三维设计技术在合肥滨湖国际会展中心项目中的应用

何学山 李 靓

(上海建筑设计研究院有限公司,上海 200041)

1 前言

在计算机辅助制图(CAD)软件中,欧特克公司的 AutoCAD无疑是我们最常用的工具,并且在全世界也得到了最广泛的应用。然而 AutoCAD的设计模式仍然停留在二维阶段。作为实体客观存在和表现形式的三维设计显然是一种更好的设计表达方式。利用三维设计,可以更好地表达构件的空间关系,利用三维模型也能很方便地剖切出所需的平面或剖面图。为了实现三维设计,在 AutoCAD的 2006版本中也开始集成了三维建模,但从本质上来讲,它仍然是一个二维 CAD软件。随着计算机技术的飞速发展和建筑信息模型的提出,给三维设计软件的发展应用提供了足够的技术保障和广阔的前景。计算机三维绘图设计必定是未来的发展方向。

图1 合肥滨湖国际会展中心鸟瞰图

图2 登录大厅外观效果图

2 三维技术在建筑设计中的应用

结合实际工程“合肥滨湖国际会展中心”项目谈谈该软件在实际工程方面的辅助作用。

2.1 项目特点

“合肥滨湖国际会展中心”项目设计时间紧、任务重,其中登录大厅为该项目的标志性核心建筑。因此我们将登录大厅设计为具有流动性的造型,使其从该基地规整的建筑群中脱颖而出,也正因其造型上的突破,从而使建筑设计深化工作难度大大增加。

若用传统的设计方法较难在较短时间内满足业主的要求,怎样高质高效的完成设计变得更为迫切。一味的延长工作时间增大工作强度固然可以起到一定的作用,但要彻底解决问题,只有使用先进的技术才是提高生产效率的最好方法。

三维设计技术便是可以有效提高工作效率的方法,它工作的标准是“what you see is what you get”,基于 BIM技术众多的优势,我们试图尝试这样一个全新的生产工具。

2.2 方案阶段 BIM技术的辅助深化作用:

2.2.1 数据定量化

方案初期我们采用犀牛软件完成了建筑主体的三维模型,在方案深化阶段我们将其导入 Revit Architecture,因为在这里可以实现建筑模型的综合平台,因此建筑造型形成的空间曲面上任意一点都具有属性以及信息,我们可以轻松得知任意点的坐标,以及任意构件的尺寸,还可以将相关的性能分析进行统一处理。在这个阶段我们可以通过该软件,将建筑尺寸定量化、精确化、工程化。建筑是介于理性与感性之间的艺术品,此时我们完成从感性上升到理性这一过程的转变,建筑方案不再是浮于纸面的图画,随着一个个基点被定位、被整合,三位建筑模型转变为建筑信息模型,这个变化使得我们的设计更加接近最初的创作意图,更接近实际工程需要。通过三维设计技术使得这个变化过程花费的时间和精力大大减少,工作效率大大提高。

2.2.2 三维设计

使用三维设计软件的最大特点在于,这里没有画图的概念,而是一个三维建筑实体完整的筑造过程。在 Revit Architecture软件中创建的三维相机视图及传统的二维图纸相结合的工作视窗,展现给我们一个三维虚拟的空间,我们的每一步深化或者修改都是直观的。因为该软件可以让我们将主要精力放在建筑设计上,而无需担心那些图纸绘制或表达方面的琐碎问题,也可以更精确地表达我们在项目中的设计意图和项目未来的样子。在设计中还可以随时用摄像机查看每个部分的三维效果,可更加直观地判断出空间的尺度是否人性化,构件的尺寸是否合理。整个设计的过程不再是枯燥的画线和繁琐的校对,而是时时关注和改进项目整体的设计效果,使建筑绘图工作成为了搭积木似的愉快工作。

当然了，在其他地方，我都弹到过让我印象深刻的汉堡施坦威，但总的来说，纽约琴的声音特质更符合我的审美，更多场合，我倾向使用纽约施坦威演奏。

图3 通过三维 BIM软件导出结构模型

图4 登录大厅剖面图

2.3 施工图阶段三维设计技术强有力的支持:

2.3.1 图纸的表达

在施工图阶段,建筑师所做的工作大部分要靠图纸来表现。三维设计技术的运用大大节省了完成项目所需的时间和精力。例如:登录大厅每层平面的轮廓都是变化的,并且无简单直观的规律可循,如果按照传统平面图的画法将很难准确定位各层平面的轮廓,即使按照一定的收分比例求得轮廓范围,也不能保证在三维实体空间中曲面的连贯性,以及立面不同分段之间的比例关系。然而通过三维技术,我们得以在三维空间中深化建筑模型,完善形态,从而各层平面的轮廓便会随着对模型不同标高横向剖切而自动生成。因此本项目的主要平、立剖面图均由对模型的剖切自动生成,画图本身便不再是工作的重点与难点了。

2.3.2 关联修改

在施工图阶段,图纸的修改一直是个繁杂易错的工作,对任何一个位置的错误校正,对其所在平面,相邻平面,以及立面、剖面,甚至是大样、节点都会产生相关影响。我们经常会因为漏掉某些关联修改而产生有这样那样细微错误的图纸,就算所有图纸的修改没被遗漏,也往往会在校对,检查中耗费掉大量时间和精力。通过运用三维设计技术,我们在模型中对建筑任何一个部位所做的修改,软件都会在第一时间将相关信息反馈到各个相关的自动生成的成果图纸中。而且平、立、剖面完全相互关联,每个构件只需要绘制或修改一次,避免了重复作业。甚至各种放大图都永远是更新过的、是精确的,因为参数化的变更引擎会自动维持它们的关联,完全无须操心。这是我们初次感受三维设计技术最为实用的功能之一。

2.3.3 图纸管理

借助 BIM技术,我们可以更轻松地管理图纸集,这表示可以修改立面、平面等的比例,而无须涉及复杂的图层管理,参数化的变更引擎能够自动协调模型视图、工程图纸、明细表、剖面图、平面图等的变更。

2.3.4 数据统计

2.4 与其他专业的协同配合

2.4.1 与结构专业的合作

将结构迈达斯计算模型,导入 Revit Architecture中,输入相对应的结构构件的截面尺寸,结构构件将自动生成。将结构模型与建筑模型结合在一起,Revit会自动检测出结构与建筑之间是否发生碰撞,这样的检测使得一些原来只有在施工中才会发现的问题提前暴露出来,也使我们的设计更具有前瞻性、准确性。

在本项目中,结构模型与建筑模型结合带给我们另一好处则是:大大缩减了我们对剖面图纸的绘制工作。登录大厅采用空间网架结构,屋面钢网架体系错综复杂,运用传统的方法想要捕捉到这些网架的形态几乎是不可能的,而在通过三维技术自动生成的剖面中,结构、建筑的关系清晰可见,真实精确。

2.4.2 与设备专业的配合

由于时间紧迫,在这个项目中我们对与其他专业的配合这方面的工作开展较少。然而最大的收益就在于使用了管线碰撞检测功能。与前面阐述的结构专业碰撞检测一样,对综合管线的检测能提前解决施工中才会发现的问题,使我们的工作变得更为科学、准确,也使后续施工配合环节的工作更为轻松顺利。

2.4.3 与幕墙屋面公司的配合

综合了各种信息的三维模型让我们对幕墙公司提资变得更为直观、准确。尤其在屋面的设计中,Revit可以自动生成汇水面积分析图,并计算出排水坡度等等。

2.4.4 与室内设计专业的配合

室内设计在现有的信息模型上可以直观地了解到建筑室内空间环境,也可以准确的测量出室内空间、构件的尺寸。由于提交资料的明晰,精确,有效减少了交接资料时的交流时间。

3 总结

由于此次是我们首次将三维设计技术应用于实际项目之中,可谓从零开始,加之设计周期较为紧张等因素,模型深化程度有限,无法完整体验到三维设计中的各项功能。由于族库建立有赖于长期的积累,因此目前阶段我们采用三维模型与二维AutoCAD相结合的方式展开设计,在二维图纸成果中用 AutoCAD来弥补三维模型的不足,无形中增加了设计人员在出图环节的工作量。

同时,我们在使用中也发现,Revit软件的成果文件与其他绘图软件的兼容性上也存在一定的问题,这对后续的配合、深化设计等都造成了一定的局限性。例如本项目的施工图完善希望采用其他绘图软件,在将 Revit图纸导入 CAD时,就造成了部分关键线条的缺失或错位。

另外,对于类似本项目这样的特别复杂体型的建筑设计来说,在林林总总的三维设计软件中,Revit软件是否是最佳的选择,还有待进一步验证。但我们相信,三维技术是建筑设计业的一种全新工作方式,它的使用和推广将是一个不断积累不断成熟的过程,代表了当今设计工作的发展方向,相信必然会得到越来越多设计机构和设计人员的认可。愿更多的同行能和我们一起积极主动学习这一先进的设计工具和表达方法,逐渐摆脱传统设计制图模式的束缚,开创三维设计的新天地。

[1]傅筱.建筑信息模型带来的设计思维和方法的转型.建筑学报,2009.01

[2]傅筱.从二维走向三维的信息化建筑设计.世界建筑,2006.09

[3]卜一秋.以协同设计思维迎接三维设计时代.建筑创作,2006.06