基于BIM模塊庫創(chuàng)建的裝配式住宅立面設(shè)計研究

崔艷秋劉暢趙梓汐謝宏波

(1.山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院,山東濟南250010；2.愛坤建筑設(shè)計有限公司,上海200000；3.山東省林業(yè)科技培訓(xùn)中心,山東 濟南250013)

0 引言

裝配式住宅是實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要途徑之一,可以有效提高生產(chǎn)效率,促進(jìn)建造的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化,降低成本,減少污染。發(fā)展裝配式住宅是國家“十三五”期間進(jìn)一步推動建筑工業(yè)化發(fā)展的重要目標(biāo)。與此同時,人們對居住品質(zhì)的要求也在逐漸上升,對住宅的要求已從結(jié)構(gòu)安全、空間合理等向造型、美學(xué)轉(zhuǎn)化。然而,在裝配式住宅規(guī)模化發(fā)展的過程中,對于裝配式住宅立面設(shè)計來說,必須找到滿足其工業(yè)化生產(chǎn)建造特點的設(shè)計模式及方法。

現(xiàn)階段,專家學(xué)者越來越關(guān)注裝配式住宅的研究,如葉浩文等[1]研究了裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計方法,從平面、立面、構(gòu)件和部品部件標(biāo)準(zhǔn)化4個方面進(jìn)行了分析；趙鈿[2]從建筑設(shè)計層面探討了裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與個性化創(chuàng)作之間的矛盾與統(tǒng)一；汪強等[3]基于設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣方法構(gòu)建了裝配式住宅設(shè)計流程模型,簡化了設(shè)計流程；咸悅等[4]以建筑模塊化為指導(dǎo)思想,從建筑表皮、構(gòu)造和空間3個層面設(shè)計了一種被動裝置—性能集成的立面模塊；徐鴻銘[5]從立面設(shè)計細(xì)節(jié)、原則以及設(shè)計師的設(shè)計理念3個方面提出了裝配式建筑立面的優(yōu)化策略；曾啟等[6]研究了基于BIM(Building Information Modeling)的裝配式建筑構(gòu)件庫建立方法,主要從構(gòu)件庫的分類、云平臺和建模平臺的交互及管理3個方面進(jìn)行了分析。目前,對于裝配式住宅的研究多集中于標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化方面,以住宅平面為主,對于住宅立面的研究僅停留在建筑設(shè)計層面,較少涉及裝配式住宅立面的模數(shù)化與多樣化。因此,文章基于BIM技術(shù),在裝配式住宅建筑立面設(shè)計中運用模塊化設(shè)計方法,將立面進(jìn)行模塊化分解建立模塊庫,并將模塊按照一定邏輯重新組合,這樣既實現(xiàn)立面的標(biāo)準(zhǔn)化,又滿足多樣性要求,同時將構(gòu)件拆分和構(gòu)件組合融為一體,為設(shè)計師提供強大的模塊庫作為設(shè)計支撐,能夠解決不同項目間的構(gòu)件傳遞,滿足不同的設(shè)計需求,為裝配式住宅立面的標(biāo)準(zhǔn)化與多樣性設(shè)計相統(tǒng)一提供借鑒。

1 基于BIM的裝配式住宅立面模塊庫的創(chuàng)建

基于BIM技術(shù)的立面模塊庫的建立是裝配式住宅立面設(shè)計方法的核心[7],對滿足要求的模塊進(jìn)行挑選組合形成新的立面特征,不但能夠提升設(shè)計效率,還能夠提高設(shè)計的精細(xì)化程度,而且模塊數(shù)量會隨著設(shè)計的深入而不斷增加,模塊庫隨需要不斷擴充,在組合邏輯相同的情況下立面設(shè)計效果的多樣化程度越高,設(shè)計師越能夠根據(jù)設(shè)計想法設(shè)計出不同類型的立面。立面模塊庫的創(chuàng)建分為模塊的分類與選擇、模塊的編碼、模塊的信息創(chuàng)建和基于Revit平臺的立面模塊庫的管理4部分。

1.1 立面模塊分類與選擇原則

1.1.1 立面模塊的分類

裝配式住宅立面是由不同功能構(gòu)件組合而成的,立面模塊的分類以各功能構(gòu)件為基準(zhǔn)進(jìn)行劃分。根據(jù)各功能構(gòu)件的特征,可將立面從上往下分級分成“一級類目”“二級類目”“三級類目”“四級類目”和“五級類目”。其中“一級類目”指“外圍護部品體系”,“二級類目”包含外墻部品、門窗部品、陽臺部品、單元入口部品等,如圖1所示,“三級類目”至“五級類目”表示各部品模塊的特征[8]。按照這種分級類目建立與之對應(yīng)的功能構(gòu)件模塊庫,在組合邏輯相同的情況下,豐富的模塊庫可以形成立面的多樣化設(shè)計,提高設(shè)計效率。

圖1 層次分類的樹狀結(jié)構(gòu)圖

1.1.2 立面模塊的入庫選擇原則

立面模塊入庫的選擇要遵循通用性和標(biāo)準(zhǔn)性原則,保證被選模塊符合立面模塊庫的類型屬性,并且模塊的設(shè)計要以標(biāo)準(zhǔn)化方案為基準(zhǔn),立面模塊的選擇順序如圖2所示。(1)按照裝配式住宅立面的不同構(gòu)圖形式進(jìn)行立面劃分；(2)依據(jù)不同的構(gòu)圖方式劃分出不同的預(yù)制構(gòu)件類型；(3)按照預(yù)制構(gòu)件主要控制因素如形式、顏色、肌理和尺度等進(jìn)行分類統(tǒng)計；(4)盡量歸并模塊庫中同類型的構(gòu)件以減少種類,降低因主要限制條件劃分過細(xì)而導(dǎo)致的構(gòu)件種類過多的情況；(5)得到標(biāo)準(zhǔn)的、通用性強的預(yù)制構(gòu)件。

圖2 立面模塊的選擇順序圖

1.2 立面模塊的編碼

對立面模塊進(jìn)行編碼不僅要體現(xiàn)出模塊的分級,同時也要表現(xiàn)出模塊的特征,編碼時要遵循以下原則:(1)唯一性原則 即每個代碼只能對應(yīng)一個模塊；(2)合理性原則 即任何代碼都應(yīng)對應(yīng)于模塊相對應(yīng)的分類；(3)簡單性原則 即編碼應(yīng)使用盡可能少的字符來識別其屬于哪個模塊；(4)完整性原則 即編碼必須完整,不能缺少相應(yīng)的信息；(5)標(biāo)準(zhǔn)化原則 即所有編碼必須使用相同的形式規(guī)范；(6)實用性原則 即編碼應(yīng)盡可能滿足設(shè)計師的使用習(xí)慣,以便于設(shè)計人員的調(diào)配和使用。立面模塊編碼結(jié)構(gòu)圖如圖3所示,從上往下分級分成“一級類目”“二級類目”“三級類目”“四級類目”和“五級類目”,使用“-”連接編號。以“外圍護部品體系”為例,其為“一級類目”,編號為10-02-00-00；“外墻部品”屬于“二級類目”,其編號即為10-02-01-00；整間板為“外墻部品”的具體特征,屬于“三級類目”；編號為10-02-01-01,整間板下的外墻肌理屬于“四級類目”,編號即為10-02-01-01-01；點狀肌理、條狀肌理等屬于“五級類目”編號為10-02-01-01-01-01。其余模塊的編碼原理同上。編碼方式符合設(shè)計師的設(shè)計習(xí)慣,且包含了模塊的設(shè)計信息,有利于設(shè)計師快速查找和定位,直接從模塊庫中調(diào)取所需要的構(gòu)件。

圖3 立面模塊編碼結(jié)構(gòu)圖

1.3 立面模塊的信息創(chuàng)建

BIM技術(shù)在裝配式住宅立面設(shè)計中最主要的功能便是以構(gòu)件庫為前提的信息共享。在裝配式住宅建筑全生命周期內(nèi),模塊的信息創(chuàng)建總共分為功能構(gòu)件的模塊信息創(chuàng)建和基于Revit平臺的模型信息添加兩個步驟[9]。

步驟1 根據(jù)裝配式住宅立面模塊構(gòu)成以及已有建筑信息,按步驟創(chuàng)建功能構(gòu)件的模塊信息,對其進(jìn)行編碼、添加模塊、構(gòu)件分類、信息復(fù)查等,若有問題提示則返回進(jìn)行修改,模塊信息創(chuàng)建流程圖如圖4所示。在建立功能構(gòu)件族庫時,常使用“公制常規(guī)模型”創(chuàng)建族樣本文件,如圖5(a)所示,在其中建立參照平面,進(jìn)行立面模塊樣式設(shè)計,依據(jù)模數(shù)化原則將其長、寬、高設(shè)置為可變參數(shù),如圖5(b)所示,以便應(yīng)用于不同的立面造型中。

步驟2 考慮到裝配式住宅主要由標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的構(gòu)件組成,為了加大構(gòu)件的工業(yè)化生產(chǎn),基于Revit平臺深化立面模塊信息,進(jìn)行構(gòu)件模塊的精細(xì)化設(shè)計,通過審核后再將BIM模型交給下一級的施工及生產(chǎn)單位。后續(xù)的信息深化是一個動態(tài)的過程,不被納入到模塊庫中,模塊庫構(gòu)建時要為BIM模型信息添加留出空間。如在建立陽臺模塊時,將陽臺的形式劃分為凹陽臺、凸陽臺和半凸半凹陽臺,確定了陽臺形式后,將陽臺模塊拆解為陽臺窗、欄桿和側(cè)板等,在Revit軟件平臺中創(chuàng)建“公制常規(guī)模型”族類型,并在其中繪制陽臺樣式,將陽臺窗長度設(shè)置為參數(shù)并附加材質(zhì),另外可根據(jù)需要進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,以便適用于不同的開間尺寸。

圖4 模塊信息創(chuàng)建流程圖

圖5 族庫樣本及參數(shù)設(shè)置圖

對陽臺的細(xì)部進(jìn)行設(shè)計,在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上提升構(gòu)件模塊的個性化,如實現(xiàn)不同類型的陽臺欄桿樣式(如圖6所示)、細(xì)部構(gòu)造節(jié)點等設(shè)計。對于陽臺欄桿模塊,使用拉伸功能在已有的陽臺樣式中創(chuàng)建兩側(cè)欄桿框和欄桿樣式,將其長寬及格柵間距設(shè)置為參數(shù),運用陣列手法在框架內(nèi)進(jìn)行等距排布,并參考陽臺寬度,將每一根欄桿長寬參數(shù)同欄桿框鎖定使其能夠隨著欄桿的變化而改變長度。選取陽臺族庫中任意構(gòu)件載入到平面實例中。裝配式住宅立面各構(gòu)件模塊都以單元“族”的形式包含于信息模型中,模塊與模塊之間可以通過系統(tǒng)選擇輸入、輸出標(biāo)準(zhǔn)模塊的方式,來實現(xiàn)多樣化的組合設(shè)計,當(dāng)模塊需求不同時,通過參數(shù)修改調(diào)整這些細(xì)分下的參數(shù)化圖元。

圖6 不同陽臺欄桿樣式圖

基于以上立面模塊的分類、選擇、編碼和信息創(chuàng)建,從而形成“一級類目”“二級類目”“三級類目”“四級類目”和“五級類目”模塊庫。建立后的立面模塊庫比傳統(tǒng)CAD構(gòu)件圖集更加三維立體,提高了設(shè)計的可視性,方便設(shè)計師進(jìn)行立面設(shè)計時直接選用。部分模塊庫示意圖如圖7所示,基于BIM大數(shù)據(jù)對立面構(gòu)件進(jìn)行分類歸納、完善構(gòu)件類型、精細(xì)化設(shè)計、豐富品種,滿足裝配式住宅規(guī)模化發(fā)展的需求。

圖7 各模塊示意圖

1.4 基于Revit平臺的立面模塊庫的管理

為了對所創(chuàng)建的立面模塊庫進(jìn)行管理,借助于Revit平臺“族庫大師”插件實現(xiàn)族庫管理人員的信息登錄、模塊編碼入庫、模塊修改、模塊查詢以及模塊刪除等功能,從而可以更加便捷地管理模塊庫。通過云端處理器的管理系統(tǒng),能夠形成族庫大數(shù)據(jù),便于設(shè)計師與設(shè)計院之間的遠(yuǎn)程協(xié)作、模塊調(diào)取以及設(shè)計與生產(chǎn)的對接,并通過模塊庫平臺將所創(chuàng)建的模塊進(jìn)行三維立體展示,連接PC端和移動端能夠?qū)崿F(xiàn)用戶隨時觀察項目模型、獲取項目信息,有利于設(shè)計和展示,提高設(shè)計的參與度和各方的溝通效率。

2 基于模塊庫的裝配式住宅立面設(shè)計策略

由于立面模塊庫中的模塊類型都具有通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的性質(zhì),設(shè)計師可直接從族庫中調(diào)取所需要的模塊進(jìn)行不同的排列組合。運用單一構(gòu)件模塊的不同形式以及多種構(gòu)件的不同組合方式等設(shè)計方法形成新的立面造型,不僅能夠提高立面設(shè)計的精細(xì)化程度,還能夠?qū)崿F(xiàn)立面設(shè)計的多樣化和個性化[10]。

2.1 基于模塊庫單一構(gòu)件的立面設(shè)計

在尊重住宅原有空間和功能的基礎(chǔ)上,立面構(gòu)件模塊主要分為外墻板、外窗、陽臺和遮陽板等,通過改變單一構(gòu)件的樣式、形狀、大小、顏色、排列方式等措施豐富住宅立面形象,以提高建筑品質(zhì),形成裝配式住宅的獨特美感[11]。

2.1.1 外墻板模塊

外墻板模塊作為裝配式住宅立面的圍護結(jié)構(gòu),是建筑風(fēng)格的首要表達(dá)方式,一般分為承重結(jié)構(gòu)和非承重結(jié)構(gòu)。在基于外墻板模塊的立面設(shè)計時,以高層住宅結(jié)構(gòu)體系的外墻板為例,根據(jù)結(jié)構(gòu)柱和剪力墻的邊界對墻板進(jìn)行拆分,共有12種外墻板類型,包括陽臺墻板、臥室墻板、衛(wèi)生間墻板、樓梯間墻板、窗間墻樓板、窗下墻樓板等[12]。為形成立面的多樣化效果,可對不同位置的外墻板采用不同樣式、不同材質(zhì)、不同色彩的外墻模塊樣式,或可采用不同的墻板組合方式從而實現(xiàn)立面的差異化(如圖8所示)。窗間墻使用編號為10-02-01-01-01-02的橫向條紋狀外墻板模塊,與上、下墻體產(chǎn)生對比,增加墻體橫向樓層分割,如圖8(a)所示；窗下墻使用編號為10-02-01-02-01-02的豎向外墻板模塊,可在立面上形成橫向線條進(jìn)行橫向分割,豐富建筑層次,如圖8(b)所示。通過不同顏色、不同材質(zhì)的外墻板使得住宅立面層次分明,更加有韻律感,同時錯落有致的排列方式在視覺上延伸了空間尺度。

2.1.2 陽臺模塊

陽臺模塊作為裝飾構(gòu)件裝配于立面外側(cè),成為立面的主要變化要素。陽臺模塊一般在板端預(yù)留埋件和欄板連接,可與預(yù)制樓板進(jìn)行整體澆筑,通常形式為凸式、凹式和半凸半凹式。為使住宅立面變化更加明顯,可通過調(diào)整陽臺模塊的尺寸參數(shù)與位置關(guān)系實現(xiàn)立面的凹凸變化；或可通過單一構(gòu)件陽臺模塊的不同組合方式呈現(xiàn)不同的立面形象,所使用的陽臺模塊可根據(jù)需要進(jìn)行個性化設(shè)計,豐富立面效果。以凸陽臺為例,在陽臺模塊族庫中挑選出編號為10-02-04-01分類下的兩種不同形式的凸陽臺“載入項目”,通過陽臺與立面之間的關(guān)系,調(diào)整陽臺尺寸參數(shù)與豎向位置關(guān)系,呈現(xiàn)出不同的立面形象,如圖9、10所示,提高了室外空間的靈活性。

圖8 外墻板模塊立面設(shè)計效果圖

圖9 陽臺模塊1示意和立面效果圖

圖10 陽臺模塊2示意和立面效果圖

2.1.3 外窗模塊

外窗模塊作為住宅立面主要構(gòu)件元素之一,通過其窗墻比、門窗比控制立面分割,與墻面形成虛實對比,使得立面造型排列有序,其形式通常可分為平開窗、凸窗和凹窗。隨著工業(yè)化水平的提高和建造技術(shù)的進(jìn)步,為創(chuàng)造出獨特的立面效果也出現(xiàn)了不同尺寸不同規(guī)模的異型窗[13]。外窗的細(xì)部構(gòu)造包括窗臺板和窗框。為使住宅立面變化更加明顯,可通過調(diào)整外窗模塊的窗戶形式、窗臺板尺寸來改變住宅立面的凹凸變化,對立面造成延伸；或可通過改變窗框的顏色、材質(zhì)、立面分格、排列順序、韻律特征等改變立面的裝飾效果,形成多樣化的立面風(fēng)格。以平開窗為例,在外窗模塊中選擇編號為10-02-03-03下的平開窗“載入項目”,根據(jù)墻體位置修改窗臺高度、窗框長寬參數(shù),修改玻璃和窗框材質(zhì),并調(diào)整在立面上的位置進(jìn)行橫向排列組合,形成水平帶狀線條,可對立面形成劃分,如圖11所示；或可將平外窗構(gòu)件模塊進(jìn)行豎向排列,并同窗間墻聯(lián)系起來,并通過深色的窗框材質(zhì)對住宅立面形成豎向劃分,如圖12所示。

圖11 平開窗橫向排列效果圖

圖12 平開窗豎向排列效果圖

2.1.4 遮陽板模塊

遮陽板模塊屬于小型構(gòu)件模塊,其特征為數(shù)量多、尺度小,如果住宅立面設(shè)計中存在小型構(gòu)件,則需在工廠進(jìn)行大量預(yù)制化生產(chǎn),其設(shè)計應(yīng)注重立面造型的整體性并滿足構(gòu)件模塊標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化的特征。遮陽板通常有兩種形式:(1)置于室內(nèi),其形式有百葉遮陽和卷簾遮陽；(2)置于室外,其形式有固定式遮陽和可調(diào)節(jié)式遮陽,包含垂直遮陽、水平遮陽和擋板遮陽；材質(zhì)有卷簾式、百葉式和板式[14]。在遮陽板與裝配式住宅立面的結(jié)合中,可與窗過梁結(jié)合設(shè)計,進(jìn)行“一字形”或“U字形”的排列組合,豐富立面造型；或運用建筑美學(xué)手法進(jìn)行特殊造型設(shè)計,并利用混凝土澆灌技術(shù)固定于立面之上,提高立面?zhèn)€性化效果。以橫向遮陽板為例,遮陽板模塊屬于陽臺模塊中的遮陽構(gòu)件,選擇編號為10-02-04-04-01的木質(zhì)格柵遮陽板“載入項目”,進(jìn)行“一字形”排列組合,屬于固定式遮陽中的水平遮陽,能夠強化立面橫向構(gòu)圖,遮陽板與立面形成的凹凸變化也能夠提升立面的韻律感和精細(xì)化程度,如圖13所示。當(dāng)遮陽板模塊進(jìn)行“U字形”排列時,如圖14所示,遮陽板豎立于不同的開間內(nèi),豎向連接整個住宅,并高出建筑屋頂進(jìn)行相連,構(gòu)成了統(tǒng)一的豎向線條,并加強了立面的個性化造型設(shè)計,將功能與造型完美的融合到一起。

圖13 “一字形”遮陽板排列效果圖

圖14 “U字形”遮陽板排列效果圖

2.2 基于模塊庫多種構(gòu)件的立面設(shè)計

在設(shè)計裝配式住宅立面時,通常立面構(gòu)件受到模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的制約使得立面效果較為單一。在進(jìn)行立面設(shè)計時,可通過改變多種構(gòu)件模塊的位置排列形式及組合方式形成不同的立面形象,如豎向的裝飾柱同橫向的外窗組合形成立面網(wǎng)格式構(gòu)圖[15]；或可通過增加某種裝飾構(gòu)件模塊,如在外立面加入裝飾柱、裝飾板等,基于建筑美學(xué)原則,打破原有立面模塊所組成的規(guī)律,形成新的立面造型。

2.2.1 水平式構(gòu)圖

水平式構(gòu)圖是指運用水平線條元素對外立面進(jìn)行劃分,可使用的構(gòu)件模塊有外墻板、外廊、圈梁、窗下墻、陽臺板、空調(diào)板等,通過這些構(gòu)件的獨立組合、兩兩組合等形成直線條、動態(tài)曲線條、折線條、不規(guī)律線條,將外立面進(jìn)行分層,增強層間區(qū)分,在視覺上給人以一種穩(wěn)定感,提高立面水平效果。對于水平式構(gòu)圖方式,可利用外墻板模塊和窗戶模塊形成水平線條,如圖15所示,南向臥室使用編號為10-02-01-01-03-03的外墻板模塊,客廳使用編號為10-02-01-03-01-02的外墻板模塊,每層進(jìn)行外墻板模塊的轉(zhuǎn)換,并選用橫向平窗模塊相結(jié)合的方式在立面上形成橫向線條進(jìn)行橫向分割,豐富建筑層次；或可將窗間墻模塊同外廊模塊相結(jié)合來改變立面造型,外廊能夠與窗間墻形成虛實效果,既可以增加豎向拼接,又能夠擴充住宅空間,獲得豐富建筑形態(tài)的同時增加了活動范圍,如圖16所示。伸出的外廊還可作為室外綠植種植平臺,通過各住戶種植的不同花草形成豐富的立面,在顏色和材質(zhì)上同外墻板形成對比,使立面的水平效果更加突出。

圖15 外墻板與外窗模塊水平式排列效果圖

圖16 窗間墻與外廊模塊水平式排列效果圖

2.2.2 垂直式構(gòu)圖

垂直式構(gòu)圖是運用構(gòu)件疊加生成垂直式線條對外立面進(jìn)行劃分,可在立面效果上形成豎向韻律,同外立面水平分層形成明顯的豎向?qū)Ρ萚16]。在枯燥的建筑外立面的情況下,垂直式構(gòu)圖能夠增強視覺的對比性,改善立面扁平的缺陷。常使用的構(gòu)件有陽臺板、窗下墻、窗間墻、遮陽板等,并可使用同一顏色、質(zhì)感的模塊進(jìn)行同一方向的排列組合,形成豎向的視覺感；或可使用不同尺寸、不同進(jìn)深的模塊在豎向上產(chǎn)生凹凸變化,通常適用于框架承重的裝配式住宅,如圖17所示；或可在窗間墻部位適當(dāng)增加豎向外墻板模塊,打破傳統(tǒng)住宅立面窗間墻和窗下墻的橫向韻律,增加垂直構(gòu)圖。

2.2.3 網(wǎng)格式構(gòu)圖

網(wǎng)格式構(gòu)圖是運用方格線條或構(gòu)件的組合集中布置對外立面進(jìn)行劃分,常使用的構(gòu)件有陽臺板、遮陽板、窗臺板和外露梁等。在外立面使用網(wǎng)格式構(gòu)圖能夠?qū)γ繕菍用繎羧思业耐饬⒚孢M(jìn)行分割,形成獨立的外墻體系,形成強烈的視覺對比,而突出的網(wǎng)格式構(gòu)圖能夠使每戶獨立,形成外立面上的私密空間。對于垂直式構(gòu)圖方式,為使立面造型更加豐富,可使用相同顏色和材質(zhì)的構(gòu)件在立面上形成網(wǎng)格狀；或可使用通過梁、柱、貼面等多種構(gòu)件模塊的組合形成網(wǎng)格狀,將構(gòu)件模塊載入到項目中,如圖18所示,分別使用矩形陽臺和外露梁構(gòu)件通過一定的組合形式在立面形成網(wǎng)格狀分格。

圖17 裝飾柱與遮陽板模塊垂直式排列效果圖

圖18 陽臺模塊與外露梁構(gòu)件網(wǎng)格式排列效果圖

2.2.4 散點式構(gòu)圖

在住宅立面造型的設(shè)計中,除上述有規(guī)律的排列方式外,還可使用散點式構(gòu)圖。通過不同的構(gòu)件模塊在住宅立面上呈點狀或交錯的形式進(jìn)行排列,不僅能夠給予設(shè)計師更多的自主空間,還能夠使得立面裝飾效果更加生動有活力,富有獨特性。對于散點式構(gòu)圖方式,可在立面設(shè)計時使用同一種構(gòu)件不同顏色的組合方式,如可以通過運用不同的色彩和材料飾面的陽臺欄板與空調(diào)板模塊的組合達(dá)到散點式構(gòu)圖的效果；或可使用同一種構(gòu)件散點排列的方式,如通過構(gòu)件模塊庫載入空調(diào)機位模塊和遮陽板模塊,呈點狀隨機的排列于住宅立面之上,如圖19所示,使用2、3個大小相同的單體進(jìn)行組合,其中不設(shè)規(guī)律,完全隨機,使得立面呈現(xiàn)出自由動態(tài)的感覺。但同時在對構(gòu)件模塊進(jìn)行排布時,設(shè)計師也應(yīng)關(guān)注排列的節(jié)奏、疏密和均衡等方面。

圖19 空調(diào)機位和遮陽板模塊散點式排列效果圖

3 基于模塊庫的裝配式住宅立面設(shè)計的應(yīng)用

基于上述以創(chuàng)建BIM模塊庫為核心的裝配式住宅立面設(shè)計模式及方法的研究,以濟寧市公共租賃住房項目為例,對住宅的立面進(jìn)行精細(xì)化、多樣化設(shè)計。為適應(yīng)建筑新技術(shù)的發(fā)展,在濟寧市公共租賃住房小區(qū)內(nèi)實行裝配式建造技術(shù)。小區(qū)內(nèi)建筑用地面積為16 435 m2,共18棟住宅樓,每層層高為2.9 m、樓層層數(shù)為18層、建筑高度為51.64 m,小區(qū)總平面圖如圖20所示,戶型透視圖如圖21所示。

住宅立面設(shè)計以裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化為設(shè)計原則,在充分考慮預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝、模板利用的前提下,根據(jù)裝配式住宅立面模塊的分類將其拆分為外墻板、陽臺、外窗、空調(diào)板等,基于立面模塊庫,采用模塊庫單一構(gòu)件的不同形式,通過改變單一構(gòu)件模塊的樣式、形狀、大小、顏色、排列方式等進(jìn)行立面設(shè)計。由于這些預(yù)制構(gòu)件模塊具有標(biāo)準(zhǔn)性、模數(shù)性的特征,因此可直接選取合適的模塊載入到項目中,形成不同的立面形象(如圖22所示)。如從立面構(gòu)件族庫內(nèi)分別選取符合設(shè)計要求的單一構(gòu)件外墻板模塊的不同樣式進(jìn)行調(diào)配,來豐富立面形象,如圖22(a)所示,在窗間墻處分別使用黃色和灰色外墻板,通過錯位豎向排列,其余部位的墻板載入淺黃色外墻板,塑造出活潑的立面效果；在南立面使用黑色外墻板模塊,塑造出穩(wěn)重的立面效果,如圖22(b)所示；在樓梯間墻板處使用黑色墻板模塊,其余墻體使用淺灰色墻板模塊,塑造出清新、淡雅的立面效果,如圖22(c)所示。

圖20 小區(qū)總平面圖

圖21 戶型透視圖

圖22 單一構(gòu)件外墻模塊不同立面設(shè)計效果圖

同時,也可通過改變模塊庫多種構(gòu)件的位置排列形式及組合方式來進(jìn)行立面設(shè)計,基于建筑美學(xué)原則,打破原有立面模塊所組成的規(guī)律,改變立面造型。如分別載入不同形式的外墻模塊和遮陽板模塊進(jìn)行組合并通過橫向排列、豎向排列和錯位排列分別形成水平式構(gòu)圖、垂直式構(gòu)圖和網(wǎng)格式構(gòu)圖以增強水平和垂直的方向感(如圖23所示),實現(xiàn)了立面組合豐富、形態(tài)優(yōu)美的住區(qū)形象,彰顯了立面構(gòu)件族庫的先進(jìn)性、適應(yīng)性和可推廣性。

圖23 多種構(gòu)件外墻和遮陽板組合模塊不同立面設(shè)計效果圖

4 結(jié)語

創(chuàng)建和應(yīng)用立面模塊庫是裝配式住宅立面多樣化設(shè)計的有效方法,在對裝配式住宅進(jìn)行立面設(shè)計時,應(yīng)注重立面模塊對建筑造型的影響。文章基于BIM技術(shù),對立面模塊進(jìn)行分類,并通過構(gòu)件模塊編碼和信息輸入實現(xiàn)了關(guān)聯(lián),提出了裝配式住宅立面模塊庫的創(chuàng)建方法,構(gòu)建出了五級類目模塊庫,完善了構(gòu)件類型,提升了建筑設(shè)計效率,提高了設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化和精細(xì)化程度。通過單一構(gòu)件模塊的不同形式和改變多種構(gòu)件的不同組合方式的立面多樣化設(shè)計策略,結(jié)合建筑環(huán)境、建筑功能、風(fēng)格特點和文化特征等形成新的立面形象,為裝配式住宅立面的個性化、多樣化設(shè)計提供了新思路。基于裝配式住宅立面設(shè)計實踐驗證了裝配式住宅立面多樣化設(shè)計策略不僅能夠?qū)崿F(xiàn)裝配式住宅品質(zhì)提升、成本節(jié)約,并且能夠通過數(shù)據(jù)互動提高設(shè)計和施工的聯(lián)動性,對裝配式住宅立面構(gòu)件的工業(yè)化生產(chǎn)和裝配式住宅多樣化、規(guī)模化的發(fā)展具有重要意義。