参数化建模在幕墙设计施工中的应用,本文是设计施工有关论文如何写跟幕墙设计施工和参数化建模和应用有关硕士论文范文.
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【摘 要】 结合工程实例,介绍在复杂造型幕墙设计中,利用Rhinoceros和Grasshopper组成的设计平台进行参数化建模的过程,极大地提高了幕墙设计和施工下单的效率.
【关键词】参数化建模；参数化设计；幕墙设计；幕墙施工下单
【Abstract】 Based on the project examples, this paper introduces the process of parametric modeling using the design platform composed of Rhinoceros and Grasshopper in the design of complex curtain wall, which greatly improves the efficiency of curtain wall’s design and construction.
【Keywords】 parametric modeling, parametric design, curtain wall design, curtain wall construction
0 引言
参数化建模技术在辅助建筑设计上的应用越来越广泛,其发展时间短暂,发展速度却令人叹为观止.目前,在建或已建成的形态各异的建筑中,或多或少都有参数化软件的设计辅助.在各种常用的参数化辅助设计软件当中,Rhinoceros和Grasshopper组成的设计平台是目前使用最为广泛、最为流行的一套设计平台,这主要得益于Rhinoceros建模软件强大的造型能力和Grasshopper独特的可视化编程建模方式.
1 项目概况
本项目为公司在新加坡承接的一个海外重点项目,其外形就像是一个船体（图1～4）,幕墙面积10 000m2.由于立面造型复杂,特别是有个船体的造型,加上土建施工方没严格按图施工和设计,有比较大的出入,必须采取有效手段予以纠正.本案就是要纠正土建的误差和优化建筑的立面效果,用参数化来解决幕墙施工设计中的问题.
2 三维空间建模
作为幕墙施工单位,要把设计师的意图和想法实现到现实来,必须完善幕墙施工图.但通过图纸,我们很难在二维的平面上看出个究竟.因此,必须进行三维空间建模.这里,我们用Rhinoceros的平台对设计院的图纸进行校对.
2.1 轮廓处理
将每层的平面图纸导入到Rhinoceros中（图5）,对每层的轮廓线进行描绘.通过对比分析,最终确定以8层的平面轮廓为标准进行轮廓处理（图6）.
2.2 造型分析
根据甲方要求,幕墙的剖面斜率要保持一致的3.5°倾角；同时,还要满足建筑红线的规划要求（图7）.另外,根据目前工地现场已经完成的4层结构面实测数据,施工的实际偏差还不小.而此刻,工地为了赶工期,正在忙着搭建第5层的脚手架.时间紧迫,必须在搭建5层结构模板之前,把幕墙的模型给定下来.
但是设计院提供的图纸有缺陷,加上甲方赶工的时间仓促,这就给幕墙的设计施工带来了困难.通过对图纸的大致分析,我们对该造型有了概念.这是一个倒椭圆台造型,对于这种非线性的造型,通常的二维CAD的表达方式是难以表达出来的.
为了方便施工,节省材料成本,板块必须尽可能少,决定将板块做成等腰梯形.但是,要达到等腰梯形的要求,且每个板块夹角大小一样,那这个弧必须是圆弧才可以.根据这个思路,最终就把椭圆造型分解成3部分：大弧段部分由大圆弧去拟合,小圆弧段由小圆弧去拟合,它们的连接部分再用圆弧段去拟合.也就是说,整个椭圆造型是由3个圆弧构成的.图8为拟合的三段弧线段.
2.3 建模
2.3.1 外表皮构建
（1）利用图8的3条线段进行模型构建,这些都是在参数化建模的环境下完成的（图9）.
（2）利用这3条轮廓线进行偏移,定向移动,再放样生成表皮（图10）.
（3）对生成的表皮进行检验,看其跟之前的结果有没有碰撞（图11）.
（4）通过对偏移尺寸的控制,将表皮的最外边控制在建筑红线之内（图12）.必须将的轮廓线往里偏移450mm.
2.3.2 碰撞检测
将外表皮建完之后,下一步工作就是检测表皮和结构之间会不会碰撞.
（1）重新抽取每层的结构轮廓线（图13）,具体的位置对应每层的标高.由于设计院图纸的原因,原设计的结构有误差,使得幕墙超出了建筑红线,必须重新根据红线来定义结构.因此,现在抽取的结构线就是实际施工的结构线.
（2）抽取完结构线之后,就要对幕墙的表皮进行划分.根据节点的剖面进行玻璃板块的定位,并根据定位线,提取到GH插件中（图14、15）.
（3）通过表皮的分割,得到了净玻璃板块（图16）.这些的工作也全是在参数化的平台中完成的.
2.4 施工下单
（1）为了方便下单,需要对板块进行编号,对三维空间的板块进行摊平（图17、18）.
（2）由于有绝大部分的板块是相同的,为了节省设计者的时间,必须把相同的板块进行分类.不过,在分类之前,首先要给板块进行编号（图19～21）.
（3）最终,我们得到了不同的板块.提取每个板块的编号、尺寸、对角线和角度等信息（图22、23）,生成数据表格（图24、25）.
（4）把逻辑关系通过Grasshopper表达清楚之后,其后续工作基本都是自动生成,就可以批量下单了,大大节省了设计者的时间.
3 结语
回顾整个建模过程,需要手工完成的部分就是导入平、立、剖面和节点大样图.在确定轮廓线之后,其他的步骤均可以交由Grasshopper插件来完成,通过编写逻辑关系,实现参数化的建模,极大地提高了幕墙设计和施工下单的效率.
（收稿日期：2017-04-25）
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