摘要: Autodesk 2011版用于建筑設(shè)計(jì)的系列軟件擁有全面創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)功能，幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行自由形狀建模和參數(shù)化設(shè)計(jì)，并且還能夠讓您對早期設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。借助這些工具，設(shè)計(jì)師可以自由繪制草圖，快速創(chuàng)建三維形狀，交互地處理各個(gè)形狀。Revit Architecture概念體量設(shè)計(jì)環(huán)境在設(shè)計(jì)過程的早期為建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和室內(nèi)設(shè)計(jì)師提供了靈活性，使他們能夠表達(dá)想法并創(chuàng)建可在初始階段集成到建筑信息建模 (BIM) 中的參數(shù)化體量。

　　建筑信息模型，又稱為BIM，是在項(xiàng)目建造之前以數(shù)字化方式對其關(guān)鍵物理特性和功能特性進(jìn)行探索的綜合過程，可以幫助提高項(xiàng)目交付速度、減少成本，并降低環(huán)境影響。借助BIM，設(shè)計(jì)人員可在整個(gè)過程中使用協(xié)調(diào)一致的信息設(shè)計(jì)出新項(xiàng)目，可以更準(zhǔn)確地查看并模擬項(xiàng)目在現(xiàn)實(shí)世界中的外觀、性能和成本，還可以創(chuàng)建出更準(zhǔn)確的施工圖紙。

　　人類總喜歡打破常規(guī)，創(chuàng)造新奇，人類設(shè)計(jì)和建造的“現(xiàn)代建筑”也不例外。眾所周知，自由形狀的建筑越來越多，例如鳥巢、水立方、上海塔、阿聯(lián)酋迪拜布吉大樓等等。為了幫助建筑師創(chuàng)建各種自由形狀的建筑體量，Autodesk軟件從2011版本起引入了概念設(shè)計(jì)環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境里面建筑師可以根據(jù)對建筑外輪廓的靈活要求，去創(chuàng)建比較自由的三維建筑形狀和輪廓，而且可以進(jìn)行比較強(qiáng)大的形狀編輯功能。除此之外，Revit Architecture還有表面有理化工具，對創(chuàng)建好的三維形狀表面可以做一些復(fù)雜的處理，來實(shí)現(xiàn)形狀表面肌理多樣化。

　　一、概念體量環(huán)境介紹

　　概念體量設(shè)計(jì)環(huán)境是在Autodesk Revit Architecture軟件中為了創(chuàng)建概念體量而開發(fā)的一個(gè)操作界面，在這個(gè)界面用戶可以專門用來創(chuàng)建概念體量。

　　概念設(shè)計(jì)環(huán)境其實(shí)是一種族編輯器，在該環(huán)境中，可以使用內(nèi)建和可載入的體量族圖元來創(chuàng)建概念設(shè)計(jì)。

　　圖1為Autodesk Revit概念體量環(huán)境：

圖1

　　在概念體量設(shè)計(jì)環(huán)境中，建筑師可以進(jìn)行下列操作：

　　(1) 創(chuàng)建自由形狀。

　　(2) 編輯創(chuàng)建的形狀。

　　(3) 形狀表面有理化處理。

　　二、名詞解釋

　　在概念設(shè)計(jì)環(huán)境中，我們常常會遇到一些名詞，例如三維控件、三維標(biāo)高、三維參照平面、三維工作平面、形狀、放樣、輪廓等，在這里筆者講分別對這些名詞進(jìn)行一個(gè)簡單的介紹，便于讀者更好的了解概念設(shè)計(jì)環(huán)境。

　　(1) 三維控件

　　在選擇形狀的表面、邊或頂點(diǎn)后出現(xiàn)的操縱控件，該控件也可以顯示在選定的點(diǎn)上。如圖2所示：

圖2

　　對于不受約束的形狀中的每個(gè)參照點(diǎn)、表面、邊、頂點(diǎn)或點(diǎn)，在被選中后都會顯示三維控件。通過該控件，可以沿局部或全局坐標(biāo)系所定義的軸或平面進(jìn)行拖曳，從而直接操縱形狀。通過三維控件可以：

　　在局部坐標(biāo)和全局坐標(biāo)之間切換。

　　直接操縱形狀。

　　可以拖曳三維控制箭頭來將形狀拖曳到合適的尺寸或位置。箭頭相對于所選形狀而定向，但您也可以通過按空格鍵在全局 XYZ 和局部坐標(biāo)系之間切換其方向。形狀的全局坐標(biāo)系基于 ViewCube 的北、東、南、西四個(gè)坐標(biāo)。當(dāng)形狀發(fā)生重定向并且與全局坐標(biāo)系有不同的關(guān)系時(shí)，形狀位于局部坐標(biāo)系中。如果形狀由局部坐標(biāo)系定義，三維形狀控件會以橙色顯示。只有轉(zhuǎn)換為局部坐標(biāo)系的坐標(biāo)才會以橙色顯示。例如，如果將一個(gè)立方體旋轉(zhuǎn) 15 度，X 和 Y 箭頭將以橙色顯示，但由于全局 Z 坐標(biāo)值保持不變，因此 Z 箭頭仍以藍(lán)色顯示。下表是使用控件和拖拽對象位置對照表：

　　(2) 三維標(biāo)高

　　一個(gè)有限的水平平面，充當(dāng)以標(biāo)高為主體的形狀和點(diǎn)的參照。當(dāng)光標(biāo)移動到繪圖區(qū)域中三維標(biāo)高的上方時(shí)，三維標(biāo)高會顯示在概念設(shè)計(jì)環(huán)境中。這些參照平面可以設(shè)置為工作平面。需要說明的是，三維標(biāo)高僅存在概念體量環(huán)境中，在Revit項(xiàng)目環(huán)境中創(chuàng)建概念體量不會存在，請讀者注意。三維標(biāo)高顯示如圖3所示：

圖3

　　(3) 三維參照平面

　　一個(gè)三維平面，用于繪制將創(chuàng)建形狀的線。三維參照平面顯示在概念設(shè)計(jì)環(huán)境中。這些參照平面可以設(shè)置為工作平面。如圖4所示：

圖4

　　(4) 三維工作平面

　　一個(gè)二維平面，用于繪制將創(chuàng)建形狀的線。三維標(biāo)高和三維參照平面都可以設(shè)置為工作平面。當(dāng)光標(biāo)移動到繪圖區(qū)域中三維工作平面的上方時(shí)，三維工作平面會自動顯示在概念設(shè)計(jì)環(huán)境中。

　　(5) 形狀

　　我們可以通過“生成形狀”工具創(chuàng)建的三維或二維表面/實(shí)體。通過創(chuàng)建各種幾何形狀(拉伸、掃略，旋轉(zhuǎn)和放樣)來開始研究建筑概念。形狀始終是通過這樣的過程創(chuàng)建的：繪制線，選擇線，然后單擊“創(chuàng)建形狀”，選擇可選用的創(chuàng)建方式。使用該工具創(chuàng)建表面、三維實(shí)心或空心形狀，然后通過三維形狀操縱控件直接進(jìn)行操縱。

　　(6) 放樣

　　由平行或非平行工作平面上繪制的多條線(單個(gè)段、鏈或環(huán))而產(chǎn)生的形狀。

　　(7) 輪廓

　　單條曲線或一組端點(diǎn)相連的曲線，可以單獨(dú)或組合使用，以利用支持的幾何圖形構(gòu)造技術(shù)(拉伸、放樣、掃略、旋轉(zhuǎn)、曲面)來構(gòu)造形狀圖元幾何圖形。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　三、概念設(shè)計(jì)工作流程介紹

　　在介紹流程之前，有兩個(gè)概念先做一個(gè)介紹，一個(gè)叫體量，另外一個(gè)叫形狀。在Revit里面，體量的概念是指在建筑模型的初始設(shè)計(jì)中使用的三維形狀，整個(gè)建筑是由多個(gè)形狀拼起來的，這里所說的形狀僅僅只是一個(gè)單獨(dú)的幾何體，它有可能是立方體、球體或者圓柱體、不規(guī)則體等，體量是由一個(gè)或多個(gè)形狀拼接和連接組成的。

　　下面筆者就概念設(shè)計(jì)的工作流程做一個(gè)簡單的介紹。

　　第一步：繪制形狀輪廓。進(jìn)入到概念體量的環(huán)境當(dāng)中，前面也介紹了該環(huán)境，它跟項(xiàng)目環(huán)境和族環(huán)境是不一樣的，是一個(gè)獨(dú)立的環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境當(dāng)中首先通過各種創(chuàng)建曲線的工具，可以創(chuàng)建一個(gè)矩形或者一個(gè)圓或者橢圓或者樣條曲線都可以。

　　第二步：創(chuàng)建形狀。創(chuàng)建好作為建筑形狀的輪廓或者路徑之后，我們選擇創(chuàng)建好的輪廓和路徑，使用“創(chuàng)建形狀”命令，點(diǎn)擊之后，Revit軟件會根據(jù)我們選擇的輪廓和路徑會去自動的判斷它有可能創(chuàng)建出的一些形狀，比如一些拉伸的形狀，或者是旋轉(zhuǎn)的或者是沿著一個(gè)路徑掃略創(chuàng)建出的形狀。軟件會列出所有可能創(chuàng)建的形狀選項(xiàng)讓你去選擇，用戶根據(jù)這些選項(xiàng)選擇自己需要的形狀，選擇好之后，一個(gè)三維形狀就創(chuàng)建好了。

　　第三步：編輯形狀。創(chuàng)建好的形狀有可能不是我們需要的，比如我們剛才創(chuàng)建的形狀有可能是立方體，我們在實(shí)際建筑中大部分的情況是，比如下面截面會大一點(diǎn)，上面截面小一點(diǎn)，這時(shí)候我們可以進(jìn)行編輯形狀，借助三維控件工具，可以拖拽頂點(diǎn)或者輪廓線，使它改變成想要的尺寸，這是對形狀的編輯。

　　第四步：有理化處理表面。有理化主要是處理建筑的表面形式，例如國家游泳中心水立方外層ETFE膜結(jié)構(gòu)中有一些六邊形，而且它是重復(fù)的，我們可以把每幾個(gè)小方格里放一個(gè)六邊形的形狀放進(jìn)去，這樣整個(gè)建筑的造型就非常漂亮了。

　　有理化處理表面的具體流程本文第四部分將會做詳細(xì)介紹。

　　第五步：體量研究。您可以將概念設(shè)計(jì)體量模型引用到 Revit Architecture項(xiàng)目文件中，并繼續(xù)對其進(jìn)行修改。將體量導(dǎo)入到Revit Architecture的項(xiàng)目環(huán)境當(dāng)中后，在項(xiàng)目環(huán)境里面，我們可以選取我們剛才做成的一些曲面、斜面生成幕墻系統(tǒng)、墻、樓板、屋頂?shù)?可以生成體量樓層，然后對體量模型樓層面積、外表面積、體積和周長分析，可將這些值統(tǒng)計(jì)在明細(xì)表中去。

　　值得一提的是，如果發(fā)現(xiàn)在項(xiàng)目環(huán)境里這個(gè)體量可能不是您想要的形狀，這時(shí)可以在項(xiàng)目環(huán)境里選中體量，回到概念設(shè)計(jì)環(huán)境里對概念體量進(jìn)行編輯，編輯好之后再加載到項(xiàng)目環(huán)境里去，使用“更新到面”工具可以讓已創(chuàng)建的墻和樓板自動匹配修改后的體量形狀。

　　除了概念設(shè)計(jì)環(huán)境之外，Revit Architecture軟件在項(xiàng)目環(huán)境里還提供了另外一種比較快捷的概念設(shè)計(jì)的環(huán)境，我們稱之為內(nèi)建體量的環(huán)境，內(nèi)建體量的環(huán)境，它的操作界面跟本文前面提的概念設(shè)計(jì)環(huán)境是基本一致的，可以在里面創(chuàng)建各種各樣的形狀和體量，對它進(jìn)行編輯以及有理化。功能上基本沒有什么區(qū)別，唯一的區(qū)別在于我們用在位體量創(chuàng)建的體量，它只能夠應(yīng)用在當(dāng)前的項(xiàng)目環(huán)境當(dāng)中，沒有辦法獨(dú)立存成另外一個(gè)文件，在其他的工程當(dāng)中去應(yīng)用。

　　四、有理化處理表面流程介紹

　　(1) 分割表面。

　　選中需要進(jìn)行有理化的表面，然后應(yīng)用“分割表面”命令。表面可以通過 UV 網(wǎng)格(表面的自然網(wǎng)格分割)進(jìn)行分割，分割好之后會發(fā)現(xiàn)選擇的表面會被分割成多個(gè)均勻的小方格，如圖5所示。在表面中填充圖案時(shí)，UV 網(wǎng)格可充當(dāng)指導(dǎo)。UV 網(wǎng)格用在概念設(shè)計(jì)環(huán)境中，相當(dāng)于 XY 網(wǎng)格。表面的默認(rèn)分割數(shù)為：12x12(英制單位)和 10x10(公制單位)。用戶可根據(jù)需要自定義分隔數(shù)或者分隔線間距。

　　在最新發(fā)布的Revit 2011系列軟件中，可以根據(jù)標(biāo)高、參照平面、模型線分割表面。

圖5

　　(2) 在表面中填充圖案。

　　分割表面后，可以為其填充圖案。這一階段仍屬于項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)階段，可以快速預(yù)覽并編輯填充圖案的表面。類型選擇器中提供了一個(gè)填充圖案集，可以應(yīng)用到所選分割表面上。 如圖6所示，左側(cè)為分割的表面，右側(cè)為應(yīng)用的六邊形填充圖案。

圖6

　　應(yīng)用填充圖案后，這些填充圖案成為表面的一部分，并需要特定數(shù)量的表面單元，具體數(shù)量取決于填充圖案的形狀。在規(guī)劃構(gòu)件設(shè)計(jì)的分割數(shù)和填充圖案時(shí)，這一點(diǎn)是重要的考慮因素。需要說明注意的是，在應(yīng)用填充圖案后，分割表面處于隱藏狀態(tài)，可以通過“表面顯示”來打開。

　　(3) 應(yīng)用填充圖案構(gòu)件族。

　　可以使用“基于公制幕墻嵌板填充圖案”族樣板(Curtain Panel Pattern Based.rft)，來創(chuàng)建靈活的參數(shù)化構(gòu)件，如圖7、8所示。這些參數(shù)化構(gòu)件可載入概念體量族中，并應(yīng)用到已分割和已填充圖案的表面，如圖9所示。

圖7

圖8

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圖9

　　四、案例分享

　　(1)實(shí)際工程案例：敦煌研究院莫高窟游客服務(wù)設(shè)施項(xiàng)目。Revit Architecture局部模型，圖中天井造型使用Revit Architecture概念設(shè)計(jì)環(huán)境中的分割面功能，然后使用三維填充圖案構(gòu)件實(shí)現(xiàn)表面有理化。

　　(2)用戶通過API函數(shù)對概念體量進(jìn)行表面有理化。

(圖片來源：http://buildz.blogspot.com/)

　　(3)在Revit Architecture概念體量中，自定義不均勻分隔線(上密下疏)，然后使用三維構(gòu)建進(jìn)行表面有理化。

　　(4)在Revit Architecture概念體量中創(chuàng)建自定義形狀，用戶可以自定義形狀控制點(diǎn)位置，并對控制點(diǎn)位置進(jìn)行任意修改。

　　五、結(jié)束語

　　Revit Architecture軟件的概念體量設(shè)計(jì)是一個(gè)很強(qiáng)大的功能，概念設(shè)計(jì)環(huán)境里面也提供非常強(qiáng)大的二次開發(fā)的功能，讀者可以通過Revit Architecture軟件的API程序，去創(chuàng)造非常復(fù)雜的高階的曲線。Revit Architecture 2011軟件已經(jīng)發(fā)布，其中增強(qiáng)的概念設(shè)計(jì)功能相信會讓我們耳目一新，由于篇幅有限，筆者不能一一列舉所有功能，更多功能需要讀者在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中去應(yīng)用和體會。