空間鋼結(jié)構(gòu)APDL參數(shù)化計算與分析內(nèi)容簡介

近些年，在建筑設(shè)計領(lǐng)域，BIM、參數(shù)化設(shè)計、綠色建筑已然成為最潮流的關(guān)鍵詞。這些技術(shù)被用來解決項目設(shè)計中協(xié)同設(shè)計、異形體設(shè)計、建筑分析、可視化、精細(xì)化等二維設(shè)計中面臨的困難，并通過BIM體系將參數(shù)化設(shè)計、綠色建筑分析融為一體。

BIM帶來的高度協(xié)同化

太倉規(guī)劃館

太倉規(guī)劃館位于江蘇省蘇州市南郊新城的核心區(qū)，建筑外觀采用了可調(diào)節(jié)的空間菱形鋁板幕墻系統(tǒng)。遠(yuǎn)觀為致密的金屬鱗片，近視為凹凸效果明顯的空間三角形鋁板幕墻，并結(jié)合了“雙魚”的建筑造型。

淮安生態(tài)新城低碳體驗館

淮安生態(tài)新城低碳體驗館位于江蘇省淮安市生態(tài)新城山陽湖景區(qū)。項目建設(shè)將滿足低碳技術(shù)展示、淮安文化風(fēng)俗展示、山陽湖景區(qū)接待管理等需求。項目基地位于山陽湖北岸，圍繞“地形建筑”的原規(guī)劃概念展開，建筑造型長而低，與周邊自然環(huán)境緊密結(jié)合，達(dá)到設(shè)計和運(yùn)營三星級綠建標(biāo)準(zhǔn)。

太倉規(guī)劃館為合作項目，淮安生態(tài)新城低碳體驗館為原創(chuàng)項目，兩個項目從方案階段開始即進(jìn)行建筑信息模型（BIM）的搭建，并按綠色建筑分析的需求導(dǎo)出不同模型格式，在多種分析軟件里進(jìn)行項目的分析。這樣實(shí)現(xiàn)在BIM體系下對參數(shù)化設(shè)計、綠色分析在設(shè)計階段的整合運(yùn)用。

在BIM的體系下，參與項目的建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、綠建、景觀、幕墻、內(nèi)裝等專業(yè)都在同一個模型下進(jìn)行工作。

這樣的系統(tǒng)下，每件事情只需做一遍。比如：CAD設(shè)計出圖時，建筑的圖紙需要繪制結(jié)構(gòu)的梁、柱、板等結(jié)構(gòu)信息，而在BIM的協(xié)助體系下，建筑直接引用結(jié)構(gòu)專業(yè)的模型信息即可，無需重復(fù)繪制。

同樣，在原二維設(shè)計體系下，進(jìn)行綠色分析的模型需要綠建工程師獨(dú)立搭建，而在BIM體系下，綠建工程師可直接引用多專業(yè)的整合模型進(jìn)行分析應(yīng)用。這樣高度協(xié)同化的工作將帶來兩個巨大的好處：一是避免重復(fù)勞動，從而提高工作效率，縮短整體項目時間；二是每件事情都有專人負(fù)責(zé)，而且只做一次可以避免專業(yè)間交接出現(xiàn)的錯誤，從而極大地提高設(shè)計質(zhì)量。

參數(shù)化設(shè)計

參數(shù)化設(shè)計是目前新興的設(shè)計方法的抽象描述，它包括生成設(shè)計、算法幾何、關(guān)聯(lián)性模型等核心概念。很多當(dāng)代的建筑都面臨對建筑幾何進(jìn)行理性表述的難題。和大部分的“方盒子”形建筑相比，這些充滿創(chuàng)新的設(shè)計其形體往往非常復(fù)雜，涉及很多自由曲面的變化，僅僅借助于傳統(tǒng)的工作流程，很難高效準(zhǔn)確地完成設(shè)計圖紙。現(xiàn)在，借助新的數(shù)字設(shè)計平臺，可以對這些復(fù)雜的幾何變化進(jìn)行理性的分析和設(shè)定，包括從幾何學(xué)的角度對建筑的平面及三維空間生成進(jìn)行準(zhǔn)確的定義和呈現(xiàn)。

在太倉規(guī)劃館、淮安生態(tài)新城低碳體驗館項目中，參數(shù)化設(shè)計方法應(yīng)用在方案設(shè)計的各個階段，從定義建筑基本形體到建立高度關(guān)聯(lián)的復(fù)雜建筑表皮，借助參數(shù)化軟件建立邏輯模型，設(shè)計師可以定義項目的復(fù)雜幾何關(guān)系，這些都為后面延續(xù)的施工圖設(shè)計提供基礎(chǔ)模型及數(shù)據(jù)。

太倉規(guī)劃館項目雙魚形外表皮設(shè)計中，因為概念方案設(shè)計師僅提供了一個3DMAX的3D模型及一、二層樓層平面圖，沒有相應(yīng)的二維定位圖紙及外殼定位坐標(biāo)，采用普通的二維設(shè)計軟件無法實(shí)現(xiàn)外殼的空間定位及搭建，唯有運(yùn)用BIM技術(shù)才有可能完成方案深化及施工圖設(shè)計工作，并以此指導(dǎo)施工放樣與定位。

綠色設(shè)計分析

綠色建筑分析是綠色建筑設(shè)計中的重要一環(huán)，而當(dāng)前的建筑模擬軟件主要分為風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、能耗和聲環(huán)境等。如此多的軟件，其建模方式不一樣，工程師對于同一個項目要建立多個模型，浪費(fèi)了大量寶貴的時間。隨著軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在多種綠色分析軟件提供了多種兼容其它格式的接口。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為只建立一個模型同時提供給多種軟件進(jìn)行分析成為可能，從而大大減少工程師的工作量。

淮安生態(tài)新城低碳體驗館作為低碳技術(shù)的展示建筑，本身就需要達(dá)到國內(nèi)綠建最高要求的設(shè)計三星及運(yùn)營三星。方案設(shè)計引入主動及被動的綠色建筑設(shè)計手法，考慮朝向、采光、通風(fēng)、景觀等重要因素，將公共空間配于南面，非日照方向功能房間藏于景觀地形下，減少了冷風(fēng)滲透，消弭冬天不利的西北寒風(fēng)。同時，設(shè)置了多個采光井，盡可能地增加室內(nèi)的自然采光。

規(guī)劃要求的建筑長約250多米，通過初步模擬計算，條形建筑容易導(dǎo)致建筑周邊風(fēng)速的突變和局部死區(qū)，不利于形成良好的室外風(fēng)環(huán)境。如結(jié)合地形，對建筑形體進(jìn)行優(yōu)化，采用曲面形式，能改善室外行人區(qū)的空氣流場，提高了人員室外活動的舒適度。

太倉規(guī)劃館、淮安生態(tài)新城低碳體驗館的規(guī)劃設(shè)計及方案設(shè)計可以看出，通過BIM技術(shù)整合參數(shù)化及綠色分析應(yīng)用，可使建筑方案的創(chuàng)作獲得更大的發(fā)揮空間。參數(shù)化設(shè)計讓建筑師對各類項目都能找到理性化的表達(dá)，通過可視化的三維模型進(jìn)行全方位的研究。同時，在綠色分析應(yīng)用的基礎(chǔ)上，項目的節(jié)能、采光、通風(fēng)等功能性方面將獲得數(shù)據(jù)支撐及優(yōu)化方案，最終實(shí)現(xiàn)美學(xué)與功能的完美統(tǒng)一。