[發明專利]基于BIM的參數化建筑立面設計方法及立面構件、表皮模型

在審

• 申請號: 202110631584.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113282992A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 鞠瑞馨;叢陽;劉鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國建筑東北設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06T3/00;G06T17/20;E04B2/90
• 代理公司: 沈陽天贏專利代理有限公司 21251
• 代理人: 趙嬛嬛

本發明提供一種基于BIM的參數化建筑立面設計方法及立面構件、表皮模型。其中，設計方法是基于BIM運用Rhino和Grasshopper軟件，并通過像素化網格2D法向投影3D曲面空間格柵幾何細分方法，具體包括提取像素方格點和2D網格交叉線、構建整體空間體塊的建筑立面肌理、重構其體塊模型、進一步重構其深化模型、重構參數化立面肌理表皮構件、重構建筑表皮模型六大步驟。該立面構件是采用上述設計方法獲得，包括構件本體，構件本體由一對三棱柱形格柵和設置在一對三棱柱形格柵之間的連接件組裝而成，連接件包括墊塊和嵌設在所述墊塊內部通孔的連接軸，墊塊嵌設在一對三棱柱形格柵之間；構件本體上下兩端還設有封口板。本發明可以指導“新型建筑工業化”量產。

技術領域

本發明屬于建筑立面設計技術領域，具體涉及一種基于BIM的參數化建筑立面設計方法及立面構件、表皮模型。

背景技術

在建筑設計領域，設計師們通常采用建筑數字信息技術(BIM)的參數化軟件Rhino和Grasshopper對參數化建筑的概念方案進行建模設計，并且在工業建造方面一般都是直接使用大尺寸的空間構件來直接表達建筑方案概念效果并組裝建筑立面肌理的表皮模型，然后再進行工程后期的建造設計和施工建設。而現有的參數化建筑立面肌理呈現在工業建造上通常采用雙層表皮的結構組成，其中外部呈現圖案效果部分的表皮則是由參數化大型連續空間形態的構件組成、內部表皮為傳統玻璃幕墻。然而，傳統的建模方法存在工業化模型精度不夠和肌理表皮構建尺寸過大、找形困難及表皮構件結構異常突出且對室內采光和對外的視線通達性產生嚴重的影響，同時還會產生肌理表皮構件的材料選擇困難和其自重荷載過大的嚴重問題。并且，由于該建筑立面肌理造型形態的工業化模型精度不夠，這樣極易造成建成后的立面表皮空間旋轉、漸變的肌理結構組織造型形態無法很好地呈現原方案概念所要求的效果，進而在工業建造方面造成無法準確的指導施工圖的設計繪制、對接工廠進行標準化量產式生產加工建造及增加現場施工的作業難度，使得在工程項目施工后建成的效果和概念方案的效果相比較存在：落差巨大、不夠美觀、影響審美、嚴重阻礙了建筑效果意境的呈現表達和對建筑實際功能使用的問題，同時也無法正確體現建筑設計方案的理念思想。若是按此模型進行非標準建造，亦或是在非標準建造過程中出現更改和多次返工找形的情況下，則會有超出工程預算巨大且有巨額的多項費用支出的具體實際問題。這些問題目前還沒有很好的解決方法。

發明內容

針對目前現有技術存在的這一系列問題，本發明提供一種基于BIM的參數化建筑立面設計方法及立面構件、表皮模型，該方法可以很好的從已確定的建筑肌理方案效果圖中的立面肌理效果出發，根據一張效果圖的圖片解決在工業建造方面的參數化建筑立面肌理表皮的空間結構體系復雜、肌理表皮各構件形體造型自由扭曲且尺寸巨大、細節與整體精度不夠、受材料影響其自重荷載巨大、無法進行工廠標準化量產等問題，同時能保證建筑立面肌理的整體效果是沿著曲線和曲面進行空間旋轉漸變。該方法還能夠承接住建筑方案具有美學意境的概念設計效果圖，在建筑項目的方案階段深入梳理參數化肌理圖案呈現在建筑模型上的效果；在優化階段能透過效果圖直接地進行建筑方案更為深入的工程優化建造設計，并得到由Grasshopper生成的參數化模型，它能夠指導項目的施工圖設計繪制；同時，在施工建造階段的肌理表皮及其構件的二次詳細設計中能夠按照工業化量產的要求直接對應工廠進行加工建造環節。

本發明的技術方案為：

第一個方面，本發明提供一種基于BIM的參數化建筑立面設計方法，包括以下步驟：

步驟1：將獲得的某建筑效果圖放大至能看清每一個像素方格點為止，然后將圖中具有連續參數化形態的建筑立面范圍內的每個像素方格點和這些像素方格點呈矩陣式規則排列形成的2D網格交叉線提取出來；

步驟2：在參數化設計軟件Rhino的建筑體塊模型上，根據所述建筑效果圖，將具有連續參數化形態的單個建筑或群體建筑作為一個整體空間體塊，并確定所述整體空間體塊的空間形態的肌理圖案走向，獲得整體空間體塊的建筑立面肌理；