参数化立面太复杂?JZFZ参数化辅助设计全过程解析来了!
阅读:5949 2021-12-03

随着社会的发展,建筑材料和营造技术取得了极大的进步,使得人们对建筑的需求从原始的功能需求过渡到审美需求上。审美需求极大地激发了建筑师的设计灵感,使得当前城市涌现出许多有别于传统建筑形式的异形建筑,其复杂的建筑造型在给我们带来美的享受的同时,也给建筑行业带来了新的设计思潮和技术革新,相关的生产方式和生产工具也有了极大的更新。参数化设计便是其中之一,相关工具也是琳琅满目——如Pro/Engineer,UGNX,CATIA和Solidworks等等,而基于Rhino平台的Grasshopper(简称GH)则是建筑设计师们的热门之选。


然而对于大部分建筑从业者来说,参数化工具仅限于用来生成异形的曲面与复杂的表皮形式,但在后期深化环节却束手无策,以至于经常出现前期设计酷炫而后期配合却无法跟进,亦或是造价过高客户无法接受的尴尬局面。本文就基于一个落地公建项目的立面设计与优化,探讨参数化在项目后期中的具体运用与解决问题的方法。希望能为大家在未来的工作中起到抛砖引玉的作用。


640.gif

PARAMETRIC DESIGN  

GRASSHOPPER丨ALUMINUM PLATE丨RHOMBUS


项目位于眉山天府新区,是一个以海洋为主题的主题性游乐馆,建筑立面由4356块菱形折叠式铝板单元(以下简称铝板单元)组成,通过GH精确控制每个铝板单元的起翘高度,以达到整体呈现海浪起伏的视觉效果,同时也使整个立面更具雕塑感。

在设计过程中,业主与我方都高度重视幕墙表皮的曲面优化,由于该项目中的块铝板单元尺寸各异,产生的模块数量众多,如果不对立面进行优化,那么对成本造价以及生产周期等诸多环节都非常不利。因此业主希望我们能提供合理的解决方案,在满足视觉效果的前提下,尽可能多的减少模块数量。

640.webp.jpg

项目效果图

项目的外立面表皮由两部分组成,分别菱形网格状龙骨,以及置于其上的铝板单元,其中铝板单元的两边与龙骨两边共线以用于铝板单元的固定安装,而另外两边则不同程度的悬空用于形成图案效果。组成网格状龙骨的两个基本元素为:边长以及内角,而组成铝板单元的三个基本元素为:边长,内角,以及折叠角。

640.webp (1).jpg
▲项目立面构成基本单元

640.webp (2).jpg

▲网格内角δ,起翘角γ与铝板单元内角α,折叠角β的三角函数关系

我们基于上述的铝板单元的三元素,运用GH对本项目的模块进行数量统计与归类,计算出该立面在原始状态未经优化的情况下,共计922种模块。通过分色图可以非常直观的看到不同模块在立面上的分布情况。

640.webp (3).jpg
▲优化前922种模块分布(相同颜色为一种模块)

922种模块对于此项目立面造型来讲,数量过多,不利于造价以及施工。经过分析不难发现,模块数量众多的原因是:立面造型两段起翘,引起厚度大小发生变化(图4),导致了在该形体上划分出的网格龙骨边长以及内角大小各异,进而产生了多种模块。
640.webp (4).jpg
▲厚度变化尺寸分布

640.webp (5).jpg
优化前网格龙骨边长尺寸分布

640.webp (6).jpg
优化前网格龙骨内角值分布

由于本案中立面形体的特殊性,我们以控制变量法的方式,分别对网格龙骨边长以及内角进行优化统一,希望以此减少变量,方便后面的模数控制。

640 (1).gif
▲网格龙骨边长优化过程

640 (2).gif
网格龙骨内角优化过程

通过GH我们实现了相应的优化结果,并分别得到了相关模块数据——优化统一边长后,产生了181种模块;优化统一内角后,产生了831种模块

640.webp (7).jpg
▲优化前后模块分布(相同颜色为一种模块)

基于上述对边长及内角的优化,我们将两种优化方式结合,最终通过重组和整合,将总模块数量控制在了10,15,24以及32种这四种组合中。

640.webp (8).jpg
▲优化后的4种模块组合以及相关模块参数

在上述4种模块组合中,综合视觉效果,成本造价,生产周期等多种因素,客户最终选定了24种模块作为优化方案,既满足整理的立面渐变效果,又满客户成本要求。

640.webp (9).jpg

▲多模块组合效果对比

从最开始的922种模块下降到最终的24种模块,从最开始的预估750万成本减少到最后的204万总造价,我们通过不断的失败与尝试,完成了整个立面表皮的优化工作。其间任一环节都需要大量的数据计算以及分析比对,正是通过GH平台,我们实现了传统软件很难或根本无法实现的工作,对多达4356个铝板单元实现了精确的控制以及与后期团队的施工配合。同时结合我们团队在工作中研发的数据可视化插件,将枯燥繁琐的数据以图像的方式呈现给客户,起到了很好的展示与沟通的作用,也为项目的推进带来了诸多便利。

640.webp (10).jpg
▲龙骨定位点可视化展示

640.webp (11).jpg
▲龙骨杆件数据可视化展示

纵观本案外立面的整个优化过程,我们不难看出,GH绝不止是传统认知中“做表皮,玩形式”的神器,更是参数处理,数据把控的利器。只要大家能多用“参数化”的方式去思考,探索与研究,那么工作中遇到的很多难题都能迎刃而解。

640.webp (12).jpg

640.webp (13).jpg

▲项目效果图



未来,我们也将陆续与大家分享交流GH在建筑设计乃至其它领域中的应用,共同探索,发掘其巨大潜能。



ARCHINA 所有平台上发布的项目、招聘、资讯等内容,部分由第三方提供或系统自动收录。资料版权属于第三方,若信息不实或涉及版权问题,需要版权方和第三方沟通,ARCHINA 将配合对接,并在确认无误后删除涉及版权问题的信息,相应的法律责任均由资料提供方承担。
推荐阅读  
9月5日,2023中国国际数字经济博览会首届全国企业数字化应用生态大会在石家庄举行。大会揭晓了2023全国企业数字化应用十大典型场景、十佳解决方案,北京城建设计发展集团(UCD)旗下北京城建交通设计研究院,自主研发的“城市仿真”数字孪生底座平台,入选全国企业数字化应用十佳解决方案。
2023-09-11北京城建设计发展集团 UCD 数字化 科技  阅读:2641
近日,由团中央、人力资源社会保障部联合举办的第十七届“振兴杯”全国青年职业技能大赛(职工组)——“中核杯”创新创效竞赛全国决赛获奖名单公布,重庆共17家单位19个项目在比赛中获奖。其中,重庆市设计院数字化发展研究院BIM智能审查团队《BIM智能审查》项目荣获技术革新类优胜奖。
2023-06-06重庆市设计院 数字化 建筑科技 BIM  阅读:2606
11月1日下午,北方设计联盟数字设计专业委员会(以下简称“专委会”)成立大会在天津市建筑设计研究院有限公司召开。北方设计联盟常务副理事长、天津建院副总经理王一心,天津市勘察设计协会秘书长、天津市BIM技术创新联盟理事长王修武,天津市河西区陈塘管委会副主任晏雁,北方设计联盟秘书处主任张琳出席会议。
2022-11-05天津市建筑设计院TADI 专委会 成立 科技  阅读:5534
广东佛山2022年10月26日 /美通社/ -- 当下,数字孪生已成为热门话题,且已纳入国家发展战略体系。2021年底,国家"十四五"规划纲要提出要加强人工智能、数字孪生等关键前沿领域的战略研究布局和技术融通创新,稳步推进城市数据资源体系和数据大脑建设。
2022-11-01美的楼宇科技 地产科技 数字化  阅读:3731


评论


请 [登录] 后评论

资讯概况