升到理性這一過程的轉變,建筑方案不再是浮于紙面的圖畫,隨著一個個基點被定位、被整合,三位建筑模型轉變為建筑信息模型,這個變化使得我們的設計更加接近最初的創作意圖,更接近實際工程需要。通過三維設計技術使得這個變化過程花費的時間和精力大大減少,工作效率大大提高。

2.2.2 三維設計

使用三維設計軟件的最大特點在于,這里沒有畫圖的概念,而是一個三維建筑實體完整的筑造過程。在 Revit Architecture軟件中創建的三維相機視圖及傳統的二維圖紙相結合的工作視窗,展現給我們一個三維虛擬的空間,我們的每一步深化或者修改都是直觀的。因為該軟件可以讓我們將主要精力放在建筑設計上,而無需擔心那些圖紙繪制或表達方面的瑣碎問題,也可以更精確地表達我們在項目中的設計意圖和項目未來的樣子。在設計中還可以隨時用攝像機查看每個部分的三維效果,可更加直觀地判斷出空間的尺度是否人性化,構件的尺寸是否合理。整個設計的過程不再是枯燥的畫線和繁瑣的校對,而是時時關注和改進項目整體的設計效果,使建筑繪圖工作成為了搭積木似的愉快工作。

當然了，在其他地方，我都彈到過讓我印象深刻的漢堡施坦威，但總的來說，紐約琴的聲音特質更符合我的審美，更多場合，我傾向使用紐約施坦威演奏。

圖3 通過三維 BIM軟件導出結構模型

圖4 登錄大廳剖面圖

2.3 施工圖階段三維設計技術強有力的支持:

2.3.1 圖紙的表達

在施工圖階段,建筑師所做的工作大部分要靠圖紙來表現。三維設計技術的運用大大節省了完成項目所需的時間和精力。例如:登錄大廳每層平面的輪廓都是變化的,并且無簡單直觀的規律可循,如果按照傳統平面圖的畫法將很難準確定位各層平面的輪廓,即使按照一定的收分比例求得輪廓范圍,也不能保證在三維實體空間中曲面的連貫性,以及立面不同分段之間的比例關系。然而通過三維技術,我們得以在三維空間中深化建筑模型,完善形態,從而各層平面的輪廓便會隨著對模型不同標高橫向剖切而自動生成。因此本項目的主要平、立剖面圖均由對模型的剖切自動生成,畫圖本身便不再是工作的重點與難點了。

2.3.2 關聯修改

在施工圖階段,圖紙的修改一直是個繁雜易錯的工作,對任何一個位置的錯誤校正,對其所在平面,相鄰平面,以及立面、剖面,甚至是大樣、節點都會產生相關影響。我們經常會因為漏掉某些關聯修改而產生有這樣那樣細微錯誤的圖紙,就算所有圖紙的修改沒被遺漏,也往往會在校對,檢查中耗費掉大量時間和精力。通過運用三維設計技術,我們在模型中對建筑任何一個部位所做的修改,軟件都會在第一時間將相關信息反饋到各個相關的自動生成的成果圖紙中。而且平、立、剖面完全相互關聯,每個構件只需要繪制或修改一次,避免了重復作業。甚至各種放大圖都永遠是更新過的、是精確的,因為參數化的變更引擎會自動維持它們的關聯,完全無須操心。這是我們初次感受三維設計技術最為實用的功能之一。

2.3.3 圖紙管理

借助 BIM技術,我們可以更輕松地管理圖紙集,這表示可以修改立面、平面等的比例,而無須涉及復雜的圖層管理,參數化的變更引擎能夠自動協調模型視圖、工程圖紙、明細表、剖面圖、平面圖等的變更。

2.3.4 數據統計

2.4 與其他專業的協同配合

2.4.1 與結構專業的合作

將結構邁達斯計算模型,導入 Revit Architecture中,輸入相對應的結構構件的截面尺寸,結構構件將自動生成。將結構模型與建筑模型結合在一起,Revit會自動檢測出結構與建筑之間是否發生碰撞,這樣的檢測使得一些原來只有在施工中才會發現的問題提前暴露出來,也使我們的設計更具有前瞻性、準確性。

在本項目中,結構模型與建筑模型結合帶給我們另一好處則是:大大縮減了我們對剖面圖紙的繪制工作。登錄大廳采用空間網架結構,屋面鋼網架體系錯綜復雜,運用傳統的方法想要捕捉到這些網架的形態幾乎是不可能的,而在通過三維技術自動生成的剖面中,結構、建筑的關系清晰可見,真實精確。

2.4.2 與設備專業的配合

由于時間緊迫,在這個項目中我們對與其他專業的配合這方面的工作開展較少。然而最大的收益就在于使用了管線碰撞檢測功能。與前面闡述的結構專業碰撞檢測一樣,對綜合管線的檢測能提前解決施工中才會發現的問題,使我們的工作變得更為科學、準確,也使后續施工配合環節的工作更為輕松順利。

2.4.3 與幕墻屋面公司的配合

綜合了各種信息的三維模型讓我們對幕墻公司提資變得更為直觀、準確。尤其在屋面的設計中,Revit可以自動生成匯水面積分析圖,并計算出排水坡度等等。

2.4.4 與室內設計專業的配合

室內設計在現有的信息模型上可以直觀地了解到建筑室內空間環境,也可以準確的測量出室內空間、構件的尺寸。由于提交資料的明晰,精確,有效減少了交接資料時的交流時間。

3 總結

由于此次是我們首次將三維設計技術應用于實際項目之中,可謂從零開始,加之設計周期較為緊張等因素,模型深化程度有限,無法完整體驗到三維設計中的各項功能。由于族庫建立有賴于長期的積累,因此目前階段我們采用三維模型與二維AutoCAD相結合的方式展開設計,在二維圖紙成果中用 AutoCAD來彌補三維模型的不足,無形中增加了設計人員在出圖環節的工作量。

同時,我們在使用中也發現,Revit軟件的成果文件與其他繪圖軟件的兼容性上也存在一定的問題,這對后續的配合、深化設計等都造成了一定的局限性。例如本項目的施工圖完善希望采用其他繪圖軟件,在將 Revit圖紙導入 CAD時,就造成了部分關鍵線條的缺失或錯位。

另外,對于類似本項目這樣的特別復雜體型的建筑設計來說,在林林總總的三維設計軟件中,Revit軟件是否是最佳的選擇,還有待進一步驗證。但我們相信,三維技術是建筑設計業的一種全新工作方式,它的使用和推廣將是一個不斷積累不斷成熟的過程,代表了當今設計工作的發展方向,相信必然會得到越來越多設計機構和設計人員的認可。愿更多的同行能和我們一起積極主動學習這一先進的設計工具和表達方法,逐漸擺脫傳統設計制圖模式的束縛,開創三維設計的新天地。

[1]傅筱.建筑信息模型帶來的設計思維和方法的轉型.建筑學報,2009.01

[2]傅筱.從二維走向三維的信息化建筑設計.世界建筑,2006.09

[3]卜一秋.以協同設計思維迎接三維設計時代.建筑創作,2006.06