園林景觀設(shè)計(jì)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(jì)師在三維平臺(tái)中進(jìn)行曲面等復(fù)雜形態(tài)的構(gòu)建創(chuàng)作和優(yōu)化對(duì)比，并應(yīng)用BIM多角度可見(jiàn)的特點(diǎn)對(duì)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(jìn)行驗(yàn)證。以蘇州華為項(xiàng)目為例，通過(guò)協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行多人團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐驗(yàn)證BIM技術(shù)對(duì)景觀建筑整體構(gòu)建和高精度控制的實(shí)際意義，并對(duì)BIM技術(shù)景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：BIM；景觀設(shè)計(jì)；可視化；協(xié)同平臺(tái)

目前大多數(shù)設(shè)計(jì)院還是以二維設(shè)計(jì)為主，只有少數(shù)大型綜合設(shè)計(jì)院在重大項(xiàng)目中應(yīng)用BIM做建筑景觀設(shè)計(jì)并與施工配合。在園林景觀專業(yè)對(duì)BIM應(yīng)用則更少。本文以華為蘇州企業(yè)業(yè)務(wù)項(xiàng)目（DK20110310地塊）景觀設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)述BIM在景觀設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用，探討B(tài)IM在景觀設(shè)計(jì)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?xùn)|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(xiàng)目獨(dú)特的設(shè)計(jì)構(gòu)思帶來(lái)復(fù)雜的多層空間形態(tài)，因此設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)自項(xiàng)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(yùn)用，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將企業(yè)園區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)、水電各專業(yè)、生態(tài)過(guò)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(jī)、流動(dòng)性、更契合實(shí)際的立體多層次景觀形態(tài)；同時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)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(xiàng)目中得以實(shí)現(xiàn)。

1場(chǎng)地及建筑性能模擬分析

協(xié)同工作平臺(tái)包括軟件環(huán)境、文件系統(tǒng)、幾何控制系統(tǒng)、模型標(biāo)準(zhǔn)、成圖文件等，以保證不同專業(yè)、景觀設(shè)計(jì)人員之間的信息更新與共享更及時(shí)，從而大幅提升信息傳輸和替換效率。本工程平臺(tái)的中心主要是幾何控制系統(tǒng)，一方面是因?yàn)檐浖哂泄芾泶蟮刈鴺?biāo)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(wú)法通過(guò)二維的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行“整合”。1）項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建建筑軸網(wǎng)+城市坐標(biāo)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(biāo)和相對(duì)獨(dú)立坐標(biāo)之間的關(guān)系，城市大地坐標(biāo)系統(tǒng)定義主要消防路、小園路、廣場(chǎng)的走向，豎向上按照吳淞高程和相對(duì)高程進(jìn)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(guò)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(dǎo)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(mén)、車行主坡道、風(fēng)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(duì)應(yīng)關(guān)系。3）為了在此控制網(wǎng)中對(duì)景觀各元素與建筑主體有效契合，構(gòu)建多層次的景觀細(xì)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(duì)曲面的構(gòu)筑物小品及建筑形態(tài)進(jìn)行深化建模，經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)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(yùn)用此軟件建模更為直觀和精準(zhǔn)。

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(jì)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(lái)，形成三維的實(shí)物圖形；與此同時(shí)，能夠劃分多層次立體空間，進(jìn)行有效合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)BIM軟件分析景觀視角、評(píng)估遮擋物等。景觀設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)步移景異的視覺(jué)感受，通過(guò)軟件視域分析的強(qiáng)大功能，可讓設(shè)計(jì)師判斷所設(shè)計(jì)區(qū)位的視野，判斷應(yīng)遮擋的設(shè)施是否達(dá)到遮蔽目的；對(duì)于重點(diǎn)VIP區(qū)域景觀，亦可借助此功能，判斷是否在視覺(jué)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(chǎng)采用流線形的細(xì)部特殊設(shè)計(jì)，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(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xì)分解；②分解后的標(biāo)準(zhǔn)單元尺寸沒(méi)有辦法用正常標(biāo)注描述；③通用節(jié)點(diǎn)無(wú)法多次利用；④施作困難?；诟呔珳?zhǔn)的數(shù)字模型，設(shè)計(jì)者應(yīng)用犀牛軟件對(duì)收邊石曲面進(jìn)行優(yōu)化，將多曲面優(yōu)化分解成可展開(kāi)曲面或直紋曲面，并將其分割成可加工尺寸，然后導(dǎo)入BIM環(huán)境中；這一過(guò)程需多次結(jié)合犀牛三維可視的特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，直到效果滿意為止；最后從犀牛軟件中導(dǎo)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(diǎn)的切線方向角對(duì)弧長(zhǎng)的扭動(dòng)率，曲率表明曲線在某一點(diǎn)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(duì)小的面，可將其定義為標(biāo)準(zhǔn)平面組成的曲面，以降低構(gòu)建的難易度和造價(jià)；②曲率相對(duì)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(kāi)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(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)實(shí)際尺寸后重新構(gòu)建模型，優(yōu)化分解成可展開(kāi)曲面或直紋曲面，異形再加工安裝。照明燈光則是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)后加工安裝。水景位于場(chǎng)地東側(cè)A1樓18.0m平臺(tái)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(tái)階狀跌水槽，無(wú)障礙通道順延而下。水景南北兩側(cè)布置臺(tái)階將人流導(dǎo)入地下休憩景觀空間，異形收邊石沿水景順滑而下。設(shè)計(jì)按如下步驟進(jìn)行：①將跌水的剖面分解優(yōu)化成由標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)的曲面；②用單一標(biāo)準(zhǔn)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(tái)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(tái)階的布置平面，根據(jù)相對(duì)高程確定并構(gòu)建臺(tái)階的三維模型；⑤將臺(tái)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(shí)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(dǎo)入犀牛軟件建模平臺(tái)，提交給專業(yè)工廠加工，并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

4模擬現(xiàn)實(shí)

模擬建成后的三維立體空間，以遨游、動(dòng)畫(huà)等形式提供仿真的視覺(jué)和空間感受及立體體驗(yàn)。

5給排水、強(qiáng)弱電管線綜合

進(jìn)行多專業(yè)碰撞核對(duì)，完成設(shè)計(jì)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(chǎng)地豎向高程相協(xié)調(diào)的配合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)綜合管線“無(wú)碰撞”。

6輔助植物綠化科學(xué)化設(shè)計(jì)

日照及風(fēng)場(chǎng)的影響對(duì)于植栽設(shè)計(jì)具有較大影響。景觀設(shè)計(jì)師通過(guò)精準(zhǔn)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(shí)數(shù)，并據(jù)此選擇不同耐陰程度的植栽。以開(kāi)花品種為例，日照長(zhǎng)短對(duì)開(kāi)花品種具有關(guān)鍵影響，缺乏直射日照難以開(kāi)花，設(shè)計(jì)者可通過(guò)科學(xué)方法和知識(shí)積累，作為栽植設(shè)計(jì)的依據(jù)。通過(guò)全年日照及風(fēng)場(chǎng)模擬，可取得基地內(nèi)不同月份的風(fēng)向風(fēng)速分布位置，設(shè)計(jì)師可在強(qiáng)風(fēng)處選擇抗風(fēng)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(xué)的分析工具，驗(yàn)證植物設(shè)計(jì)的合理性，創(chuàng)造較好的微空間環(huán)境。在景觀設(shè)計(jì)中可應(yīng)用遮陽(yáng)構(gòu)筑物、公交?？客ぁ⑼＼噲?chǎng)、水景廣場(chǎng)、植栽設(shè)計(jì)及對(duì)日照有特別要求的景觀設(shè)施，如標(biāo)志塔樓、內(nèi)部公共交通停靠設(shè)施等，準(zhǔn)確計(jì)算太陽(yáng)直射角度、時(shí)間及遮蔭程度。

7結(jié)語(yǔ)

在華為研發(fā)中心園區(qū)綠地項(xiàng)目實(shí)踐中，項(xiàng)目本身的專業(yè)技術(shù)需求和難點(diǎn)給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供了難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)建構(gòu)規(guī)范的全面模型，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)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(jì)的實(shí)現(xiàn)率和施工與設(shè)計(jì)的貼合度，同時(shí)也積累了經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)總結(jié)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中的BIM應(yīng)用方法，為相關(guān)設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供參考，進(jìn)而提升我國(guó)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用水平。

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作者：張衛(wèi)國(guó) 單位：新疆通藝市政規(guī)劃設(shè)計(jì)院