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BIM在体育建筑设计中的应用

查看: 11120| 评论: 0| 发布者: bimuser |来自: 同济大学建筑与城规学院

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简介:通过建立建筑信息模型,使建筑结构可以在虚拟时间进行分析,达到最合理的结构形式,建立了整套理性的标准对体育建筑进行整体分析。
1 BIM技术与体育建筑设计
 
  1.1 参数化设计——体育建筑BIM设计的基础
 
  在BIM概念还没有像今天这样被广泛认知的时候,参数化就被作为是一种提高设计效率、实现对复杂的异形建筑可控化,以及制作模数化分割曲面的技术手段。体育场馆的外部造型以及建筑表皮的设计主要使用参数化工具进行设计。通过建立建筑信息模型,使建筑结构可以在虚拟时间进行分析,达到最合理的结构形式,实现对体育建筑表皮材质数量和大小的确定。参数化改变了传统体育建筑的设计方法,同时也提高了其建筑设计的精确性,缩短了设计周期。
 
  1.2 BIM与体育建筑智能化
 
  体育建筑向智能建筑发展需要依赖BIM技术才能实现。一般认为,“智能”是指个体对客观事物进行合理分析,判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。智能地对客观事物进行合理分析,代表在建筑设计初期,通过对参数模型的分析来制定合理的建筑形式以及符合体育建筑设计标准的空间形态。在建筑运行阶段,智能代表可以客观合理地对建筑生命周期进行评估。BIM技术产生的新的设计方法摆脱了传统只对体育建筑进行形态设计,改变了数据分析依托感官设计的方式,建立了整套理性的标准对体育建筑进行整体分析。
 
  2 案例分析
 
  2.1 Avia体育场馆设计——参数化设计在BIM技术中的应用
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  Avia体育场建成于2010年,可容纳50000人,由擅长体育建筑设计的Populous(前身HOKSport公司)完成,是第一座完全依靠参数化设计手段完成的体育场馆。整个设计希望成为当地的标志性建筑,同时建筑本身又要与周边环境相融合。所以,设计采用一个自由的曲线形态,应用Bentley公司的GenerativeComponents(GC)软件进行设计,采用多方案比较方法获得对周边环境遮挡最少的形体。此外,采用透明材料的表皮,以获得更多的阳光,使得建筑本身能够更好地融合于周边环境。设计试图将屋顶结构和建筑立面组成一个完整的形体,并包裹在主体结构外面,打破传统体育场馆屋面结构与外立面分离的设计方法。整个设计方案建立的过程是,首先在Rhino建立3D模型,利用3D模型快速建立形体并获得最适合的平面形态。一旦这个形式得到认可,就会在GenerativeComponents(GC)里面建立一个基本模型,再通过在Rhino中得到的数据导入生成GC的脚本,并由此脚本生成新的模型。而在GC中生成的模型具有很强的可修改性,由结构工程师进行优化,并将结构设计数据导入模型。
 
  这样在同一个模型中,建筑师负责表皮和建筑形态的设计,而结构工程师则在这个模型上面对结构构件尺寸和位置进行调整。这时所有参数的调整、模型的信息都存储在一个Excel表格里。结构工程师只需要将调整好的数据输入,建筑师所使用的模型就会及时得到更新。同时,幕墙顾问公司和建筑师通过统一的建筑模型进行研究,分析实际建造中有关幕墙板材尺寸的问题,并在SolidWork中以原模型的结构中心线作为基础,建立更为细致的幕墙节点模型,并再次对幕墙设计进行优化。正是通过对参数模型的分析,计算出体育场幕墙最小厚度不是设计时选择的8mm厚的聚碳酸酯板,而可以采用3mm厚的聚碳酸酯板代替,这样整体屋顶材料的质量可以从200t减少到80t,从而使材料的造价成本降低到原来的60%左右。通过应用参数化设计以及BIM技术,Avia体育场项目最终在人力、材料上节约了大概350万美金。
 
  此外,通过建立BIM模型,还可以对Avia体育场进行能源分析,进而实现节能、建设环境友好型体育场馆的设计目标。对于分工明确的国外事务所来说,通过参数信息化模型可以更好促进跨公司间的合作,这也是BIM技术加快设计、协调合作的一个原因。在整个模型的设计过程中,建筑师起到统领整个设计过程的作用。建成的建筑信息模型除了具备整个建筑的全部信息,在施工阶段有关建筑立面板材加工和定位都可以在此信息模型中进行修改,大大节约了现场加工的人力与物力成本。

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