园林景观设计BIM的应用分析

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摘要：bim技术能使景观建筑设计师在三维平台中进行曲面等复杂形态的构建创作和优化对比，并应用BIM多角度可见的特点对其空间关系、尺度关系和建造方法与施工工序相结合进行验证。以苏州华为项目为例，通过协同平台进行多人团队设计实践验证BIM技术对景观建筑整体构建和高精度控制的实际意义，并对BIM技术景观设计中的应用进行探讨。

关键词：BIM；景观设计；可视化；协同平台

目前大多数设计院还是以二维设计为主，只有少数大型综合设计院在重大项目中应用BIM做建筑景观设计并与施工配合。在园林景观专业对BIM应用则更少。本文以华为苏州企业业务项目（DK20110310地块）景观设计为例，简述BIM在景观设计中的实际应用，探讨BIM在景观设计中的推广应用。该地块位于江苏省苏州市，新华路、新庆路、新城东路、纵四河东侧，吴淞江西侧，总用地面积43.250hm2，景观总面积31.263hm2（其中绿地面积19.450hm2，铺装面积11.100hm2，挡土墙、围墙面积0.483hm2，园区景观湖水面积0.230hm2）。该项目独特的设计构思带来复杂的多层空间形态，因此设计团队自项目伊始就确定应用BIM技术，即构建完整的BIM三维模型并制定了相应的策略。基于BIM是数字信息技术的综合运用，设计团队将企业园区的建筑结构、水电各专业、生态过程、基础设施和园区内员工业余生活需求相结合，构建有机、流动性、更契合实际的立体多层次景观形态；同时，通过设计方法的多元化和施工建造技术的更新突破，使高精度的多维曲线和曲面造型在本项目中得以实现。

1场地及建筑性能模拟分析

协同工作平台包括软件环境、文件系统、几何控制系统、模型标准、成图文件等，以保证不同专业、景观设计人员之间的信息更新与共享更及时，从而大幅提升信息传输和替换效率。本工程平台的中心主要是几何控制系统，一方面是因为软件具有管理大地坐标系统和复杂曲面造型的局限性；另一方面是由于本工程屋顶的景观处理及地下复杂的设备工程，屋顶景观、地上景观、地下景观等多层次景观内容和多层次的地上、地下复杂建筑无法通过二维的相对关系进行“整合”。1）项目设计团队首先构建建筑轴网+城市坐标系统为景观的“基底控制网”，其中建筑轴网确定景观和建筑之间的平面构成关系，景观模型能按照轴网和建筑模型精确拼合为三维空间；建立城市大地坐标和相对独立坐标之间的关系，城市大地坐标系统定义主要消防路、小园路、广场的走向，竖向上按照吴淞高程和相对高程进行设定。由多层次网格控制系统确定的定位内容和生成原则，能完整构建多层次的景观要素框架，从而使这些多层次信息在三维模型中通过矢量化方式得到展现。2）建立建筑与景观以及景观各构件之间的关联。地上地下建筑物、构筑物及其地面的出入口导入软件作为景观的基础模型，在基础模型的基础上构建与建筑相关联的景观小品，包括生活园区主体建筑、凯旋门、车行主坡道、风井、天窗、景观水景、雕塑小品等，地上地下建筑和景观所形成的对应关系。3）为了在此控制网中对景观各元素与建筑主体有效契合，构建多层次的景观细部，从而建立完整的专业工作领域。

2参数化建模找形

应用BIM技术对曲面的构筑物小品及建筑形态进行深化建模，经过对设计基础参数的调整反映构筑物小品和建筑形态的变化。例如一些异形模型的建模表现，运用此软件建模更为直观和精准。

3建筑景观可视化及曲面构筑物等关键构件的设计与优化

利用原有CAD等二维软件技术，把建筑主体、景观构筑物、人行桥、坐凳、挡土墙、水景雕塑小品等构件联合起来，形成三维的实物图形；与此同时，能够划分多层次立体空间，进行有效合理的优化设计。通过BIM软件分析景观视角、评估遮挡物等。景观设计强调步移景异的视觉感受，通过软件视域分析的强大功能，可让设计师判断所设计区位的视野，判断应遮挡的设施是否达到遮蔽目的；对于重点VIP区域景观，亦可借助此功能，判断是否在视觉上有被其他景物干扰的情况。曲面矮墙、坐凳、曲面水景、1.5～5.0m宽的园路和局部放大的广场采用流线形的细部特殊设计，使园区整体呈现出流线形的形象。路牙石作为园区主要构成部分，结合了异形坐凳、植物和灯光，宽度为150～450mm，高度为150～750mm，并在三维空间中呈现为扭形。流畅的曲面造型对优化设计和施工修建提出了挑战：①多层双曲面需不断优化和微细分解；②分解后的标准单元尺寸没有办法用正常标注描述；③通用节点无法多次利用；④施作困难。基于高精准的数字模型，设计者应用犀牛软件对收边石曲面进行优化，将多曲面优化分解成可展开曲面或直纹曲面，并将其分割成可加工尺寸，然后导入BIM环境中；这一过程需多次结合犀牛三维可视的特点进行动态观察，直到效果满意为止；最后从犀牛软件中导出构件的空间定位数据。曲率分析是曲面分解优化的主要环节。曲线的曲率是曲线上某点的切线方向角对弧长的扭动率，曲率表明曲线在某一点弯曲程度的数值，数值越大表明曲线的弯度越大。依照曲率分析，将分解优化后的曲面分为两类：①曲率相对小的面，可将其定义为标准平面组成的曲面，以降低构建的难易度和造价；②曲率相对较大、需三维加工和定位的多重曲面，将其分解优化成可展开曲面或直纹曲面，并分成可加工的尺寸。按照上述原则，85%以上的收边石坐凳被优化成可用较小折面拟合的标准构件，采用传统方法加工和材料定位，且第一位施工；剩下15%左右部分核查现场实际尺寸后重新构建模型，优化分解成可展开曲面或直纹曲面，异形再加工安装。照明灯光则是在现场实际测量数据后加工安装。水景位于场地东侧A1楼18.0m平台和16.4m入口处，高差2.5m，上阔下窄，由东向西跌入水景汇水池中，跌水坡面上放置2组台阶状跌水槽，无障碍通道顺延而下。水景南北两侧布置台阶将人流导入地下休憩景观空间，异形收边石沿水景顺滑而下。设计按如下步骤进行：①将跌水的剖面分解优化成由标准单元直线和圆弧线异形构件组成的顺滑曲线，从而将跌水表面分解优化成可展开的曲面；②用单一标准单元尺寸的花岗岩贴合跌水表面，反复调整花岗岩尺寸大小，保证贴合后的景观表面不出现明显棱角；③路牙分割石将收排水沟、给排水管线及循环泵压在下面，可根据分解优化后的水景跌水表面确定大概收边石位置；④南北台阶垂直且低于路牙分割石，根据路牙分割石的位置确定台阶的布置平面，根据相对高程确定并构建台阶的三维模型；⑤将台阶位置的路牙分割石分解优化成直线段，其他部分分解优化为异形光滑曲线，创建路牙分割石的实体模型并按照弧形可加工尺寸完成切割加工；⑥三维模型导入犀牛软件建模平台，提交给专业工厂加工，并指导现场施工。

4模拟现实

模拟建成后的三维立体空间，以遨游、动画等形式提供仿真的视觉和空间感受及立体体验。

5给排水、强弱电管线综合

进行多专业碰撞核对，完成设计图纸范围内各种管线的布设位置及与建筑景观结构平面布置和建筑场地竖向高程相协调的配合设计，实现多专业综合管线“无碰撞”。

6辅助植物绿化科学化设计

日照及风场的影响对于植栽设计具有较大影响。景观设计师通过精准的日照及阴影分析，可判断全年中基地内各区域的日照时数，并据此选择不同耐阴程度的植栽。以开花品种为例，日照长短对开花品种具有关键影响，缺乏直射日照难以开花，设计者可通过科学方法和知识积累，作为栽植设计的依据。通过全年日照及风场模拟，可取得基地内不同月份的风向风速分布位置，设计师可在强风处选择抗风品种加以阻挡。也能用多层密植的种植方式加以分隔，并以科学的分析工具，验证植物设计的合理性，创造较好的微空间环境。在景观设计中可应用遮阳构筑物、公交停靠亭、停车场、水景广场、植栽设计及对日照有特别要求的景观设施，如标志塔楼、内部公共交通停靠设施等，准确计算太阳直射角度、时间及遮荫程度。

7结语

在华为研发中心园区绿地项目实践中，项目本身的专业技术需求和难点给设计团队提供了难得的实践机会与挑战。经过建构规范的全面模型，项目团队实现了信息技术在景观阶段和曲面复杂内容中的应用，极大提升了设计的实现率和施工与设计的贴合度，同时也积累了经验。通过总结项目在设计过程中的BIM应用方法，为相关设计项目提供参考，进而提升我国BIM技术在设计中的应用水平。

参考文献：

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［3］刘东云，邵韦平，李雄，等.复合表面：面向综合的城市基础设施景观［J］.风景园林，2017（12）：87-92.

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［5］周桂香，蒋凤昌，徐华，等.BIM技术在综合管廊工程建设全过程中的应用［J］.工程建设与设计，2018（11）：175-178.

作者：张卫国 单位：新疆通艺市政规划设计院