(廣東省建筑設計研究院，深圳 518000)

引言

我國建筑行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，目前處于基礎應用階段[1]。目前建筑業(yè)BIM技術(shù)多運用于施工圖與施工階段，還未達到全過程應用的理想狀態(tài)。隨著當前建筑設計技術(shù)的不斷升級與發(fā)展，BIM技術(shù)的應用也越來越深入。本文對BIM參數(shù)化應用在方案和項目室外風環(huán)境模擬及項目估算中的應用進行探索。旨在建筑概念方案階段即實現(xiàn)投資估算與CFD模擬協(xié)同設計，減少后期返工，從根本上提高設計效率。

1 設計階段對參數(shù)化的需求

1.1 參數(shù)化設計的需求

隨著城市建設的不斷加快，BIM技術(shù)在建筑全生命周期中的應用越來越廣[2]。 建筑方案設計是建筑設計中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，是設計從無到有、去粗取精、去偽存真、由表及里的過程， 也是一個集工程性、藝術(shù)性和經(jīng)濟性于一體的創(chuàng)造性過程。傳統(tǒng)方案設計的流程是以設計任務書作為輸入條件，輸入的條件如建筑容積率、建筑覆蓋率、建筑面積、返還面積等。建筑師根據(jù)具體指標要求進行大概的建筑找型，之后進行立面及平面設計。多種限制因素導致的反復修改是方案找型號效率不高的主要原因，以往的建模方法較為落后，建模效率低[3]。 因此我們需要尋找新的方法去減少重復工作，提高方案設計的工作效率。

1.2 參數(shù)化設計軟件的選擇

BIM軟件的選擇是實現(xiàn)目標的首要環(huán)節(jié)，在選用過程中，應考慮以下因素作為選用的方法和程序：在適合企業(yè)自身業(yè)務需求的情況下，與現(xiàn)有資源的兼容情況：軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和成熟度； 易于理解、易于學習、易于操作等易用性； 軟件系統(tǒng)的性能及所需硬件資源； 是否易于維護和故障分析，配置變更是否方便等可維護性； 本地技術(shù)服務質(zhì)量和能力； 支持二次開發(fā)的可擴展性[4]。

基于以上參數(shù)化需求，結(jié)合上下游設計人員軟件習慣，我們最終選擇Autodesk Revit軟件作為參數(shù)化主要設計軟件。

2 參數(shù)化在設計階段中的應用價值

BIM由數(shù)字技術(shù)作支撐，在簡化設計流程、計算工程算量、模型交付和檢查、后期運維等方面發(fā)揮了極大的作用[5]。 在建筑設計概念方案階段，使用下文將介紹的參數(shù)化體塊的方法可以便捷地獲得具體的經(jīng)濟技術(shù)指標(例如容積率、總建筑面積、綠化率等技術(shù)指標)。之后通過提取各個體塊的數(shù)據(jù)和圖形實現(xiàn)獲取建筑經(jīng)濟技術(shù)指標、制作投資估算和進行項目室外風環(huán)境模擬。幫助設計師在方案階段直觀全面地了解經(jīng)濟技術(shù)指標及室外風環(huán)境等基礎性問題，對該方案進行合理性進行評估，全局綜合考慮。建筑師可以在找到符合經(jīng)濟指標、CFD模擬要求與合理投資估算的體塊表達后再進行更深入的立面設計與平面設計，從而避免設計返工。

3 Revit參數(shù)化體塊在概念方案階段中的實施方法

3.1 Revit參數(shù)化體塊模型與CFD模擬、投資估算軟件迭代設計原理

設計師按參數(shù)化體塊組合成的方案模型按圖1的流程進行計算和模擬，我們可以快速得到三組數(shù)據(jù)，分別是經(jīng)濟技術(shù)指標、投資估算、場地CFD風環(huán)境模擬結(jié)果。之后通過不斷修正輸入?yún)?shù)達到參數(shù)的最優(yōu)解，在得到最優(yōu)解之后再輸出成果，進行下一步平面設計。

圖1 參數(shù)化流程圖

3.2 Revit參數(shù)化體塊導出經(jīng)濟技術(shù)指標原理

導入所需體塊，通過賦予組成方案設計的各個體塊相對應的功能信息(如辦公、商業(yè)等)和期望的尺寸參數(shù)數(shù)據(jù)，使體塊模型的功能屬性、參數(shù)數(shù)據(jù)能夠在Revit體塊明細表中體現(xiàn)。之后各相交體塊進行剪切命令，使每個空間只歸屬于一個體塊。提取各體塊數(shù)據(jù)至明細表并將相關(guān)數(shù)據(jù)導入Excel后通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和計算便可以得到具體的經(jīng)濟技術(shù)指標，從而使Revit參數(shù)化體塊達到參與項目概念方案階段設計的目的，具體應用流程如圖2。

圖2 Revit體塊導出經(jīng)濟技術(shù)指標流程圖

3.3 設計概念方案得到參數(shù)化的詳細步驟

首先需要根據(jù)造型新建數(shù)個不同形狀的“概念體量族”(如圖3)，將體塊族導入至項目中，輸入?yún)?shù)讓各個體塊模型達到設計師想要的尺度，通過組合和剪切命令，設計師可以獲得所需的項目整體外形(如圖4)，之后賦予體塊使用功能屬性，為每個體塊附上樓層參數(shù)和所需共享參數(shù)(如圖5)，最后導出體塊族的參數(shù)明細表(如表1)。 該方法不僅能確保族具有較高的可復用性，同時還能提高設計效率[6]。

圖3 各個形狀的“參數(shù)化體塊”

圖4 由體塊組成的項目方案

圖5 賦予體塊各個功能屬性后的方案

表1 本項目體塊參數(shù)明細表

表2 本項目經(jīng)濟技術(shù)指標表

3.4 由Revit參數(shù)化體塊得到經(jīng)濟技術(shù)指標的步驟

由3.3的步驟可得到參數(shù)化體塊數(shù)據(jù)，將項目中所需要的技術(shù)指標如建筑容積率、建筑覆蓋率、建筑面積、返還面積等套入寫好公式的經(jīng)濟技術(shù)指標表格文件中，并使用Excel表格中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)功能，即可得出經(jīng)濟指標結(jié)果(如表2)。

完成以上工作后，當我們再去調(diào)整建筑形體的時候只需修改各個體塊的參數(shù)，導出明細表并覆蓋之前數(shù)據(jù)就可以很方便地得出新的經(jīng)濟技術(shù)指標結(jié)果，效率上是明顯高于傳統(tǒng)方法中使用AutoCAD用Pline線框選面積的方法。

3.5 Revit參數(shù)化過程中所存在的優(yōu)缺點問題及對策

優(yōu)點：通過該方法可以快速得出項目計劃經(jīng)濟指標，簡單易學。

缺點：設計過程中需要根據(jù)造型及使用功能的不同，創(chuàng)建多個體塊族，如長方體、球體、三角體、圓柱體等。

對策：關(guān)于需要創(chuàng)建多個體塊族的問題，我們可以通過建立參數(shù)化體塊模型庫，在類似項目直接調(diào)用。Revit平臺不同于傳統(tǒng)設計軟件的使用，只有設計人員整體提高軟件熟悉程度、靈活運用才能更好地運用Revit軟件的參數(shù)化功能。

4 Revit參數(shù)化體塊求室外場地風環(huán)境和投資估算的方法

4.1 Revit參數(shù)化體塊模型導入CFD軟件關(guān)鍵步驟

由于Revit軟件導出格式有限，無法直接對接CFD軟件xflow，因此需要借助于AutoCAD做中轉(zhuǎn)軟件。將.rvt格式模型導出為.dwg格式模型(圖6)，在AutoCAD軟件中導出為.iges格式,最后在xflow軟件中導入.iges格式的方案模型。

圖6 AutoCAD平臺中對體塊模型進行中間格式轉(zhuǎn)換

表3 本項目建設方案設計投資估算總表

利用CFD軟件進行項目室外風環(huán)境模擬結(jié)果，可知該建筑方案的風速放大系數(shù)為1.55，符合綠色建筑設計規(guī)范。若風速放大系數(shù)過大，可在Revit平臺中參數(shù)化調(diào)整各組成提料的尺寸，并重復上述步驟即可快速求得新的建筑方案的風環(huán)境情況，如圖7。把結(jié)果以數(shù)據(jù)和影像的形式展現(xiàn)出來，使設計人員更加具體直觀地看到此建筑的分析結(jié)果[7]。

圖7 輸入?yún)?shù)的體塊模擬

4.2 Revit參數(shù)化體塊模型導入Excel進行估算的關(guān)鍵步驟

利用上階段Revit參數(shù)化[8]體塊得出建筑項目中的各類經(jīng)濟技術(shù)指標，通過Excel中關(guān)聯(lián)功能關(guān)聯(lián)到對應公式中即可得到各類投資估算總數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞[9]。其中表中的“經(jīng)濟指標(元/m2)”為定量，“數(shù)量(面積)”為自變量，“投資估算(人民幣：萬元)”為因變量，每次設計的迭代優(yōu)化都只需更新變量即可自動求得投資估算。同時可以將投資估算表制作為模板，將下個項目的Revit參數(shù)化體塊明細表關(guān)聯(lián)進估算模板中即可方便求得該投資估算，并能解決以往投資估算人員因方案設計的修改導致重復計算的問題，估算成果如表3。

5 結(jié)論

建筑設計與建筑項目質(zhì)量息息相關(guān)，同時也是項目施工圖階段與施工階段的前提，重要性不言而喻。為了使建筑項目能夠滿足基本的建設條件，保證項目后期的工作能順利進行，方案階段的設計一定要符合項目所需求的技術(shù)指標，避免后期因為技術(shù)指標不達標或造價過高導致返工，同時也能節(jié)約設計人員的時間、精力，使項目能夠在有效周期內(nèi)按時完成，保證各方效益。

如果設計人員能利用好新一代軟件，充分結(jié)合多個軟件的優(yōu)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖形的傳遞，將達到工作效率倍增的目的。很多項目的方案設計時間緊，工作量大，設計人員容易出現(xiàn)漏算、錯算的情況，利用該方法可以很好規(guī)避以上問題，實現(xiàn)除基數(shù)輸入工作外的參數(shù)化、自動化、電算化[10]。把復雜的工作交給計算機，同時也提高設計人員的設計效率。需要注意的是在實施該參數(shù)化設計的過程中，需要相關(guān)造價、綠建人員參與并提出專業(yè)意見，從而保證該項工作的有效性，使設計工作更加順利。