園林景觀設(shè)計BIM的應(yīng)用分析

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摘要：bim技術(shù)能使景觀建筑設(shè)計師在三維平臺中進行曲面等復(fù)雜形態(tài)的構(gòu)建創(chuàng)作和優(yōu)化對比，并應(yīng)用BIM多角度可見的特點對其空間關(guān)系、尺度關(guān)系和建造方法與施工工序相結(jié)合進行驗證。以蘇州華為項目為例，通過協(xié)同平臺進行多人團隊設(shè)計實踐驗證BIM技術(shù)對景觀建筑整體構(gòu)建和高精度控制的實際意義，并對BIM技術(shù)景觀設(shè)計中的應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：BIM；景觀設(shè)計；可視化；協(xié)同平臺

目前大多數(shù)設(shè)計院還是以二維設(shè)計為主，只有少數(shù)大型綜合設(shè)計院在重大項目中應(yīng)用BIM做建筑景觀設(shè)計并與施工配合。在園林景觀專業(yè)對BIM應(yīng)用則更少。本文以華為蘇州企業(yè)業(yè)務(wù)項目（DK20110310地塊）景觀設(shè)計為例，簡述BIM在景觀設(shè)計中的實際應(yīng)用，探討B(tài)IM在景觀設(shè)計中的推廣應(yīng)用。該地塊位于江蘇省蘇州市，新華路、新慶路、新城東路、縱四河東側(cè)，吳淞江西側(cè)，總用地面積43.250hm2，景觀總面積31.263hm2（其中綠地面積19.450hm2，鋪裝面積11.100hm2，擋土墻、圍墻面積0.483hm2，園區(qū)景觀湖水面積0.230hm2）。該項目獨特的設(shè)計構(gòu)思帶來復(fù)雜的多層空間形態(tài)，因此設(shè)計團隊自項目伊始就確定應(yīng)用BIM技術(shù)，即構(gòu)建完整的BIM三維模型并制定了相應(yīng)的策略?；贐IM是數(shù)字信息技術(shù)的綜合運用，設(shè)計團隊將企業(yè)園區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)、水電各專業(yè)、生態(tài)過程、基礎(chǔ)設(shè)施和園區(qū)內(nèi)員工業(yè)余生活需求相結(jié)合，構(gòu)建有機、流動性、更契合實際的立體多層次景觀形態(tài)；同時，通過設(shè)計方法的多元化和施工建造技術(shù)的更新突破，使高精度的多維曲線和曲面造型在本項目中得以實現(xiàn)。

1場地及建筑性能模擬分析

協(xié)同工作平臺包括軟件環(huán)境、文件系統(tǒng)、幾何控制系統(tǒng)、模型標準、成圖文件等，以保證不同專業(yè)、景觀設(shè)計人員之間的信息更新與共享更及時，從而大幅提升信息傳輸和替換效率。本工程平臺的中心主要是幾何控制系統(tǒng)，一方面是因為軟件具有管理大地坐標系統(tǒng)和復(fù)雜曲面造型的局限性；另一方面是由于本工程屋頂?shù)木坝^處理及地下復(fù)雜的設(shè)備工程，屋頂景觀、地上景觀、地下景觀等多層次景觀內(nèi)容和多層次的地上、地下復(fù)雜建筑無法通過二維的相對關(guān)系進行“整合”。1）項目設(shè)計團隊首先構(gòu)建建筑軸網(wǎng)+城市坐標系統(tǒng)為景觀的“基底控制網(wǎng)”，其中建筑軸網(wǎng)確定景觀和建筑之間的平面構(gòu)成關(guān)系，景觀模型能按照軸網(wǎng)和建筑模型精確拼合為三維空間；建立城市大地坐標和相對獨立坐標之間的關(guān)系，城市大地坐標系統(tǒng)定義主要消防路、小園路、廣場的走向，豎向上按照吳淞高程和相對高程進行設(shè)定。由多層次網(wǎng)格控制系統(tǒng)確定的定位內(nèi)容和生成原則，能完整構(gòu)建多層次的景觀要素框架，從而使這些多層次信息在三維模型中通過矢量化方式得到展現(xiàn)。2）建立建筑與景觀以及景觀各構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)。地上地下建筑物、構(gòu)筑物及其地面的出入口導入軟件作為景觀的基礎(chǔ)模型，在基礎(chǔ)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建與建筑相關(guān)聯(lián)的景觀小品，包括生活園區(qū)主體建筑、凱旋門、車行主坡道、風井、天窗、景觀水景、雕塑小品等，地上地下建筑和景觀所形成的對應(yīng)關(guān)系。3）為了在此控制網(wǎng)中對景觀各元素與建筑主體有效契合，構(gòu)建多層次的景觀細部，從而建立完整的專業(yè)工作領(lǐng)域。

2參數(shù)化建模找形

應(yīng)用BIM技術(shù)對曲面的構(gòu)筑物小品及建筑形態(tài)進行深化建模，經(jīng)過對設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)的調(diào)整反映構(gòu)筑物小品和建筑形態(tài)的變化。例如一些異形模型的建模表現(xiàn)，運用此軟件建模更為直觀和精準。

3建筑景觀可視化及曲面構(gòu)筑物等關(guān)鍵構(gòu)件的設(shè)計與優(yōu)化

利用原有CAD等二維軟件技術(shù)，把建筑主體、景觀構(gòu)筑物、人行橋、坐凳、擋土墻、水景雕塑小品等構(gòu)件聯(lián)合起來，形成三維的實物圖形；與此同時，能夠劃分多層次立體空間，進行有效合理的優(yōu)化設(shè)計。通過BIM軟件分析景觀視角、評估遮擋物等。景觀設(shè)計強調(diào)步移景異的視覺感受，通過軟件視域分析的強大功能，可讓設(shè)計師判斷所設(shè)計區(qū)位的視野，判斷應(yīng)遮擋的設(shè)施是否達到遮蔽目的；對于重點VIP區(qū)域景觀，亦可借助此功能，判斷是否在視覺上有被其他景物干擾的情況。曲面矮墻、坐凳、曲面水景、1.5～5.0m寬的園路和局部放大的廣場采用流線形的細部特殊設(shè)計，使園區(qū)整體呈現(xiàn)出流線形的形象。路牙石作為園區(qū)主要構(gòu)成部分，結(jié)合了異形坐凳、植物和燈光，寬度為150～450mm，高度為150～750mm，并在三維空間中呈現(xiàn)為扭形。流暢的曲面造型對優(yōu)化設(shè)計和施工修建提出了挑戰(zhàn)：①多層雙曲面需不斷優(yōu)化和微細分解；②分解后的標準單元尺寸沒有辦法用正常標注描述；③通用節(jié)點無法多次利用；④施作困難?；诟呔珳实臄?shù)字模型，設(shè)計者應(yīng)用犀牛軟件對收邊石曲面進行優(yōu)化，將多曲面優(yōu)化分解成可展開曲面或直紋曲面，并將其分割成可加工尺寸，然后導入BIM環(huán)境中；這一過程需多次結(jié)合犀牛三維可視的特點進行動態(tài)觀察，直到效果滿意為止；最后從犀牛軟件中導出構(gòu)件的空間定位數(shù)據(jù)。曲率分析是曲面分解優(yōu)化的主要環(huán)節(jié)。曲線的曲率是曲線上某點的切線方向角對弧長的扭動率，曲率表明曲線在某一點彎曲程度的數(shù)值，數(shù)值越大表明曲線的彎度越大。依照曲率分析，將分解優(yōu)化后的曲面分為兩類：①曲率相對小的面，可將其定義為標準平面組成的曲面，以降低構(gòu)建的難易度和造價；②曲率相對較大、需三維加工和定位的多重曲面，將其分解優(yōu)化成可展開曲面或直紋曲面，并分成可加工的尺寸。按照上述原則，85%以上的收邊石坐凳被優(yōu)化成可用較小折面擬合的標準構(gòu)件，采用傳統(tǒng)方法加工和材料定位，且第一位施工；剩下15%左右部分核查現(xiàn)場實際尺寸后重新構(gòu)建模型，優(yōu)化分解成可展開曲面或直紋曲面，異形再加工安裝。照明燈光則是在現(xiàn)場實際測量數(shù)據(jù)后加工安裝。水景位于場地東側(cè)A1樓18.0m平臺和16.4m入口處，高差2.5m，上闊下窄，由東向西跌入水景匯水池中，跌水坡面上放置2組臺階狀跌水槽，無障礙通道順延而下。水景南北兩側(cè)布置臺階將人流導入地下休憩景觀空間，異形收邊石沿水景順滑而下。設(shè)計按如下步驟進行：①將跌水的剖面分解優(yōu)化成由標準單元直線和圓弧線異形構(gòu)件組成的順滑曲線，從而將跌水表面分解優(yōu)化成可展開的曲面；②用單一標準單元尺寸的花崗巖貼合跌水表面，反復(fù)調(diào)整花崗巖尺寸大小，保證貼合后的景觀表面不出現(xiàn)明顯棱角；③路牙分割石將收排水溝、給排水管線及循環(huán)泵壓在下面，可根據(jù)分解優(yōu)化后的水景跌水表面確定大概收邊石位置；④南北臺階垂直且低于路牙分割石，根據(jù)路牙分割石的位置確定臺階的布置平面，根據(jù)相對高程確定并構(gòu)建臺階的三維模型；⑤將臺階位置的路牙分割石分解優(yōu)化成直線段，其他部分分解優(yōu)化為異形光滑曲線，創(chuàng)建路牙分割石的實體模型并按照弧形可加工尺寸完成切割加工；⑥三維模型導入犀牛軟件建模平臺，提交給專業(yè)工廠加工，并指導現(xiàn)場施工。

4模擬現(xiàn)實

模擬建成后的三維立體空間，以遨游、動畫等形式提供仿真的視覺和空間感受及立體體驗。

5給排水、強弱電管線綜合

進行多專業(yè)碰撞核對，完成設(shè)計圖紙范圍內(nèi)各種管線的布設(shè)位置及與建筑景觀結(jié)構(gòu)平面布置和建筑場地豎向高程相協(xié)調(diào)的配合設(shè)計，實現(xiàn)多專業(yè)綜合管線“無碰撞”。

6輔助植物綠化科學化設(shè)計

日照及風場的影響對于植栽設(shè)計具有較大影響。景觀設(shè)計師通過精準的日照及陰影分析，可判斷全年中基地內(nèi)各區(qū)域的日照時數(shù)，并據(jù)此選擇不同耐陰程度的植栽。以開花品種為例，日照長短對開花品種具有關(guān)鍵影響，缺乏直射日照難以開花，設(shè)計者可通過科學方法和知識積累，作為栽植設(shè)計的依據(jù)。通過全年日照及風場模擬，可取得基地內(nèi)不同月份的風向風速分布位置，設(shè)計師可在強風處選擇抗風品種加以阻擋。也能用多層密植的種植方式加以分隔，并以科學的分析工具，驗證植物設(shè)計的合理性，創(chuàng)造較好的微空間環(huán)境。在景觀設(shè)計中可應(yīng)用遮陽構(gòu)筑物、公交?？客?、停車場、水景廣場、植栽設(shè)計及對日照有特別要求的景觀設(shè)施，如標志塔樓、內(nèi)部公共交通?？吭O(shè)施等，準確計算太陽直射角度、時間及遮蔭程度。

7結(jié)語

在華為研發(fā)中心園區(qū)綠地項目實踐中，項目本身的專業(yè)技術(shù)需求和難點給設(shè)計團隊提供了難得的實踐機會與挑戰(zhàn)。經(jīng)過建構(gòu)規(guī)范的全面模型，項目團隊實現(xiàn)了信息技術(shù)在景觀階段和曲面復(fù)雜內(nèi)容中的應(yīng)用，極大提升了設(shè)計的實現(xiàn)率和施工與設(shè)計的貼合度，同時也積累了經(jīng)驗。通過總結(jié)項目在設(shè)計過程中的BIM應(yīng)用方法，為相關(guān)設(shè)計項目提供參考，進而提升我國BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用水平。

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作者：張衛(wèi)國 單位：新疆通藝市政規(guī)劃設(shè)計院