共赴冰雪之約見(jiàn)證數(shù)字化時(shí)代的“冰雪場(chǎng)館設(shè)計(jì)”

2022-03-04 07:05:46內(nèi)特

中華建設(shè) 2022年2期

■ 內(nèi)特

2022年2月4日，令國(guó)人翹首期待了6年半的這屆“家門口”的盛會(huì)—北京冬奧會(huì)正式開幕，成為中國(guó)體育代表團(tuán)史上參賽規(guī)模最大的一屆冬奧會(huì)。7個(gè)大項(xiàng)，15個(gè)分項(xiàng)，109個(gè)小項(xiàng)的比賽將在冰雪世界里激烈角逐。隨著2022年北京冬奧會(huì)籌辦全面推進(jìn)，冰雪項(xiàng)目已成為越來(lái)越多人開展健身活動(dòng)的重要選擇，冰雪運(yùn)動(dòng)“南展西擴(kuò)東進(jìn)”，并向四季拓展。

打造“冰雪場(chǎng)館拳頭產(chǎn)品”

近年來(lái)，中南建筑設(shè)計(jì)院大力推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，堅(jiān)持專業(yè)化發(fā)展，成立體育建筑事業(yè)部等多個(gè)產(chǎn)品事業(yè)部，在冰雪場(chǎng)館領(lǐng)域先后打造了武漢甘露山滑雪館、廣東肇慶萬(wàn)達(dá)滑雪館、莆田冰雪小鎮(zhèn)滑冰館&滑雪館、廣西玉林大桐山滑雪館、黃岡奧特萊斯滑雪館、咸寧際華園滑雪館&保加利亞探險(xiǎn)館等一批國(guó)內(nèi)高端的冰雪場(chǎng)館拳頭產(chǎn)品，在專業(yè)化領(lǐng)域不斷做精做優(yōu)。

數(shù)字化時(shí)代的“冰雪場(chǎng)館設(shè)計(jì)”

當(dāng)前，科技革命和產(chǎn)業(yè)變革如火如荼，數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，深刻改變著人類的生產(chǎn)生活方式。數(shù)字經(jīng)濟(jì)支持下的數(shù)字技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)行業(yè)不斷融合，持續(xù)產(chǎn)生著“化學(xué)反應(yīng)”，也改變著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的生產(chǎn)方式。冰雪場(chǎng)館由于其專業(yè)性強(qiáng)、功能明確、邏輯清晰的特點(diǎn)，成為數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的良好切入口。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，中南建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)冰雪場(chǎng)館由于其體量大、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)多、流線復(fù)雜、設(shè)計(jì)因素互相制約等固有特點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)局部因素導(dǎo)致整體修改而消耗大量工時(shí)的情況，依靠傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段往往在設(shè)計(jì)周期內(nèi)較難完成盡善盡美的設(shè)計(jì)工作。面對(duì)這些困難，中南建筑設(shè)計(jì)院在數(shù)字技術(shù)支持下，引入了BIM技術(shù)、參數(shù)化、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字技術(shù)，通過(guò)不斷自主研發(fā)，最終開發(fā)出了一套數(shù)字技術(shù)支持下的設(shè)計(jì)工具集，為冰雪場(chǎng)館設(shè)計(jì)提供了更大自由度，建筑師可以將方案修改中的大部分重復(fù)性勞動(dòng)交給數(shù)字技術(shù)完成，在提高建模精度的同時(shí)，還能極大地縮短創(chuàng)作時(shí)間。在數(shù)字技術(shù)時(shí)代，中南建筑設(shè)計(jì)院從數(shù)字化生成、數(shù)字技術(shù)優(yōu)化、數(shù)字模型可視化、智能化賦能“未來(lái)場(chǎng)館”等方面進(jìn)行了冰雪場(chǎng)館設(shè)計(jì)的探索。

復(fù)雜異性曲面形成

聲環(huán)境仿真模擬

數(shù)字化生成

在方案創(chuàng)作階段，相比起根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成的多方案比選，參數(shù)化建模技術(shù)則通過(guò)設(shè)定、調(diào)節(jié)參數(shù)，直接探索特定方案形式里所有的變化可能性，完成理性與藝術(shù)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也節(jié)省了大量的推敲模型所用時(shí)間，提高設(shè)計(jì)完成度，也節(jié)省了大量模型制作、模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益得以顯著提升。

冰雪場(chǎng)館通常采用大跨度空間結(jié)構(gòu)形式，數(shù)字化技術(shù)可以通過(guò)智能算法在方案創(chuàng)作時(shí)，根據(jù)指定的約束條件，生產(chǎn)多種優(yōu)化方案。并優(yōu)化調(diào)整桿件的長(zhǎng)度、幕墻曲率，形成經(jīng)濟(jì)美觀的建筑方案。

借助參數(shù)化技術(shù)，將規(guī)范性、限制性的內(nèi)容編制成邏輯程序，一鍵生成內(nèi)場(chǎng)設(shè)計(jì)的常規(guī)內(nèi)容，節(jié)約大量重復(fù)性的繪制設(shè)計(jì)時(shí)間，提供量化、直觀的設(shè)計(jì)成果，由于在方案初期可獲得滿足規(guī)范的大致設(shè)計(jì)內(nèi)容，可在初期核定設(shè)計(jì)指標(biāo)、估算建筑造價(jià)方面大幅提升效率和準(zhǔn)確性。

對(duì)于體育建筑，構(gòu)件可以在預(yù)制工廠通過(guò)數(shù)控技術(shù)得以精確實(shí)現(xiàn)，但是其構(gòu)件尺寸巨大且種類數(shù)量繁多都造成了現(xiàn)場(chǎng)施工建造的難度加大。怎樣將宏偉的圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，離不開先進(jìn)數(shù)字技術(shù)的有力支持。

滑雪館由于其功能要求，經(jīng)常出現(xiàn)大跨、懸挑、連體等各類各種超限復(fù)雜結(jié)構(gòu)。滑雪館在方案階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算和修改往往繞不開重復(fù)建模工作，導(dǎo)致設(shè)計(jì)修改過(guò)程中往往存在大量的妥協(xié)，難以達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)自主開發(fā)的軟件，搭建橋梁，直接連通了建筑模型和結(jié)構(gòu)分析模型，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上提供了前所未有的便利性，為壓縮設(shè)計(jì)周期與提升經(jīng)濟(jì)性創(chuàng)造了最有利的條件。

最佳結(jié)構(gòu)有賴于其自身受力之形體，而非僅材料之潛在強(qiáng)度，弦支穹頂結(jié)構(gòu)在大跨度體育結(jié)構(gòu)日益盛行的今天，巧妙地結(jié)合了單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和索穹頂結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，形成造型優(yōu)美、受力明確、剛?cè)岵?jì)的結(jié)構(gòu)體系。弦支穹頂結(jié)構(gòu)由網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、撐桿、徑向拉索、環(huán)向拉索組成。

在設(shè)計(jì)對(duì)冷氣流動(dòng)、溫度敏感的滑雪館時(shí)，可以利用CFD軟件，結(jié)合參數(shù)化建模技術(shù)，用可視化的數(shù)字技術(shù)模擬場(chǎng)館內(nèi)冷氣流動(dòng)、冰雪溫控來(lái)監(jiān)控能耗，最大限度節(jié)能。

通過(guò)CFD技術(shù)，能夠在設(shè)計(jì)階段對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)的分布進(jìn)行全面的分析，進(jìn)而能夠探究不同工況條件的設(shè)定對(duì)于室內(nèi)氣流組織的影響，確定最為合理的設(shè)計(jì)方案。

數(shù)字模型可視化

為了更好地做好施工技術(shù)管理，基于BIM輕量化技術(shù)開發(fā)了一套一站式工程可視化管理平臺(tái)，平臺(tái)涵蓋項(xiàng)目介紹、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、主要BIM工作成果等信息，將原本離散的信息進(jìn)行集成。加深了項(xiàng)目人員對(duì)BIM工作的參與程度，協(xié)助管理人員開展可視化管理和有效決策。

優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案需要通過(guò)先進(jìn)的建筑可視化技術(shù)才能更好地展示。可以利用數(shù)字虛擬圖像技術(shù)，通過(guò)航拍、全景照片、虛擬現(xiàn)實(shí)等各種形式，把建筑工程中抽象的設(shè)計(jì)變成具體的視覺(jué)體驗(yàn)，創(chuàng)造出身臨其境的感受。

長(zhǎng)江主軸“城市陽(yáng)臺(tái)”系統(tǒng)以武漢長(zhǎng)江邊公共開放空間為主，結(jié)合武漢城市濱江地區(qū)最具特色和最具標(biāo)識(shí)性的景觀資源，形成城市陽(yáng)臺(tái)系統(tǒng)，從而成為武漢特色的濱江宜居景觀。

智能化賦能“未來(lái)場(chǎng)館”

未來(lái)場(chǎng)館將是集“管理靈活、功能復(fù)合、社會(huì)融合、自助共享、個(gè)性定制”為一身。

管理靈活：通過(guò)精細(xì)化的設(shè)備控制降低場(chǎng)館能耗，可以采用網(wǎng)上預(yù)訂、自助取票、人臉通關(guān)的使用來(lái)解放工作人員。5G、室內(nèi)定位、人工智能的使用，能為體育場(chǎng)館的服務(wù)更加的智能，降低運(yùn)行成本。

功能復(fù)合：未來(lái)體育場(chǎng)館將是集大型活動(dòng)、全民健身、應(yīng)急場(chǎng)地的復(fù)合體。

自助共享：訂場(chǎng)、購(gòu)票、檢查、通關(guān)、設(shè)備控制全程自助自動(dòng)化服務(wù)。通過(guò)平臺(tái)匹配，共享場(chǎng)地、分?jǐn)傎M(fèi)用

個(gè)性定制：場(chǎng)地定制、時(shí)間定制、服務(wù)定制。