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摘要：参数化建模技术在辅助建筑设计上的应用越来越广泛，其发展时间短暂，发展速度却令人叹为观止。目前，在建或已建成的形态各异的建筑中，或多或少都有参数化软件的设计辅助。在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros和Grasshopper组成的设计平台是目前使用最为广泛、最为流行的一套设计平台，这主要得益于Rhinoceros建模软件强大的造型能力和Grasshopper独特的可视化编程建模方式。
关键词：参数化建模；参数化设计；幕墙设计
建筑幕墙就是一种新颖的建筑外在体现，而采用传统常规的设计手法已经不能轻易准确快速的解决此类设计；同时现有的传统的施工技术也不宜构建此类建筑。通过介绍建筑BIM参数化技术在异形曲面幕墙中的应用探索，为此解决异形曲面建筑幕墙的设计与施工提供了一种全新的思路。
1参数化设计的含义与作用
参数化设计之中，“参数”意为变量，就是说参数化模型其实是由各种可变的量通过有机结合而形成的一个整体。对于传统的数字化图纸来说，每一部分之间的关系是孤立的；而参数化模型之中，如果你对某一参数，如“层高”进行修改，那么与其相关的量，比如墙壁高度、楼板标高、室内容积等一系列有关参数都会随之变化，这就是参数化设计的意义。这种“牵一发而动全身”的特性，对计算机的计算速度有比较高的要求，因此，在建筑这么复杂的领域，计算机性能的日益提升才使参数化设计成为了可能。参数化设计使得协同设计的效率大大提高，为设计数据在不同软件之间的传输和运算建立了有利基础。
具体到建筑物的参数化设计，那就离不开建筑信息模型（BIM），BIM模型是建筑参数化设计的载体，其中的“I”代表信息，其内涵与参数是相同的，都是用来描述一个模型的互相关联的变量。所以，将参数化技术实际运用于建筑设计时，其手段和载体就是BIM。因此，建筑的参数化设计与建筑信息模型是一体两面、不可分割的。
具体来说，首先，在参数化设计的过程中，由于程序按照参数化的规律进行运作，因此可以通过逻辑运算，大批量地生成有一定内在规律的图形和结构，从而大大减少了图纸绘制的工作量；其次，在参数化设计中，参数是设计人员预先给定的量，而非在设计之后才生成，因此我们可以获取到更加直观简明的数据；最后，参数化设计的模型在各个设计软件中可以互相转化，从而让我们可以发挥不同软件的功能，对一个模型进行更加深化和细致的处理，使该模型在各个方面都能发挥其功能。
2参数化技术设计流程
为了保证设计工作的顺利进行，在采用建筑BIM技术创建模型时，依次制定了具体BIM模型创建流程，用于指导BIM创建的具体工作。根据工程总进度计划编制，制定建筑BIM深化设计进度计划，该进度计划是各项工作实施的前提保障。建筑BIM参数化技术设计流程如图1所示。从图1可以看出，各专业信息不断加入BIM中，实现各专业协同工作。
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图1建筑BIM参数化技术设计流程
3建筑幕墙模型创建
3.1建筑表皮分格划分
在构建建筑模型时，为了能够最大限度地贴合建筑效果且满足幕墙设计施工及其加工要求，全过程采用Rhino参数化设计。以两根建筑轮廓控制线为基准，此设计分格原则为美学要求，也符合建筑原生板材规则。在建模过程中经过多次调整达到比较完美的效果。根据设计要求，利用Rhino&GH参数化对立面进行分格划分，尽量控制板块的模数，使每个板块都能满足设计及加工要求。通过BIM软件对建筑外立面进行模数化分格划分是BIM最常用的技术之一，建筑表皮分格划分也是为建筑表皮曲率分析确定依据。犀牛Rhino的优点在于强大的曲面建模能力和准确的数据计算功能，有利于异形曲面建筑幕墙的建立，是实现幕墙参数化设计的手段之一。
3.2建筑表皮曲率分析
利用BIM模型对幕墙自由曲面部分各个立面进行曲率分析，根据分析结果对曲率不均匀的区域进行曲面的重新拟合生成，从而保证建筑造型顺滑自由过渡的最佳外立面效果。幕墙钢龙骨为沿幕墙外立面造型变化的自由扭曲曲线，通过BIM模型分析出曲线的曲率及弦高，在不影响视觉效果的前提下，根据不同曲率进行整理归类，并将曲率较小的弧形优化成直线。建筑表皮曲率分析对建筑表皮最终确定具有重要的实际意义，也是建筑幕墙结构确定提供科学的依据。
3.3建筑幕墙结构确定
异形曲面幕墙为曲面环绕幕墙，内部结构形式复杂，外部效果变化多形。因此我们在幕墙方案设计阶段，对幕墙系统进行区域分解建模，并为结构计算提供精确的计算模型。同时对计算受力位置、受力跨度、受荷宽度、倾斜角度等计算条件进行统计归类，模拟出找出受力最不利的位置，减少结构计算的重复工作量。对重点部位进行三维建模模拟，模式系统可行性，将模型导入ANSYS软件通过计算确定系统的安全性、可靠性。
3.4幕墙节点可视化模拟
横竖龙骨配合曲面造型调整，空间定位很难。横向装饰条截面尺寸呈现曲面飘逸变化，分格错位交接，角度变化颇多。常规的二维节点无法表达精确。幕墙横竖龙骨在施工现场也无法按照常规的施工工艺定位施工，只有通过BIM软件进行安装模拟，检查各构件的配合是否合理，安装空间是否足够，结构受力位置是否科学，施工安装顺利是否合理，因此节点可视化模拟施工也是BIM最常应用的技术之一。
3.5碰撞检查及复核
基于网络的工程管理、信息互通以及协同工作信息化平台等，利用Navisworks软件对幕墙龙骨模型和与主体结构及其其他专业模型进行碰撞检查，提前发现模型中的干涉问题，及时作出调整。当建筑用户幕墙模型与各个专业碰撞没有问题时，那就是建立完成完整的建筑模型。
3.5.1与主体结构的碰撞检测
利用BIM的碰撞自动检测功能检测幕墙龙骨与主体结构之间的干涉情况，在设计阶段对干涉提前进行调整。
3.5.2与其他专业间的碰撞检查
将各个专业模型导入一个建模软件Revit进行合模，然后再导入Fuzor进行碰撞检查，看与管道管线设备等是否有冲突。若有存在冲突需应该及时出具碰撞报告，及时反馈协商解决办法，在施工前将碰撞问题解决掉。
3.5.3幕墙施工过程中的跟踪复核
幕墙施工过程中，通过现场复核与模型比对，实现建筑的实时精准控制。实施过程中，通过现场复核与模型比对，实现建筑的实时精准控制。使其设计与施工进度相对应，形成施工设施的4D动态管理。
3.6施工图纸生成
参数化BIM技术颠覆了传统由二维图纸到三维模型的设计流程。建筑模型检验无误后，将Rhino模型导入另一个建筑模型软件Revit，利用Revit强大的出图功能生成平面图、立面图、剖面图等施工图纸。在以后的建筑设计中再延伸到思维模式，实现全生命周期的构建。而且，利用BIM可以降低相应的风险和缩短工期。
结语
回顾整个建模过程，需要手工完成的部分就是导入平、立、剖面和节点大样图。在确定轮廓线之后，其他的步骤均可以交由Grasshopper插件来完成，通过编写逻辑关系，实现参数化的建模，极大地提高了幕墙设计和施工下单的效率。在施工的过程中，将上面提取出的数据加以分析，然后将其用于现场放样定位的工作中，以指导施工。由此可见，参数化设计技术在建筑设计与施工的全过程中，从初步设计，到设计的深化，直至项目的施工阶段都发挥了很大的作用。在建筑后续的运营维护中，参数化设计的模型和数据还可继续用于建筑的变形监测等环节。
参考文献：
[1]李建成.BIM概述[J].时代建筑，2013，（2）：10-15.
[2]王伟，奚悦.南宁机场参数化设计应用介绍[J].建筑创作，2012，（6）：88-92.