如果說(shuō)外皮3D模型是建筑的肉體和根本,那么數(shù)字化技術(shù)則是為這個(gè)肉體注入了靈魂,為后續(xù)的設(shè)計(jì)、修改、加工、維護(hù)等工作提供了技術(shù)支持。當(dāng)需要修改某部位模型,便可以方便修改相應(yīng)的參數(shù)而不必?fù)?dān)心因造型復(fù)雜導(dǎo)致修改內(nèi)容不可控的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)還能大大地縮減修改時(shí)間。從實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,擁有數(shù)字化可快速修改屬性為非線性曲面建筑實(shí)施提供了至關(guān)重要的條件,此類建筑因造型原因本身隱藏了無(wú)數(shù)未知的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),需要在深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中持續(xù)修改調(diào)整,而如杲缺乏這一數(shù)字化技術(shù),復(fù)雜外皮建筑的實(shí)施將缺乏實(shí)際可操作性。舉個(gè)實(shí)例,在本工程深化設(shè)計(jì)工程中,發(fā)現(xiàn)某檐口玻璃部位因構(gòu)造空間不足需修改此部位的外皮迨型來(lái)增加構(gòu)造空間,因檐口部位的“非線性曲面”,若采用傳統(tǒng)的AUTO CAD軟件來(lái)修改基本無(wú)法實(shí)現(xiàn),若采用CAT A、DP等數(shù)字化3D軟件,只需確定好修改范圍,設(shè)置好修改參數(shù),可以很快地在短時(shí)間內(nèi)將模型修改到位。
復(fù)雜外皮建筑模型的建立僅僅工程建設(shè)萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步,接下來(lái)便是對(duì)表皮進(jìn)行分格線劃分,由于這類建筑本身由非線性曲面組成,分格線的劃分也必須與建筑的總體輪廓及材料特性相適應(yīng),其分格線亦為非線性曲線,必須借助數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件(Rhino中g(shù)rasshopper程序、CATIA、DP等)參數(shù)化編程設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)。以本工程藝術(shù)館為例,在制定分格線時(shí),將素線提取出來(lái),將兩條素線之間的曲面通過(guò)定數(shù)等分的原則,參數(shù)化編輯,可以自動(dòng)生產(chǎn)精準(zhǔn)圓滑的非線性分格線。然后利用分格線切取分格縫,這樣外皮模型就轉(zhuǎn)化為一塊塊可以生產(chǎn)的建筑面板模型。
如何將一塊塊復(fù)雜的面板模型精確、快速、廉價(jià)地變成一塊塊造型復(fù)雜而尺寸精準(zhǔn)的建筑材料,是實(shí)現(xiàn)宏偉藍(lán)圖變成夢(mèng)幻建筑的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也一直是困擾建筑行業(yè)特別是束縛文化建筑發(fā)展的重要瓶頸。不同于傳統(tǒng)建筑采用的平面板建筑面材,非線性曲面造型面板的加工精度必須借助模具生產(chǎn)才能符合要求。而建筑行業(yè)的面板尺寸因極端多樣化特性使模具生產(chǎn)不具備批量性,無(wú)法像汽車工業(yè)一樣通過(guò)大批量成品生產(chǎn)使模具經(jīng)濟(jì)成本及時(shí)間成本降低到忽略不計(jì)的地步。建筑行業(yè)的模具生產(chǎn)基本處于單件手工作坊的階段,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢,其生產(chǎn)的精度基本無(wú)法控制,極大地限制了非線性曲面建筑的發(fā)展。國(guó)內(nèi)、外前幾年建造的異形建筑因加工技術(shù)的限制而大多采用了尺寸精度近似化替代的加工工藝,通過(guò)降低技術(shù)難度而得以成功生產(chǎn)。使得建成后的建筑效果大打折扣,不如人意。
隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造(CAD/CAM)一體化技術(shù)的成熟,數(shù)字化制造設(shè)備也進(jìn)入了生產(chǎn)一線。規(guī)格多樣化的復(fù)雜模具及面板材料的生產(chǎn)已克服了工藝、成本、精度上的種種障礙,非線性曲面板材的生產(chǎn)迎來(lái)了爆發(fā)性的發(fā)展局面,尤以金屬材料蒙皮直接成型技術(shù)、非金屬材料模具“CNC” 技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。以本工程為例,本工程的面板主要為兩種材料,“蜂窩鋁板”金屬面板與“GRC” 非金屬面板。“蜂窩鋁板（詞條“鋁板”由行業(yè)大百科提供）”金屬面板的生產(chǎn)流程如下:待分格模型轉(zhuǎn)化為建筑面板模型以后,通過(guò)數(shù)字化BIM模型直接提取面板的幾何數(shù)據(jù),再將幾何數(shù)據(jù)傳給數(shù)字化成型設(shè)備的軟件,設(shè)備自動(dòng)根據(jù)軟件參數(shù)調(diào)整連續(xù)柱形的機(jī)床基點(diǎn),從而可以生成滿足生產(chǎn)非線性曲面要求的即時(shí)模床,通過(guò)模床可以生產(chǎn)滿足設(shè)計(jì)要求的金屬面板材料;
GRC面板及構(gòu)造體系設(shè)諱GRC面板的主要成份為水泥砂漿及玻璃纖維,內(nèi)設(shè)骨架鋼筋,利用異形模具“成型”,生產(chǎn)出異形面板。其中,原材料品質(zhì)、低成本制造異型模具、高精度噴造和表面處理（詞條“表面處理”由行業(yè)大百科提供）為重點(diǎn)。目前,被視為最完美的模具生產(chǎn)技術(shù)一“3D打印（詞條“3D打印”由行業(yè)大百科提供）”技術(shù)尚未完全成熟,無(wú)法在此行業(yè)中普遍應(yīng)用。“GRC” 面板的模具成型還是采用半手工半機(jī)械化的作業(yè)方式。首先將異形面板按照一定的間距縱橫交錯(cuò)地截取大量的剖面,利用數(shù)字化軟件直接提取剖面的曲線數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)導(dǎo)入“CNC” 數(shù)控機(jī)床用以生產(chǎn)這些對(duì)應(yīng)剖面,最后將生產(chǎn)好的剖面根據(jù)面板的成型尺寸拼接在一起可得到較為準(zhǔn)確的成型模具。為了減少單塊面板的精度誤差,一般需將多塊面材模具根據(jù)異形曲面的造型進(jìn)行連片整體排布,然后再通過(guò)網(wǎng)格化局部單塊生產(chǎn),這樣既保證了單塊面材的尺寸精度還能使整體曲面的過(guò)渡更為平緩、圓滑。當(dāng)然假以時(shí)日,3D打印技術(shù)的真正成熟,異形金屬面材的生產(chǎn)將徹底進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代,將會(huì)極大地促進(jìn)建筑材料工業(yè)的發(fā)展。
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