数字技术研究应用探索（下）
施工图及其深化设计阶段的数字技术应用
在施工图及其深化设计阶段实施数字化技术的主要目的是提高项目设计质量和效率，从而减少后续施工期间的商洽和返工，保障施工周期，节约项目资金。而参数化技术为几何控制系统的建构提供了灵活的控制途径，通过自动提取数据、预设参数、调试参数的方式建构参数模型、实现深化设计，在动态调整中稳定建筑系统理想的控制关系。
我们将通过案例来和大家分享数字技术在施工图及其深化设计阶段的关键应用点。
Part 3 施工图设计阶段数字技术应用
案例一：某规划馆
1
高质量信息模型构建
利用BIM及参数化技术，将各专业复杂异形模型整合到一起，形成建筑、结构、幕墙高度一致的高质量精确三维模型，实现不同平台、不同阶段的三维数据流动。
▲信息模型
2
局部复杂空间、构件参数化设计
利用参数化手段，实现异形钢结构的自动读取与构件生成。
▲钢结构参数化设计模型
▲钢结构BIM模型
3
曲面幕墙面板拟合与优化
利用平板拟合及优化技术，将复杂的直纹曲面分解为合适长度、大小与比例的单曲面及平板，并将面板类型控制在最小数量，从而降低建造难度，大大降低造价。
▲曲面平板拟合及翘曲度云图
▲优化曲面与原曲面的贴合度云图
4
复杂形体的精确定位
利用参数化技术，编制相关程序，将复杂倾斜屋面内外边线展开，实现复杂形体的精确数字化定位，利于各专业设计师、工程师在此基础上进行深化设计，为项目推进提供强有力技术支撑。
▲斜屋面自动展开程序
5
屋顶、墙身、楼板边界定位
利用参数化程序，结合屋面构造要求，实现屋顶、墙身、楼板定位，为建筑、结构、设备等各设计单位提供精准的空间边界。
▲柱顶标高定位
案例二：某文化体验中心
1
渐变面板划分开洞
通过曲面干扰线，调节表皮面板开洞的渐变韵律，保证划分面板开洞规整化的同时体现立面波动韵律。
▲渐变面板
▲立面开洞规格
▲效果图
2
曲面开洞方案对比
通过参数化手段控制曲面干扰开洞的方式，输出对比方案。
▲多方案对比
▲效果图
3
合理分割重构面板
通过重构曲面进行曲面分割，调整分割面板的规格、尺寸，从而保证面板边界合理交接，面板尺寸处于合理区间，降低造价（铝板标准尺寸1.2x2.4m，短边一般为1.2~1.5m）。
▲优化后犀牛模型
4
结构、表皮构造空间分析
通过对比结构表皮层间构造净距与实际构造要求，保证结构表皮的流畅性同时兼顾构造要求。
▲结构、表皮分析图
▲构造空间净空分析数据输出
▲效果图
案例三：云廊项目
1
数字编程实现异形复杂曲面重建
与板块快速、精确定位
结构经过优化设计后，反提资与原有建筑曲面有出入，因此需要根据结构线模重建曲面，并将40000多块太阳能板精确固定到特定曲面位置，太阳能板总尺寸为长595m，宽126m。
▲SAP2000钢结构线模
基于Grasshopper平台，利用数字技术，实现基于结构线模的曲面重建，以及太阳能板在复杂异形曲面的自动、精确定位。
▲C# & Python 曲面重构与板块自动、精确定位
2
参数化数据传导
利用参数化技术，实现Rhino与Revit数据的无缝对接。
▲ 参数化曲面模型重构
▲ 太阳能面板BIM模型
案例四：某大型景观构筑物
1
数字编程实现异形复杂曲面重构
与板块快速、精确定位
大型景观构筑物，经过结构优化后，形体与建筑（景观）设计师原有模型有出入，结构反提资后，建筑（景观）师需要对优化后的形体进行深化设计，如添加“花瓣”形构件。
利用数字编程技术，将深化后的“花瓣”细部根据优化后的形体精确放置在特定位置，方便决策和快速修改。
▲ 局部展示
案例五：某厂房改造项目
项目难点：
该项目幕墙设计单位已经将幕墙进行深化设计，鉴于幕墙曲面的复杂性，幕墙造价估算超出业主与设计预期，因此需要确定单块幕墙板块的翘曲度，并以此判定板块是否为双曲面或平板，从而精确估算造价。整个项目约30000余块，单靠手工拾取并且人工分析、标注已无法胜任，只有借助数字编程技术能够高效、快速的解决问题。
1
幕墙表皮优化的核心工作在于利用计算机编程技术，尽可能的优化幕墙表皮，降低单曲面、双曲面嵌板在幕墙单元中所占的比例，并尽可能地标准化幕墙单元构件，从而降低工程造价。
本项目利用数字编程技术，实现幕墙板块翘曲度分析，将其自动归类，并将分析结果自动输出至excel表格，同时对犀牛模型中每一块板块进行自动编号。从而实现幕墙面板平板、双曲面板的自动分析与归类。为造价估算提供坚实依据。
▲ 自定义编程自动分析
2
通过编程技术，实现幕墙翘曲度分析、归类和自动编号，品红色部分为双曲面板，褐色部分为平板。
▲品红色标注为双曲面板
▲ 褐色标注为平板
3
通过数字技术对幕墙进行深化设计之后，利用编程技术，实现幕墙翘曲度分析、归类和自动编号，图示褐色部分为平板，红色部分为双曲面板。通过程序计算曲面翘曲度，并进行自动归类、导出成表格，进行成果输出。
▲ 板块自动编号
▲ 幕墙深化设计模型及局部展示
Part 4 施工深化设计阶段数字技术应用
案例一：某shopping mall
项目难点
1.接入模型包含大量碎面，给数据处理带来难度；
2.每个取样点处上下曲面所得截面线为变斜率曲线，无法获得特定值夹角；
3.曲面为空间异形，收口处上下曲面夹角非定值，无法实现手工定位放样；
4.上下曲面沿建筑变化剧烈，夹角动态变化，无法手工定位。
▲ 项目应用点
1
通过参数化方式实现灯槽与水槽的找形和空间定位。通过可参的模型建立，实现设计模型深化设计与修改快速响应，导出的模型误差可控，直接送达工厂加工生产。
▲普通水槽横剖节点
▲ 灯槽模型
2
通过研究模型的几何关系，寻求解决双曲面圆角顺接问题的途径。解决方案为编写程序重建上下曲面，应用遗传算法，经过多次迭代优化，最终得到与上下双曲面误差最小的截面圆，并放样生成圆管。
▲ 曲面重建
▲ 圆管定位生成
▲ 遗传算法模块
▲ 精确化过程
3
圆管与曲面间的误差可即时从模型取得并可视化地展现出来，可以精确地控制误差，得到可量化的评估结果。
▲误差数据可视化
4
运用参数化技术划分并展平面板，将各个面板编号，取得面板边长、面积、面板各个角点的空间坐标等数据，并以表格方式导出，便于与后续生产施工快速精确地无缝衔接。
▲ 自动编号
▲面板边长自动标注
编辑丨 小郑 小悦 小盛
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