1、112天津國際郵輪母港客運大廈項目位于天津港東疆港區一片新的尚未開發的人工填海區。設計構思是以一種強烈對比的方式,在充滿機械化與工業化味道的天津港港區中植入一種自然化的形態,并且與郵輪的浪漫休閑氣息相呼應。經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點,用以寓意天津港將成為“新海上摘 要關鍵詞回顧了天津國際郵輪母港客運大廈設計中使用參數化及BIM設計軟件的過程,介紹了在傳統的CAD設計方式遇到瓶頸后,如何通過運用三維參數化設計軟件與BIM平臺對復雜項目設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,并對全新的設計方式進行了展望。CAD

2、RHINO BIM REVIT 復雜項目 設計天津國際郵輪母港客運大廈參數化設計及BIM應用回顧Review on Utilization of Parametric Design and BIM in Home Port Passenger Building, Tianjin International Cruise絲綢之路”的起點。然而這樣的設計理念,要想興奮地向業主敘述很容易,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把這一理念準確地落地成為切實的可操作的設計方案及圖紙,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。因為這樣的理念的實現受

3、限于傳統的設計方式與工具 113(比如CAD,如果不利用參數化軟件與BIM平臺,可能這個項目所有的設計構思都將變為一紙空談。1 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。仔細觀察還會發現,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各方向都會發生擺動與扭曲,形成一種非常不確定的動態形式,充滿了對自然力(重力、風力等的表現與回應,也正是這種形式吸引我們去接受挑戰,我們相信這樣的形式一定能夠獲得審美價值,也希望設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

4、作為之后工作的基礎,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,當然還有3DMAX,限于其以網格曲面為基礎的建模方式,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,很難滿足后續深化設計和各專業協同配合要求。幸運的是,我們及時了解和引入了參數化設計軟件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的、大致平行的平面控制線來界定出

5、整個形式的基本趨勢,然后再根據垂直方向上的功能需求將這些控制線上升到一定高度,在需要出現形體3D交錯與變化的地方對結構線進行調整,同時按照之前總結出的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構線,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構線游走扭轉的感覺能非常好地表現與回應結構線所蘊涵的力量,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如出一轍。2 形式的控制“海浪”與“絲綢”形式具有很強的“動態”性,也就是說最后確定的形式結果是從一系列 “動態

6、”演變的過程中瞬間凝固出的一個片段,因此形體模型應該具有“動態”演變能力。同時建筑的功能需求往往也伴隨著整個設計過程不斷調整,同樣也要求形體模型必須具有“動態”演變能力,而這也是產生參數化設計概念的基礎通過參數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構控制線條設定為歷史關聯,再將結構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,形式便可以發生連 114場地全景模型管線綜合結構模型室內BIM中的結構模型與管線模型115續變化,當達到預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。當然,現在看來這種

7、在RHINO中的純手工調節是一種低效的做法(被戲稱為“人肉參數化”,如果結合GRASSHOPPER參數化設計插件,可以獲得更好、更平滑的形式。3 復雜形式的設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。鑒于前期的經驗,使用三維技術手段是項目組的共識,但是業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,相互關聯,共同協作完成了這一挑戰。首先利用RHINO繼續扮演找型的重要角色,控制整個建筑的形態,還幫助結構專業建立單線模型,為REVIT提供形式模型(REVIT 并不具備復

8、雜的曲面建模能力,當然同時也接受REVIT的反饋意見對模型進行調整。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計,并為生產施工廠商提供定位圖及各種所需的參數表。其次使用BIM平臺的REVIT軟件,對RHINO導出的建筑造型實現各專業的設計深化。在BIM模型中會發現各專業在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出了三維設計強大的優勢。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

9、而易舉地讓設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導出的剖面圖與立面圖上,使用CAD作為主力繪圖平臺,產生用于交付和建造的二維圖紙。剛開始的時候在CAD平臺中側重于平面功能的梳理與組織,解決技術規范問題,并繪制各種大樣。隨著項目的不斷深入,不少原先習慣CAD平臺的專業設計師很快發現了BIM平臺的優勢,于是將越來越多的設計元素在BIM平臺上推敲和調整,使得CAD漸漸淪為一個純粹的繪圖軟件。4 回顧、總結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,對于復雜造型項目的深化設計可以說是一個突破,使

10、得復雜形體以及由此產生的復雜系統的控制力與調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揮出軟件的全部優勢和特點,但通過對這些軟件自身特點的了解并結合項目的實際情況,我們很好地找到了這些軟件相互組合協同完成大型復雜項目的規律。整個過程對于傳統的純CAD的工作平臺和設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困難,從而導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深化設計圖紙中,就會導致一些設計調整在

11、BIM模型和CAD圖紙之間出現脫節。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用,同時希望整個建筑設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計信息處理平臺,并以其為中心,直接會聚各專業及其他工具的信息進行綜合處理,信息反饋路徑不再重復交叉,所有設計部件被同一個平臺聯系起來,且具有聯動關系,使信息反饋得到有效保證,最后直接利用BIM輸出設計成果,甚至直接在施工過程中發揮其項目管理的能力。當然對于我們這些設計師來說,也應以更加踏實的心態,認識到傳統設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