参数化设计论文

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1、参数化实现”设计的一个建筑实例——杭州奥体中心体育游泳馆【摘要】：杭州奥体中心体育游泳馆一座集合了体育馆、游泳馆、商业设施和停车设施等复杂内容的庞大综合体建筑，分为上下两个部分，下部是一个形式低调的大平台，设计者借助参数化手段应用了一系列逻辑强烈的数学方式对网壳主体和各子体加以描述并确定其形态，对网壳结构和内外表面进行有效划分和组织，对空间构件进行定位，对围护结构构造和内外节点进行设计和控制，并且从实际加工角度对构件进行了逐次优化，最终完成了这一作品。【关键词】：BIM，参数化设计，造型设计，单元

2、设计引言：杭州奥体中心体育游泳馆(以下简称“体育游泳馆”)位于杭州奥体博览中心内北侧，北临钱塘江，西临七甲河，是一座集合了体育馆、游泳馆、商业设施和停车设施等复杂内容的庞大综合体建筑，总建筑面积近40万平米。建筑形态分为上下两个部分，下部是一个形式低调的大平台，内部包含了以商业设施和地下停车为主的功能空间，平台上部放置了一个形态生动的巨大的非线性曲面，把体育馆、游泳馆两个最主要的功能空间覆盖其中。这一非线性曲面通过长短轴连续变化的一系列剖面椭圆连缀放样而成，曲面内的支撑结构和曲面外表皮分块相互对应

3、，保持了内外一致，分格体系呈菱形网格状分布，使曲面成为巨大的网壳体。由于这一形态从造型到构造用传统手段难以完成设计、优化和输出，因此设计者从方案阶段引入了参数化手段直至施工图设计结束。借助参数化手段，设计者应用了一系列逻辑强烈的数学方式对网壳主体和各子体加以描述并确定其形态，对网壳结构和内外表面进行有效划分和组织，对空间构件进行定位，对围护结构构造和内外节点进行设计和控制，并且从实际加工角度对构件进行了逐次优化。同时，还在建筑内部进行了BIM设计，使上部网壳围护结构的构造、空间结构、内外幕墙、雨水

4、、采光、通风等系统等与下部功能对应的各系统全部虚拟搭建起来，并进行了三维的校核和调整。按照奥体中心总体规划中的宏观空间设想，体育游泳馆将使用一个空间曲线的形态，把体育、游泳两座大型运动场馆组织在一个建筑体型中。方案设计开始于2009年初，在设计前期，建筑师曾对两馆组合各种可能进行了造型比选，逐渐在头脑中形成了最终形态的雏形，同时形成了对造型逻辑的认识。而后，在造型中引入了参数化设计的手段，对前期设想的造型进行了逻辑推导、调整、定位，进而进行了从整体到各组成部件的设计、定位、优化以及内外空间的BIM

5、过程，从而完成了工程设计。这一过程表明：在该场馆进行参数化手段设计之前，建筑的主要特征和轮廓已存在于建筑师的脑海中，参数化只作为工具，用来搭建了一个可实现建筑师预先构思的建筑形式的数字化平台。这一过程决定了该设计属于一个“参数化实现”的实例，而非一个用参数化创造出的超越建筑师经验和人脑想象力的建筑结果的“参数化主导”的实例。设计区域1.通过参数化编程进行造型的区域2.BIM的区域设计周期和应用软件2009年初:奥体中心总图规划——确定体育游泳馆采用两馆连接方式 Microstation/Rhino

6、+3DSMAX2009年6月:体育游泳馆方案设计——确定了体育游泳馆的规模、功能。初步确定了形态和生成方式 Rhino+3DSMAX2009年6月—2010年3月:体育游泳馆初步设计GC+Rhino+Catia2010年8月—2011年2月:体育游泳馆施工图设计Rhino/Rhinoscript/Grasshopper+Catia各软件分工和使用阶段如下：平面工作由Microstation完成。方案时期的基础形态由Rhino生成，3DSMAX进行细节加工；初步设计时期引入GC对造型进行参数化，特殊

7、部位使用Rhino生成，Catia进行综合并输出；施工图阶段由GC转移至Rhino平台，并采用Rhinoscript+Grasshopper实现从总体造型到特殊部位全过程的参数化，Catia进行整合、细化和BIM，并在Catia中实现输出。参数化设计步骤建筑师初始设想的造型是由三个部分连缀起来的平滑空间曲面，体育馆游泳馆两个主空间的巨大屋盖位于两端，他们由位于中间的连接体平滑连接成一体。造型时先平面后剖面产生了满足场馆功能尺度的基础曲面，接下来加入了檐廊入口、南北入口、中部斗形体等特殊造型，完成了

8、可满足建筑的全部功能需求的基础造型。以上步骤全部由参数化通过逻辑编程达成。接下来的参数化设计内容向两个方向发展，其一为建筑外表皮幕墙设计，其二为内部结构和防水布置等建造和构造问题的设计。外表皮和内部结构的布置借助参数化达到了逻辑上的内外统一。这两个深化方向都分别包括了面向构思的“实现设计”和面向建造的“优化设计”两个过程。完成这两个方向后，参数化设计即接近完成，仅余下设计输出和BIM反馈后个别的调整。以上几个生成顺序和构造层次的分布情况，见图示：参数化设计的具体步骤如下，每一步骤包