參數(shù)化設(shè)計在體育館建筑造型設(shè)計中的應(yīng)用

參數(shù)化設(shè)計在體育建筑造型設(shè)計中的應(yīng)用——以東方體育中心為例上海交通大學現(xiàn)代體育建筑的造型設(shè)計參數(shù)化設(shè)計在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的運用案例研究——東方體育中心參數(shù)化設(shè)計在東方體育中心建筑造型設(shè)計中的運用1234參數(shù)化設(shè)計體育建筑造型設(shè)計現(xiàn)代體育建筑的造型設(shè)計體育館建筑的功能性強，比賽廳大小、形狀受到功能的制約;體育建筑的技術(shù)含量高，其屋蓋結(jié)構(gòu)、空調(diào)、光照、制冷等技術(shù)都對造型有很強的制約;體育建筑受環(huán)境的影響大，需要大而寬敞的外部空間環(huán)境，而具體環(huán)境又反過來影響建筑的造型?？梢姡w育建筑的建筑造型受功能、技術(shù)、環(huán)境制約較大，其造型創(chuàng)作特點是綜合性強，是建筑藝術(shù)與技術(shù)的有機結(jié)合。其創(chuàng)作范疇涵蓋了比賽廳的空間設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、與環(huán)境的依存關(guān)系以及地域文化等精神領(lǐng)域的范圍?，F(xiàn)代體育建筑的造型設(shè)計1.與環(huán)境要求相結(jié)合的創(chuàng)作思路一般情況，我們總是希望體育館雄偉壯觀，最好成為城市一景和標志性建筑，這種希望和要求完全可以理解，但不能不問環(huán)境，一味追求雄偉、有失和諧。體育館本身的體量大小可調(diào)節(jié)余地一般不大，但不等于沒有潛力與可能，體量的外露之多寡則有較大的斟酌余地。比如下沉式布局，選擇扁平或漸沉收斂的體形、設(shè)臺座等，都可減少體量、協(xié)調(diào)環(huán)境。體育館的體量和尺度處理，應(yīng)以環(huán)境條件為轉(zhuǎn)移，不應(yīng)一成不變，只強調(diào)雄偉壯觀而不問環(huán)境是否和諧是不可行的?，F(xiàn)代體育建筑的造型設(shè)計2.與美學規(guī)律相結(jié)合的創(chuàng)作思路形體、結(jié)構(gòu)、材料建筑的美學規(guī)律涵蓋面非常的廣泛，它貫穿了建筑的形體組織、內(nèi)外空間表現(xiàn)、裝修與色彩等多個方面，也滲透到物理、結(jié)構(gòu)、材料、心理、仿生、社會、文化、藝術(shù)的各個領(lǐng)域。一切事物都有自己的法則和其內(nèi)在的規(guī)律，而體育建筑造型設(shè)計的法則是統(tǒng)一的，而產(chǎn)生美的方式是多種多樣，仁者見仁、智者見智的;基于現(xiàn)代體育建筑往往在造型上反映社會物質(zhì)生活與文化生活的面貌、氣氛和時代性?，F(xiàn)代體育建筑的造型設(shè)計3.與立意構(gòu)思相結(jié)合的創(chuàng)作思路與立意構(gòu)思相結(jié)合的創(chuàng)作思路涉及體育建筑設(shè)計的各個方面。它是一條主線，將建筑的環(huán)境、功能、技術(shù)完整而有力地整合在一起，創(chuàng)造一種超凡的建筑意境、建筑形態(tài)、建筑情感，來震撼觀眾的心靈，升華體育建筑的藝術(shù)成就。參數(shù)化設(shè)計在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的運用參數(shù)化設(shè)計是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，通過一組參數(shù)對其拓撲關(guān)系進行約定，改變參數(shù)帶進而改變整體圖形。產(chǎn)品的設(shè)計都是要經(jīng)過概念設(shè)計，草圖設(shè)計，詳細設(shè)計等多個過程，每個過程又伴隨著反復(fù)的推敲，那么經(jīng)常的改動這一個設(shè)計的特點正適合參數(shù)化的應(yīng)用，可以使效率大大提高。使得建筑師從繁重的勞動中解放出來，更加專注于設(shè)計的過程。參數(shù)化設(shè)計在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的運用Rhinoceros擁有強大的建模功能：Rhinoceros帶有布爾運算、放樣、旋轉(zhuǎn)、控制點調(diào)節(jié)等來創(chuàng)建NURBS曲線、曲面和實體的3D建模工具，基于NURBS，Rhinoceros的建模是精確和強大的，用它所生產(chǎn)的模型可以直接交付廠家進行生產(chǎn)制造；可快速修改：Rhinoceros自帶延伸、合并剪切、擠壓等對曲線、曲面和實體的編輯工具，可以不受約束的進行袖帶；支持多種格式：Rhinoceros涵蓋了主流的3D格式類型，如DWG、3DS、JPG、RIP等；渲染方面，Rhinoceros提供了材質(zhì)較多的控制，現(xiàn)如今，也有很多插件如Penguin、Flamingo。1.Rhinoceros參數(shù)化設(shè)計在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的運用Grasshopper最顯著的特點就是它由自己一套獨特的方式來完成整個建模的過程——通過節(jié)點與連線的方式組織自己的算法與幾何操作；實時展示效果：在作為模型動態(tài)變化的發(fā)起者，可以使用戶在調(diào)整和揣摩設(shè)計成果的時候具有更細致、自由的觀察力；嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)化建模操作。Grasshopper中主要是以數(shù)據(jù)操作為依據(jù)，是依據(jù)運算器進行連接組織來實現(xiàn)模型的創(chuàng)建的，通過參數(shù)的變化來控制模型，在建模的調(diào)控中，圖形只起到了監(jiān)視程序編寫的作用；完整的保存數(shù)據(jù)。2.Grasshopper上海東方體育中心是為舉辦第十四屆上海國際泳聯(lián)世界錦標賽而興建。馮·格康，瑪格及合伙人建筑師事務(wù)所于2008年贏得了項目設(shè)計競賽，建筑綜合體從設(shè)計到落成歷時將近兩年半的時間。綜合體包括一座可舉辦多種體育賽事以及文化活動的多功能體育館、一座游泳館、一座室外跳水館和一個媒體中心?；诳沙掷m(xù)的城市發(fā)展方針政策，體育中心取代了黃浦江沿岸的工業(yè)區(qū)舊址，為這一地區(qū)重新注入活力。案例研究——東方體育中心在第十十四屆屆上海海國際際泳聯(lián)聯(lián)世界界錦標標賽期期間，，體育育館承承辦花花樣游游泳錦錦標賽賽，賽賽后這這里還還可為為拳擊擊、籃籃球、、羽毛毛球、、冰球球等運運動項項目提提供場場地或或用來來舉辦辦音樂樂會等等文化化活動動。館館內(nèi)設(shè)設(shè)有14000多個觀觀眾坐坐席，，也可可通過過增加加臨時時座位位擴展展至18000個坐席席。封封閉的的體育育館體體采用用圓形形平面面，主主體為為鋼筋筋混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)，，屋面面鋼結(jié)結(jié)構(gòu)跨跨度170m，其上上覆蓋蓋鋁合合金表表皮。。平行行的鋼鋼梁依依次排排列形形成一一座35m高的拱拱廊，，將環(huán)環(huán)繞賽賽場布布置的的開放放式前前廳的的玻璃璃幕墻墻圍合合于其其內(nèi)。。案例研研究——東方體體育中中心1.綜合體體育館館游泳館館內(nèi)設(shè)設(shè)有4個一字字排開開的兩兩個標標準尺尺寸泳泳池、、一個個跳水水池和和一個個娛樂樂池。。館內(nèi)內(nèi)設(shè)有有3500個固定定坐席席，為為滿足足世界界錦標標賽的的賽事事要求求，可可擴展展至5000座。封封閉的的游泳泳館平平面為為長方方形，，主體體為鋼鋼筋混混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)，屋屋面為為鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，，長約約210m，寬120m，高22m，其上上安裝裝有三三角形形的玻玻璃天天窗。。日間間光線線沿著著鋼梁梁結(jié)構(gòu)構(gòu)之間間的細細長窗窗帶射射入館館內(nèi)，，在實實現(xiàn)自自然采采光的的同時時有效效避免免了直直射光光線造造成的的眩光光問題題。案例研究——東方體育中中心2.游泳館室外跳水館館綜合體坐坐落于人工工島之上，，可提供2000個固定坐席席。在世錦錦賽或其他他高規(guī)格賽賽事舉行期期間可擴容容至5000席。跳水館館的配置為為一個標準準室外跳水水賽池、跳跳塔以及一一個標準游游泳賽池。。跳水館屋屋面結(jié)構(gòu)外外環(huán)直徑約約130m，內(nèi)環(huán)直徑徑90m，形式與建建筑圓形平平面相吻合合，構(gòu)造則則與其他兩兩座場館大大同小異。。屋蓋梁架架由建筑主主體結(jié)構(gòu)支支撐，位于于結(jié)構(gòu)單位位之間的輕輕質(zhì)張拉膜膜可起到遮遮陽擋雨的的作用。案例研究——東方體育中中心3.室外跳水館館游泳館80m高的媒體中中心位于基基地北側(cè)，，共有15層。內(nèi)有健健身中心、、會議室、、醫(yī)療服務(wù)務(wù)中心、貴貴賓休息區(qū)區(qū)和辦公區(qū)區(qū)。規(guī)則的的8.4m結(jié)構(gòu)網(wǎng)格保保證內(nèi)部空空間可進行行靈活的分分隔利用。。外立面表表皮采用白白色微孔鋁鋁合金鑲板板，表達了了湖面水波波蕩漾的美美好意象。。案例研究——東方體育中中心4.媒體中心參數(shù)化設(shè)計計在案例建建筑造型設(shè)設(shè)計中的運運用上海東方體體育中心項項目的建設(shè)設(shè)是為舉辦辦2011年第14屆FINA國際泳聯(lián)世世界錦標賽賽,同時也為將將上海建設(shè)設(shè)成亞洲體體育中心城城市。德國國GMP國際建筑設(shè)設(shè)計有限公公司于2008年中標該項項目。項目目包括三個個主要體育育場館—綜合體育館館、游泳館館及室外跳跳水館。其其外形特征征是建筑由由一系列連連續(xù)變化的的大跨度空空間析架組組成。參數(shù)數(shù)化方法的的介入為解解決設(shè)計和和建造過程程中遇到的的問題提供供了強大支支持。參數(shù)化設(shè)計計在案例建建筑造型設(shè)設(shè)計中的運運用在概念設(shè)計計階段,水、波、橋橋梁、風帆帆等意象元元素作為設(shè)設(shè)計概念首首先感性地地決足了體體育館的建建筑形態(tài)由由若干動態(tài)態(tài)變化的位位點，甚至至尺度的定定義都在一一個相對較較大的可調(diào)調(diào)或可選范范圍內(nèi)。此此時很多常常規(guī)的三維維軟件都能能把控、塑塑造這樣一一個三維模模型，以滿滿足建筑師師的視覺要要求，并通通過縮放、、拉伸、擠擠壓等操作作對形體進進行整體的的、模糊的的修改。本本項目利用用Rhinoceros軟件的自帶帶建模功能能，通過放放樣作為輪輪廓線的空空間曲線得得到單榀桁桁架，陣列列并由CageEdit命令整體修修改后得到到形體。1.參數(shù)化設(shè)計計在本項目目中的特點點參數(shù)化設(shè)計計在案例建建筑造型設(shè)設(shè)計中的運運用而當項目進進人深化設(shè)設(shè)計階段，，數(shù)據(jù)將以以施工依據(jù)據(jù)作為目標標，對精確確性的要求求不言而喻喻。同時，，大量的現(xiàn)現(xiàn)實問題將將會被納人人考慮，此此時需要兼兼顧各專業(yè)業(yè)提出的要要求以確保保建造的可可行性及正正常使用。。首先是建建筑師進一一步推敲形形體的要求求，這里如如何得到一一個可視化化的三維模模型并能夠夠快速根據(jù)據(jù)要求進行行修改是關(guān)關(guān)鍵。其次次是結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計工程師師設(shè)計主體體鋼結(jié)構(gòu)的的要求，將將形體表面面向內(nèi)偏移移后得到結(jié)結(jié)構(gòu)軸線、、發(fā)展其為為桁架系統(tǒng)統(tǒng)，并計算算、驗證該該結(jié)構(gòu)模型型是否可行行，這種配配合亦是一一個雙向、、反復(fù)的過過程，要求求高效地調(diào)調(diào)整模型。。此外，幕幕墻顧問也也將根據(jù)施施工可能性性提出如下下要求：如如何精確實實現(xiàn)規(guī)模超超常的雙曲曲面，包括括材料選擇擇、加工工工藝、職異異形分塊等等。1.參數(shù)化設(shè)計計在本項目目中的特點點參數(shù)化設(shè)計計在案例建建筑造型設(shè)設(shè)計中的運運用“找形（FormFinding）”是每個個形體特殊殊的項目必必須完成并并且貫穿設(shè)設(shè)計始末的的工作，決決定找形規(guī)規(guī)則的因素素很多，包包括設(shè)計意意圖、結(jié)構(gòu)構(gòu)形式、幕幕墻的材料料與施工工工藝、風壓壓、采光與與遮陽、太太陽能利用用等等。本本項目的找找形規(guī)則很很大程度取取決于幕墻墻材料與施施工工藝。。深化設(shè)計計初始，為為形成流暢暢的雙曲面面，兩種材材料作為幕幕墻外裝飾飾面板被納納人考慮：：GRC與鋁單板。。兩種材料料的曲面成成形都需要要通過同比比例的模具具，而通常常模具制作作的高昂成成本正是雙雙曲面裝飾飾鋁板高昂昂總價的主主要原因。。故為避免免制作自由由雙曲面所所需的成千千上萬不同同模具，同同時也是力力求以最簡簡單的方式式描述形體體，找形的的規(guī)則被確確定為所有有的曲面都都是標準球球體或圓環(huán)環(huán)的一部分分，這樣所所有在同一一側(cè)面內(nèi)的的板塊都可可以用同一一塊模具成成形，不同同模具總數(shù)數(shù)量減少了了95%以上。2.參數(shù)化設(shè)計計在本項目目中的解決決方案參數(shù)化設(shè)計計在案例建建筑造型設(shè)設(shè)計中的運運用所有的曲面面都是標準準球體或圓圓環(huán)的一部部分這一找找形原則，，加上所有有曲面都是是內(nèi)凹的這這一條件，，翻譯成幾幾何邏輯即即為：用多多個位置、、尺寸受控控的標準幾幾何體對一一個范圍超超過所需形形體的體塊塊作布爾相相減運算，，得到最終終形體。其其中標準幾幾何體的位位置、尺寸寸的定位非非常關(guān)鍵。。為了使所所有桁架個個體形成的的建筑整體體能連續(xù)均均勻的變化化，所有標標準幾何體體就必須通通過在空間間中連續(xù)均均勻分布的的控制點（（多為形體體的頂點，，且通過四四個控制點點有且僅有有一個球體體）。根據(jù)據(jù)上述幾何何邏輯，就就可以在Grasshopper中構(gòu)建建筑筑形體的參參數(shù)化模型型了：先制制定形體控控制軸線（（平面與空空間皆有）），將軸線線相交形成成空間控制制點，然后后用幾何作作圖法求得得通過控制制點的標準準幾何體布布爾，最后后將相應(yīng)的的形體布爾爾相減得到到模型結(jié)果果。2.參數(shù)化設(shè)計計在本項目目中的解決決方案參數(shù)化設(shè)計計在案例建建筑造型設(shè)設(shè)計中的運運用上海東方體體育中心的的主體鋼結(jié)結(jié)構(gòu)為空間間桁架系統(tǒng)統(tǒng)，桁架的的找形原則則是：根據(jù)據(jù)幕墻系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)造厚度度與主體鋼鋼結(jié)構(gòu)自身身管徑，將將形體外表表面向內(nèi)偏偏移固定距距離，得到到主體鋼結(jié)結(jié)構(gòu)軸線控控制面，進進而相交得得到控制輪輪廓線，最最后在軸線線控制面和和控制輪廓廓線上根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)則則作出空間間桁架軸線線。其中受受最多關(guān)注注也是調(diào)