化難為易 BIM見證望塔華麗蛻變

◎ 本刊編輯部

久負盛名的中國建筑設計研究院（CAG）在不同時期、不同地域為世界呈現出同樣的精彩。中華人民共和國駐南非大使館、首都博物館、北川文化中心等眾多耳熟能詳的作品凝聚著設計師們非凡的智慧與創意。在撲面而來的三維設計風潮面前，中國建筑設計研究院在一步一步的探索中逐漸把BIM應用推向更深、更廣的領地——2006年的奧林匹克公園望塔就是一個很好的例證。

在造型的設計上，中國傳統文化中的圓形元素和自然界的植物形態激發了建筑師的靈感。源于對植物自由形態的追求，建筑在設計上進行了大膽創新，它汲取樹木的形狀作為主體結構，將植物蓬勃向上的生命姿態展現得淋漓盡致。

圖1 奧林匹克公園瞭望塔鳥瞰圖

圖2 奧林匹克公園瞭望塔室內效果圖

復雜錯落的形體、上大下小的結構為設計和施工增加了很多難度。望塔用結構作為建筑的外皮，簡單講就是表內如一。異型結構體的搭建及受力計算，模型搭建及玻璃分格，異型結構梁的搭建、定位以及受力計算，異型外幕墻的定位，樹狀異型構件的制作、定位及塔冠結構計算模型的搭建等，成為亟待解決的難點問題。在兩個月的設計時限面前，“望塔已經到了無法再用現有軟件設計的時候了，我們有種黔驢技窮的感覺。”康凱表示。此外，由于建筑形態特殊，各專業管線綜合比較復雜，與施工單位、幕墻廠家等的配合難度較大，直觀的建筑模型成為一個必然的選擇。BIM軟件臨危受命，被提上日程。為了推動BIM在項目中的應用，中國建筑設計研究院副院長崔 、中國建筑設計研究院院長助理歐陽東均高度重視，負責項目的總協調工作。

設計院簡介

中國建筑設計研究院

中國建筑設計研究院（CAG）是2000年4月由原建設部四家直屬的建設部設計院、中國建筑技術研究院、中國市政工程華北設計研究院和建設部城市建設研究院組建的大型骨干科技型中央企業，前身是創建于1952年的中央直屬設計公司，改革開放后是第一批進入國際建筑市場并較早獲得對外經營權的設計企業之一，注冊資金為18143萬元。2000年11月通過ISO9001國際質量體系認證。院集團現有員工4000余人，其中工程院院士2人，全國工程勘察設計大師8人，經國務院批準享受政府津貼的專家90余人；國家一級注冊建筑師240余人，一級注冊結構工程師210余人，注冊城市規劃師40余人，注冊造價師30余人，注冊咨詢師50余人，注冊監理師50余人，注冊設備工程師180余人，注冊電氣工程師80余人，其他注冊人員10余人；高級設計、研究人員1100余人，中級技術人員900余人。中國建筑設計研究院在全球56個國家包括中國141個城市設計了8000余民用建筑項目，與全球32個知名建筑事務所有過設計合作。獲得410項國際級、國家級和省部級優秀設計獎項。憑借扎實的功底和辛勤的工作，中國建筑設計研究院攻關了1000余項科研項目，編制了70余本規范，共獲得140項國家級和省部級優秀科研獎項。近年來，中國建筑設計研究院在四川汶川、青海玉樹、新疆和田的援建設計項目累計達上百萬平方米。

不懈探索 BIM實現花瓣造型構圖

經過比較與選擇，項目起用了Autodesk三維設計軟件。由于建筑物的形態比較復雜，設計師剛開始應用這款軟件并不是很順手。隨著設計的熟練程度增強，這款軟件在設計師手中也越來越能夠運用自如。向外伸展的花瓣造型在結構上的漸變性亦決定了其復雜性，設計師在這一過程中百般推敲，使用Revit軟件，配合引用Rhinoceros，輔以大眾化的草圖工具以及輔助設計建模軟件，使建筑結構呈現出理想的姿態。

圖3 奧林匹克公園瞭望塔效果圖

圖4 BIM模型3D漫游視頻截圖

盡管如此，花瓣姿態漸變、結構仔細推敲的設計過程尚不能完整地在三維空間中操作。葉水清介紹說，造型首先在二維工具中被設計為大致的情態，再放到三維軟件中定位。結構定位、平面邏輯定位等許多事物都是在摸索中前進的。有一些梁結構由單線放大之后就變成了扭轉的弧形，Revit工具的復雜曲面建模能力較強，通過路徑跟蹤等多種方式的不斷嘗試，生成復雜的形體。花瓣形狀是一個非常立體的設計，往往需要配合其他工具，將整體的構架切割出圖，化整為零，化難為易。

圖5 奧林匹克公園瞭望塔入口效果圖

三維優勢 BIM前景蔚為可觀

BIM的一個優勢在于建筑師能從三維設計中看到二維空間下不能看到或者無法預見的問題，為施工減少不必要的損失。葉水清表示：“建筑師不可能從二維空間中全面地透視三維空間，這是Revit作為三維設計軟件的優勢，因此BIM在非常規的建筑中是很有發展前景的。我認為BIM最大的價值在于提供了設計與施工的協同平臺。設計是什么樣子，施工就是什么樣子，設計和施工是在同一平臺操作的。BIM軟件不僅在設計單位大有用武之地，在施工單位中也應該予以推廣，從而發揮更大的作用。”

Autodesk Revit在非常規建筑設計尤其是三維建模方面的優勢，為項目建筑師提供了有力的表現手法。康凱表示，從非常規建筑設計遠期的發展來看，一是要看設計的時間，二是要看設計的難度，BIM在專業協同方面優勢顯著，是設計工程師們不二的選擇。

中國建筑設計研究院院長助理歐陽東表示，BIM為建筑創作提供了三維虛擬空間，在這個空間設計、建構，不僅能解決傳統設計中各專業協調不夠的頑疾，也為全方位、綜合性研究建筑系統提供了有效的工具。可以預見BIM在非常規建筑的設計與建設中有廣闊的前景。

圖6 奧林匹克公園瞭望塔效果圖

企業感言

“信息技術的發展催生了建筑設計進入了參數化的新時代，而眼花繚亂的視覺形象其實并不應該成為這場革命的目標。以新的方法重新審視建筑與本土文脈和環境的關系，以新的技術提高對建筑質量的控制才是我們應該關注的。”

——中國建筑設計研究院副院長 崔

“BIM為建筑創作提供了三維虛擬空間，在這個空間設計、建構，不僅能解決傳統設計中各專業協調不夠的頑疾，也為全方位、綜合性研究建筑系統提供了有效的工具。可以預見BIM在非常規建筑的設計與建設中有廣闊的前景。”

——中國建筑設計研究院院長助理 歐陽東

“從藝術角度上講，BIM使得新生代建筑師對實現他們心中未來派城市、未來派建筑的夢想充滿信心。它的強大的功能和數據資源，能讓他們放開思路去暢想、去嘗試新的理念，并能腳踏實地的使之變為現實。”

——中國建筑設計研究院崔 工作室建筑師奧林匹克公園瞭望塔項目負責人 康凱

“BIM是一個技術革新的設計平臺，是隨著建筑功能和形態日趨復雜，替代傳統二維設計的一種必然性。”

——中國建筑設計研究院崔 工作室建筑師奧林匹克公園瞭望塔建筑專業負責人 葉水清