CN106649908B - 基于设计逻辑的参数化建筑设计工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，包括步骤：S1、定制构件标准；S2、制作基本单元构件；S3、装配标准化单元；S4、形成参数模块化构件库；S5、标准化单元的选取与组合；S6、根据项目需求调整设计参数；S7、输出设计成果。S8、拆分单元入库。本发明把设计元素拆分为基本单元构件，通过Revit内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定，实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件，实现设计生产一体化、协同化、智能化与数字化的目标，提高设计效率与质量。使用本发明，可以一定程度地把设计进行产品化，通过对成熟的模块构件进行自由拼装完成设计产品，实现质量与效率的平衡，减少重复劳动与浪费。

Description

基于设计逻辑的参数化建筑设计工法

技术领域

本发明属于建筑设计的技术领域，具体涉及一种基于设计逻辑的参数化建筑设计工法。

背景技术

目前，在国家大力发展住宅产业化与推行建筑信息模型应用的背景下，建设行业需要对传统技术手段进行变革以满足市场与政策的相关要求。现代工业已进入到4.0 时代，即简单描述为设计生产一体化、协同化、智能化与数字化，而国内建筑行业还停留在以人工作业为主，缺乏数字化手段的1.0 时期，各专业与各阶段的项目工程信息割裂，信息不对称等问题造成大量浪费；如何向现代工业学习，并找出能适应建筑行业特点的技术工法将成为建筑行业能否进入数字化时代的关键。

通过标准化的设计方法，有利于节约社会资源、降低开发成本、保证产品质量、是实现建筑产业化的前提条件。各大房地产商为有效控制成本，保证产品质量都在企业内部大力发展住宅建筑的标准化设计，甚至在商业MALL 类型上进行标准化设计的应用。现阶段标准化设计成果均为企业积累的各种项目归类整理形成的标准化“图集”与相关设计要求条文，其标准化程度与项目要求的多样性之间存在着一定的矛盾。

传统标准化设计存在如下缺点：1、其一般是通过总结归纳常用设计图纸，并形成标准化二维图集进行选取使用。由于建筑设计行业特点，各种因项目特殊性的需求造成的设计变化均需人工对标准图集进行大量的相关修改；2、项目信息分别存放在不同的图纸或文档内，信息的隔断与不对称将造成项目的各种资源浪费。3、所有图集均以施工图、详图深度的成果作为应用交互界面，关注点主要在技术设计层面，如果运用在方案初期，因需处理的细节太多，导致设计师难以驾驭与运用。4、面积指标是通过对标准图的成果进行人工框算

并汇总统计而成。面积线与单元设计之间并未建立联系，一旦设计修改，面积统计将重新人工调整，面积数据不能及时反馈将带来大量的返工。5、一般只包含技术经济指标数据，对应的工程量指标多以面积与经验值推导出而来，不能同时满足效率与准确度。6、平面图、剖面图、详图均为割裂图形，每次修改均重新对图纸进行人工调整与整理。7、因项目需求变化，新标准图库与修改深化的工作量均呈指数级别的增长，不利于可持续发展。8、方案设计的效果图和技术设计的施工图因条件与流程的限制往往是不能同步进行的，导致沟通定案效率低，效果图与实际不符等问题。9、由于图形表达的限制，如作绿色性能化模拟分析需另行制作模型实现。

建筑信息模型技术（BIM）-指创建并利用数字化模型对建设工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。是实现建筑行业信息化与数字化基础。BIM 概念已经普及到建筑各个领域，在业主、设计方、施工方均有不同程度的实践应用，并且实现了部分价值。BIM 技术的发展趋势，必然改变原有的设计方法，并对设计产品有更高的要求。但是，由于现阶段市场实际情况与软硬件技术的限制，BIM 应需实现的价值诸如：工程准确算量、信息流通、数据集成、精细化设计及出图等应用难以落地，其中的重要原因是投入产出比低，若未解决效率问题，只能作为试点应用。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其把设计元素拆分为基本单元构件，通过Revit内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定，实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件，实现设计生产一体化、协同化、智能化与数字化的目标，提高设计效率与质量，为企业创造价值。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，包括如下步骤：

S1、定制构件标准：制定构件的统一技术措施；

S2、制作基本单元构件：根据构件统一技术措施制作常用基本单元构件，该基本单元构件考虑设计修改变化的可能性与逻辑性，设置术语作为设计参数，以适应不同项目使用的需求；

S3、装配标准化单元：利用基本构件组合装配成常用标准化单元，并对基本的开间、进深、高度常用设计值进行参数设置，其余配套家具、设备均根据设计原则与基准单元进行相对关系锁定，实现参数驱动设计；

S4、形成参数模块化构件库：通过对户型的创作与收集、项目的积累，整理并形成参数模块化构件库；

S5、标准化单元的选取与组合：在开展新项目时，根据技术指标要求与方案意图，选取标准化单元进行组合使用，形成新的设计方案；

S6、根据项目需求调整设计参数：确定基本平面布局后，根据项目需要调整表格内的设计参数,自动完成模型、施工精装图纸、面积指标相关修改；

S7、输出设计成果：参数模块化设计完成后，输出设计成果。

其中，还包括步骤S8、拆分单元入库：通过实施项目的积累，把因项目应用需求而修改或深化的模块单元进行拆分，进行整理归类入库，以备同类项目使用。

其中，在步骤S1 中，构件标准随项目实践的应用需求持续修订，构件单元本身也可进行可持续修订。

其中，在步骤S1 中，统一技术措施包括：保证构件分类与命名统一、共享参数设置原则、制定构件的搭建与信息录入要求。

其中，在步骤S3 中，常用标准化单元包括住宅的各种房间、常用核心筒、酒店标准客房、标准商铺中、学校教室、标准办公间、医院功能单元的至少之一。

其中，在步骤S3 中，所述参数化驱动设计具体是把设计元素拆分为基本单元构件，通过Revit 内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定，实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件。

其中，在步骤S4中，使用族库系统对参数模块化构件库的内容进行权限、检索、归类管理，形成企业知识库的组成部分。

其中，在步骤S6 中，根据项目需求调整的设计参数包括房间开间、阳台进深、户型高度、配套布品选型与参数及细部设计调整。

其中，在步骤S7 中，设计成果包括设计图纸、工程量统计、指标、可视化模型、户型采光分析、户型通风分析、工程实施的渲染效果图中的至少之一。

本发明的有益效果：本发明可利用计算机技术预设相关设计规则，通过参数输入的人机交互界面，把所有重复性、规律性的工作交由计算机自动批量完成，藉此解决效率与质量之间的矛盾问题。在一定的标准化规则下制定参数模块单元，利用参数变化与单元组合的方式满足项目的多样性需求，藉此解决标准化与个性化之间的矛盾问题。参数模块化设计应遵循可持续发展的原则，各基本标准单元构件应考虑其修改与深化的可能性，能够通过“零件”的装配与替换实现各参数模块改进，逐步形成企业知识库。建筑设计从业人员使用本技术方案，可以一定程度地把设计进行“产品化”，通过对成熟的模块构件进行自由拼装完成设计产品，实现质量与效率的平衡，向工业设计、建筑产业化方向发展，减少重复劳动与浪费，提高生产力。此外，本技术方案成果为BIM 数据模型，除完成设计成果外，还可以延伸至施工运维应用，其应用价值还有巨大的发掘空间。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图１是基于设计逻辑的参数化建筑设计工法的工作流程图。

图２是基于设计逻辑的参数化建筑设计工法的结构示意图。

图3 是构件标准的分类命名规则。

图4 是参数化构件技术方案示例图。

图5 所示的是可参数变化的卫生间标准单元。

图6 是可参数变化的核心筒单元。

图7 是可参数变化的U 型厨房单元。

图8 是参变标准厨房单元加工而成的平面详图。

图9 是参变标准厨房单元加工而成的剖面详图。

图10是参变标准厨房单元加工而成的排砖图。

图11是参数模块化构件库示例。

图12是根据项目需求调整设计参数后的示意图。

图13是根据项目需求调整设计参数后的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1和图2所示，本发明所述的基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，包括如下步骤：

S1、定制构件标准

制定构件的统一技术措施，保证构件分类与命名统一（分类命名规则见图3），共享参数设置原则，构件的搭建与信息录入要求等；该标准应随项目实践的应用需求持续修订。族命名原则：族文件有两层命名，第一层是族文件的名称，第二层是族类型参数的命名；族文件的命名根据构件名称命名，如推拉窗.rfa、单扇门.rfa；族类型的命名可按下面方式命名：构件名称/简称-尺寸规格-材料标号-备注说明，如：建筑防火门：FM乙1221、结构柱：KZ1300×300、蝶阀-D71-手柄传动-对夹式：D71X-6-40mm。

S2、制作基本单元构件

各专业根据构件统一技术措施制作常用基本单元构件，该构件应该充分考虑设计修改变化的可能性，根据设计逻辑设置相应的且严谨的术语作为设计参数，适应不同项目使用的需求。

如图4 所示，参数化单元构件以拱洞示例，对于该常用欧式建筑构件，设计师只需调整族的拱洞的高度与宽度，还有拱高三各参数进行模型的装配，就可进行各种变化满足设计几何尺寸需求。而造型线脚与装饰构件只要更换子构件便可以重复用于不同项目，该类型参数族带来的应用效益：

1、统一圆拱的工程做法，保证质量与统一设计标准。

2、不需所有设计师均对细节设计或者建模能力有要求，设计师关注平面空间等专业要点，只是对该类型模型进行装配与调节几何参数合理设计使用。

3、可持续发展与精细化设计，因管理为同一构件类型，为满足算量与详图设计等要求，可不断进行深化。

族制作关键设置：

1.使用统一路径进行放样，进行拱洞与线脚制作，只需替换线脚截面，便可更换装饰造型。

2.参数的设置不应考虑圆拱半径，而是以设计师惯用的拱高与宽度控制圆拱的形状。

3.放样路径的设置，圆弧不能一次成型，需把圆拱对半分进行高度与半宽进行锁定。

通过圆拱参数族的例子举一反三，当所有项目开展前，统一策划由专人完成该类构件模型，即能大幅度提高BIM 设计建模与表达的效率。通过积累完成完善企业的知识库。

对于含有石材，复合板材装饰等项目，通过复合构件族的调整，实现两点一线便完成含龙骨，板材分隔与符合出图表达的模型。

对于窗基本单元构件，可根据要求调整参数实现平窗、凸窗、是否有亮子、上下亮、上悬或者平开之间的变化。

需要注意的是，如构件参数内含设计规范要求，须把质量控制措施融入到参数模块化设计。

S3、装配标准化单元

利用基本构件，组合装配成常用标准化单元，如住宅的各种房间、常用核心筒、酒店标准客房、标准商铺等，并对基本的开间，进深，高度等常用设计值进行参数设置，其余配套家具，设备均根据设计逻辑与基准单元进行相对关系锁定，实现参数驱动设计。

在BIM 平台软件Revit 下，对原先作为方案推敲的族功能进行自定义改造应用，作为参数模块化的基准轮廓，对关键的设计参数进行统一命名设置，由于建筑功能空间多数为规则矩形，所以大部分参变模块均可基于有限的基准单元完成，遇到特殊形态的功能空间，一样可以运用REVIT 强大的造型工具与参数设置（包括弧度、半径、长度、曲率、函数）满足参数化模块的基础工作要求。

带走道型的房间基准轮廓构件，可进行旋转与镜像、调整设计参数以驱动模型；并通过选取相应参数的墙体，按照一定的设计逻辑与基准轮廓构件锁定关系，完成参数驱动隔墙、门窗、家具、楼板、天花等构件组成房间单元，图5 所示的是可参数变化的卫生间标准单元，图6 是可参数变化的核心筒单元。图7 是U型厨房单元。图8 是参变标准厨房单元加工而成的平面详图。图9 是参变标准厨房单元加工而成的剖面详图。图10 是参变标准厨房单元加工而成的排砖图。

S4、形成参数模块化构件库

通过对经典户型的收集，项目的积累，整理并形成参数模块化构件库（如图11所示），并使用族库系统对其内容进行权限、检索、归类等管理，形成企业知识库重要的组成部分。

S5、标准化单元的选取与组合

当设计师在开展新项目时，根据技术指标要求与方案意图，选取标准化单元进行组合使用，形成新的设计方案。选取某经典一梯二户型作为设计方案参考，在LOD100 方案阶段应用阶段，选取符合设计意图的功能基准单元，并进行户型单元组合，仅需关注功能布局、开间进深、面积指标等参数。在LOD300施工图阶段应用阶段，由于功能布局轮廓就是预设的BIM 模型基准图元，当户型布局确认后，一键自动生成达到施工图深度的模型、指标、图纸、工程量等，交由计算机自动完成LOD100 至LOD300 的过程。户型单元确定后，选取核心筒组合形成标准层模型与相应的技术图纸，待立面风格确认后，再进行装饰构件的组装完成从方案到施工图深度的设计。

S6、根据项目需求调整设计参数

确定基本平面布局后，设计师根据项目需要调整表格内的设计参数,如房间开间、阳台进深、户型高度等，便可自动完成模型、施工精装图纸、面积指标等相关所有修改，而且支持所有细部设计调整（如门垛尺寸、门窗参数等）

对于户型内各单元房间，同样可以参变驱动，参数调整同时完成模型、平面详图、剖面详图、分色排砖图，甚至家具板材工程量统计表的修改，根据项目需求调整设计参数示意见图12、图13。

S7、输出设计成果

参数模块化设计完成后，输出的设计成果由于预设模块内包含丰富的数据模型，所以除了设计图纸以外，还包括工程量统计、户型采光分析、户型通风分析、工程实施的渲染效果图等。

S8、拆分单元入库

通过实施项目的积累，把因项目应用需求而修改或深化的模块单元进行拆分，进行整理归类入库，以备同类项目使用，藉此积累企业知识库，实现参数化模块设计的可持续发展。

下面结合本发明各个技术点详述本发明的实现原理及相应的效果：

1.参数化驱动设计

参数模块化设计的改进：参数模块化设计，把建筑拆分成可参数化驱动的标准单元，根据项目特点与需求对标准单元重新组合，只要对动态表格进行相关的参数修改，所有模型与信息均根据内部建立的设计逻辑自动完成修改。

实现原理：把设计元素拆分为基本单元构件，通过Revit 内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定；实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件。

通过参数化驱动设计，实现以数字参数驱动设计，灵活适应对项目需求,解决产业标准化与项目多样性间的矛盾。

2.BIM 平台应用

参数模块化设计，是以BIM平台作为应用基础，项目内相关信息均存放在建筑信息模型数据库内统一管理，产生“协调的、内部一致并且可运算的”建筑信息。

实现原理：基于Revit 后台支持模型与数据的联动，共享参数的应用，标准化原则的约定，实现数据的统一与流通。

通过BIM平台应用，以BIM 建筑信息模型作为项目载体，实现建筑数字信息化。

3.标准单元的轻量化

标准化单元引入LOD 概念-LevelsofDetail 的简称，意为多细节层次。根据该单元在不同阶段应用需求，呈现出不同细节的模块以供使用，如方案阶段设计师只需关注功能单元的轮廓组合即可。

实现原理：由于参数化驱动设计的原理，模型所有细节均依据最简单的基准模型形成，基准模型为简单的设计元素轮廓，通过对这些元素的自由组合实现方案创意应用；当设计进入下一阶段时，只需选取不同的LOD层级，模型自动按规则加载相应深度的设计构件。

通过标准单元的轻量化，设计师能自由组合简洁的标准化单元，满足设计不同阶段关注点的需求。

4.面积动态统计

每个标准单元模块内部已建立好设计与面积之间计算规则，任何设计修改的变化均可动态反馈准确的面积数据，大大加强设计定案的效率。

实现原理：在制作标准化单元的同时，根据面积计算规则制作与基准模型锁定关系的“面积构件”，该构件在单元组合完成后实现从中提取面积指标，这里指的面积是符合规划报建规则要求的面积。

5.工程量动态统计

可动态统计各层级的构件信息，实现快速准确的工程量统计，如房间开间的设计调整可直接影响家具板材的用量。

实现原理：通过统一标准的设计构件与共享参数设置，直接或插件获取BIM模型的工程量信息。

6.图纸动态生成

图纸均为标准化单元模型截取的二维投影并根据表达要求预设生成，设计参数调整满足要求后，即可获得相应深度的图纸。

实现原理：对标准单元模型截取平立剖与详图，事先依据出图标准对模型进行尺寸标注与模型信息的注释读取，形成技术图纸。该图纸所有显示的尺寸标注与二维注释均与模型信息动态关联。

通过图纸动态生成，各种平面、剖面、立面详图可自动生成，预设的尺寸标注与文字注释均能随设计参数改变。

7.可持续深化构件

标准化单元均由参数化构件组成，只需深化或修改组成的“零件”与之替换，便可完成所有标准化单元的修改工作，实现可持续发展。

实现原理：限制基本构件单元的数量，以最少的构件族满足最大限度的项目需求，即依靠“零件”的参变、组合、嵌套满足设计需求，仅对基本构件的维护有利于可持续发展。

通过可持续深化构件，可根据项目需求维护与深化有限的基本单元，实现可持续发展与精细化设计。

8.可视化体验设计

标准单元除技术图纸信息外，还包含实施模型、材质信息、灯光信息等，可直接进行渲染、虚拟漫游等可视化应用。

实现原理：通过FBX 等格式的模型交互，材质效果预置，实现在Lumion、Fuzor、3dmax 或游戏引擎内的渲染与漫游。

通过可视化体验设计，全过程三维可视化，实现效果展示与技术设计同步，提高沟通效率与设计把控。

9.绿色性能化分析

直接利用标准化单元模型进行绿色性能化分析，可集成常用数据用于指导优化设计。

实现原理：通过标准化单元模型导出SAT 或GBMXL格式模型至CFD、采光分析软件进行形影绿色分析，并把数据结果，图片资料等附于单元构件信息库内。

通过绿色性能化分析，标准组合单元包含通风采光模拟分析数据，有利于优化设计。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、定制构件标准：制定构件的统一技术措施，构件标准随项目实践的应用需求持续修订；

S2、制作基本单元构件：根据构件统一技术措施制作常用基本单元构件，该基本单元构件考虑设计修改变化的可能性与逻辑性，设置术语作为设计参数，以适应不同项目使用的需求；

S3、装配标准化单元：利用基本单元构件组合装配成常用标准化单元，并对开间、进深、高度常用设计值进行参数设置，其余配套家具、设备均根据设计原则与基准单元进行相对关系锁定，实现参数驱动设计；

所述参数驱动设计具体是把设计元素拆分为基本单元构件，通过 Revit 内可参数化驱动的基准模型与各单元构件按一定设计逻辑进行关系锁定，实现参数驱动基准模型，基准模型驱动单元构件；

S4、形成参数模块化构件库：通过对户型的创作与收集、项目的积累，整理并形成参数模块化构件库；

S5、标准化单元的选取与组合：在开展新项目时，根据技术指标要求与方案意图，选取标准化单元进行组合使用，形成新的设计方案；

S6、根据项目需求调整设计参数：确定基本平面布局后，根据项目需要调整表格内的设计参数,自动完成模型、施工精装图纸、面积指标相关修改；

S7、输出设计成果：参数模块化设计完成后，输出设计成果；

还包括步骤

S8、拆分单元入库：通过实施项目的积累，把因项目应用需求而修改或深化的模块单元进行拆分，进行整理归类入库，以备同类项目使用。

2.根据权利要求1 所述的基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其特征在于，在步骤S1 中，统一技术措施包括：保证构件分类与命名统一、共享参数设置原则、制定构件的搭建与信息录入要求。

3.根据权利要求1 或2 所述的基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其特征在于，在步骤 S3中，常用标准化单元包括住宅的各种房间、常用核心筒、酒店标准客房、标准商铺、学校教室、标准办公间、医院功能单元的至少之一。

4.根据权利要求1 或2 所述的基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其特征在于，在步骤 S4中，使用族库系统对参数模块化构件库的内容进行权限、检索、归类管理，形成企业知识库的组成部分。

5.根据权利要求1 或2 所述的基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其特征在于，在步骤 S6中，根据项目需求调整的设计参数包括房间开间、阳台进深、户型高度、配套布品选型。

6.根据权利要求1 或2 所述的基于设计逻辑的参数化建筑设计工法，其特征在于，在步骤 S7中，设计成果包括设计图纸、工程量统计、可视化模型、户型采光分析、户型通风分析、工程实施的渲染效果图中的至少之一。