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古建BIM的应用

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来源:同仁设计   作者:陆永乐 如有侵权,请联系删除 对于仿古建筑设计。通过利用ArchiCAD 内置GDL语言的开发,逐渐积累了一系列参数化GDL古建部件,建立详细模型,进行可视化推敲建筑形体,以及出成果图,形成了一套国内特有的古建设计解决方案和理论系统。 本文简单介绍 “ARCHICAD + 古建GDL构件”的开发,以及应用案例,以飨同行。 先从古建的特点说起

来源:同仁设计   作者:陆永乐 如有侵权,请联系删除


对于仿古建筑设计。通过利用ArchiCAD 内置GDL语言的开发,逐渐积累了一系列参数化GDL古建部件,建立详细模型,进行可视化推敲建筑形体,以及出成果图,形成了一套国内特有的古建设计解决方案和理论系统。

本文简单介绍 “ARCHICAD + 古建GDL构件”的开发,以及应用案例,以飨同行。


先从古建的特点说起

1、中国古建具备参数化特质

   中国古建筑严格按照模数制

《营造法式》:“各以其材之广,分为十五分,以十分为其厚。凡屋宇之高深,名物之短长,曲直举折之势,规矩绳墨之宜,皆以所用材之分,以为制度焉。”

简单来说是以斗栱中栱的截面——“材”作为模数的基本单位。

《营造法式》对材规定了八等(即八种实际尺寸),供不同性质、规模的建筑选用。每等材的份值、材广(高)和应用范围如表。

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这简直是大宋的国家规范和标准图集

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综上述,这完全符合参数化设计、拼装式建筑的特点!


再说说ARCHICAD

ARCHICAD即“Architecture + CAD ” 顾名思义是”建筑CAD软件“,它是GRAPHISOFT公司的旗舰产品,诞生于1987年(比很多建筑师年龄还大),全球首款BIM软件,只是当时叫3D- Virtual Building(三维虚拟建造)。

关于ARCHICAD特点,能百度到的就不赘述了。这里需要提的是:

   开放协同、灵活精益的BIM软件

   符合建筑师思维的构建方式

   优美的图面效果、丰富的表达方式

   内置的GDL开发语言

这是笔者一直喜欢的建筑设计软件。


什么是GDL?

GDL = Geometric Description Language (几何描述语言),它是ArchiCAD的内置的参数化编程语言。 GDL的语法类似于BASIC,这是各种CAD软件内置脚本语言相比较是一种比较易学的语言,笔者认为比AutoCAD内置的AutoLisp语言容易。

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GDL语言句法实例,和编辑器界面


GDL是:建筑师在业余时间也能掌握的一种编程语言。大胆尝试使用GDL编写智能部件的ArchiCAD ,会惊奇的发现在学校里学习的数学、几何知识终于有了实际应用,会带来无穷乐趣。

对于GDL编程来说,语法不是最难的,难的是逻辑思维、立体几何、算法框架、以及持之以恒的耐心。


当古建遇到ARCHICAD 时 

把古建的模数化特征、ARCHICAD的更大功能、GDL的参数化编程结合起来,开发参数化的古建图库,这是古建走向BIM的必需的基础工作。

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按照构件材份等级设定GDL参数变量,通过编程制作,按照《营造法式》的原则搭建古建大木作铺作。在小木作方面增加门窗,在砖瓦作方面,增加砖、瓦、石方面的细节。这就是开发GDL古建图库的思路。如下图所示。

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(古建图库开发思路)


难点一:斗拱的制作、尺度组合解决方案首先解决

主要的基本部件:拱、翘、昂、斗、升

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宋式斗栱铺作示例1:

各种定制的,按照《营造法式》的铺作。

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(对照《营造法式》制作的斗拱组件)


不同类型的斗,其细部尺寸均不同,分别设定,以达到BIM参数化的要求。设定参数后,用GDL语言编写3D形状、2D符号、材质、线形颜色等属性。

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(GDL构件用户设置界面)

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(GDL构件用户设置界面)


难点二:屋架及翼角GDL部件解决方案

大思路与斗拱制作原理相似:按照古建屋面的空间形式,用GDL对其空间描述,并参数化,进而增加用户界面。

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(古建屋顶GDL设置界面)

屋面的算法复杂程度大大超过斗拱,既要符合古建的尺度关系,又要用立体几何三角函数来计算描述。充分利用描述好的数据,可以把檩、椽、望板、瓦都写在一个GDL部件里,设定显示的选择项。部分代码如下所示:


在实际设计使用中,个体建筑千差万别,甚至允许不完全按照古法尺度来做设计,必须留给设计师一定的自由度,以及便利性。在这个屋顶GDL部件里设定了许多的热点,即HOTSPOT。方便设计师拉拉扯扯的就设定想要的建筑形体,需要指出的是这种“拉拉扯扯”与一般理解的Block不同,比如屋顶拉长后不是把椽也拉宽了,而是保持椽距不变自动增加椽数量。

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(撒网椽与戗梁)


难点三:栏杆的解决方案

式样丰富的栏杆,是古建的重要的近人构件,丰富了建筑横向的立面,材质有木、有石材。

栏杆系统预设了多种常用。古建栏杆和立柱,通过“中国古建栏杆系统”GDL智能部件来进行栏杆制作。

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(栏杆系统丰富的构件选项)

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(栏杆布置好后可以随时改变风格)


栏杆系统用到了两个独创的关键算法:

一是:拉伸热点,线段自动增加节点。

二是:栏板单元在线段内自动匹配。

这些都是在GDL里计算完成,真正达到智能化部件的目标。


门窗

“门窗是建筑的眼睛”,可见其重要性。

古建的长窗由夹堂板、心仔、裙板组成,而且框料截面有多种。这个长窗部件,整合了各12种的夹堂板、心仔、裙板样式和6种框料截面,相互组合可以做出多种不同风格的长窗。

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( 长窗的构件组合)


应用案例

运用了古建GDL构件的作品有:甘肃骊靬影视城、浙江诸暨大雄寺、开化某宗祠等宗教和文化性建筑等。

仿唐式七开间大殿

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庑殿举折平缓舒展,出檐深远。 斗拱硕大,宏伟。在ARCHICAD里C4D渲染引擎,白模渲染,静谧安详的氛围。

有了详细的模型,图纸只是副产品,可以任意切割出剖面、平面,以及图层显示的组合,表达出不同侧重点的内容。选择好视图后,排版发布成dwg、PDF等格式。

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( 剖、透视,直观表达内部结构)


甘肃骊靬影视城

这是个规模比较宏大的仿宋建筑群体。

有了GDL古建图库后,可以比较快速的设计、建模同时进行。因是参数化的模型,设计过程中也便于调整。

建筑屋顶更加多样化,有庑殿重檐、歇山重檐、十字歇山、悬山、长廊等。

因模型数据量大,设计时可关闭屋顶的瓦片显示,加快运算速度。

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在BIM正向设计中,2D图纸只是副产品,从模型中用视图设置的办法得的。下图的斗拱仰视图、剖面图均直接从模型得到,图面风格可以是线图、也可以是矢量的色块填充图,甚至可以带阴影。


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  • dim128
    dim128 19天前 3楼
    厉害
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  • 小顽桐
    小顽桐 18天前 4楼
    非常好的资料
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  • 天天gt
    天天gt 13天前 6楼
    学习了
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  • 隐为者
    隐为者 4天前 7楼
    很好的资料,值得学习  !
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