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试析数字技术在大型体育场设计中的应用.rar

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    编号:20181101170527212    类型:共享资源    大小:20.29MB    格式:RAR    上传时间:2019-04-02
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    数字 技术 大型 体育场 设计 中的 应用
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    试析数字技术在大型体育场设计中的应用以漳州体育场建筑项目造型设计为例董英涛同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司ty11dyt@tjadri.com摘要:数字化技术在建筑设计中越来越起到一种主导潮流的作用。她不仅能更直观地表达建筑设计的理念和构思,而且在建筑形态的塑造、建筑表皮、立面设计、灯光上有更多的创新亮点。文章以漳州体育场的建筑项目造型设计为案例,从体育场的空间结构的布局的多样化,立面设计时代感及生命力,以及异型曲面的屋顶结构设计等多方面、多角度论述数字技术在大型体育中心建筑设计实践中的应用和有益的探索。关键词:数字化;体育场;水仙花;应用Application of digital technology in design of large stadiumTaking the architectural design of Zhangzhou stadium as an exampleYingtao DongTongji Architecture Design(Group) Co.Ltd Abstract. emicolons between keywords and end the list with a full stop. The digital technology is playing a more and more leading role in the architectural design.She not only can express the idea of architectural design directly,but also in the architectural form of shape, building skin, facade design, lighting has more innovative highlights.This article takes the design of Zhangzhou stadium project as a case,to discuss the application and beneficial exploration of digital technology in the design practice of large sports center variously,from the diversification of the layout of stadium structure space,the sense of the times and vitality of facade design and the structure design of curved shape roof.Keywords. digital; stadium; Narcissus; application引言数字技术越来越被广泛运用到建筑设计中,数字化对于空间的研究可以突破传统的建筑设计观念与模式,能将建筑学和其他不同的学科进行完美的融合,使建筑不在是传统意义上由平面到立体,可以生成复杂的建筑形体的模拟作用,体现在立体空间模型中对于自由的曲面的如何具有逻辑而精确地进行控制。如今许多软件的能力已经达到甚至超过了设计者的需要水平,于是很多设计者走入了设计误区一味的追求建筑在形式上的求新、求变,建筑形式变得疯狂而又复杂。与此同时建筑设计也成了需要依靠数字化工具才能实现与设计建筑的形式。无论是对数字技术运用的巅峰创作——古根海姆博物馆,如图 1;还是令人印象深刻的纽约比克曼大厦巴洛克式的浮雕外墙(大厦立面效果,如同被风吹出了褶皱) 如图 2;亦或是沃尔夫斯堡费诺科学中心(Phaeno science centre)的首层架空支撑结构, 如图 3。这些都是从简单的单片双曲面设计到集群智能粒子系统的应用,如今在数字化爆炸的时代,这些喜人的科学技术让我们的建筑技术有了新的突破,也让建筑的形式疯狂地趋于爆炸,大家正无所不用其极地将数字技术运用在每个建筑的缝隙中,这的确表现出我们正处于建筑学革新的繁荣时期,但与此同时我们是不是应该重新思考什么才是真正的建筑学意义。图 1 古根海姆博物馆室内实景 图 2 纽约比克曼大厦巴洛克式的浮雕外墙(大厦立面效果,如同被风吹出了褶皱 ) 图 3 沃尔夫斯堡费诺科学中心( Phaeno science centre)的首层架空支撑结构1.数字技术在建筑设计中的塑造途径与效果分析随着如今的结构技术与建筑审美的日新月异,越来越多的当代建筑形态正向着自由流转或是生态有机的表现方式,我们可以从它独特、奇艺的外形感觉到建筑所带来的科幻效果。这就不得不谈到建筑大师扎哈.哈迪德设计的伦敦奥运会游泳馆和日本国家体育场等设计中体现出的具有未来感与超现实主义的非线性形态,这种设计都巧妙地融合了塑形理念与方法。在体育建筑之中,从形态的几何表达来讲,是在数字三维空间上的函数间保持设计规则与参数变量的恒定,而对原型的几个操作,将原型适用于设计的既定目标是整个参数化设计的核心理念。同时在整个设计过程之中,建筑原型的生成规则与变量参数才是真正设计师应该操作的内容,并不是简单的形态本身。在整个参数化设计中真正的核心就是参数可变量而并不是人们往往认为是重点的形体,通过参数化的设计可以直观地反映出设计逻辑的完整性,再通过改变可变量的输入来实现自己的设计理念,对模型形成深入的创作优化,从而得到的设计形体是不拘泥于形体的成果,这才是所追求的技术与艺术的高度完美统一。2. 数字技术在大型体育建筑设计中的应用从理性的构筑层分析,正如体育建筑此类建筑是具有高度严谨的生成逻辑的建筑类型,因为此类建筑的形态构造必须是适宜理性运用的空间建设。我们可以很清晰地发现当代的体育场馆的设计无非是从功能原型联系到结构体系,再由竖向围护体系到大跨屋体系,这样的表现出了构筑体系与生成关系的联系。这样的有机组合方式为我们运用数字化设计提供了直观而具体的控制对象,到这种基本的组合却让很多设计掉入了结构与表皮背道相驰的设计误区。为了解决这种错误的观念,我们则必须学会适应体育建筑的原型与空间功能等特点后,将数字化设计理念融入设计,这样可以为体育建筑形态的几何逻辑形成更加精确而成熟的构建依据。如今我们常常会把一些当代的体育建筑形态赋予一些我们所想表达的美好意愿和寓意象征。在传统的建筑设计中我们往往只是简单的将屋顶与围护墙体简单结合,这样组合的结果就是会在周围轮廓自然而然地产生许多尺度大“组件” ,设计往往体现在这种细节,好的建筑设计就会巧妙地运用这些地方进行创意设计,并以其构成逻辑来构成整个体育场的形态。体育建筑则充分地利用这种介于两者间的“组件” 。如杭州奥体馆中心的形态设计结合了地域文化特征,罩棚以莲花状图案。这些“花瓣”是借助了参数化的设计手段进行数量控制与形态的管理,同时也结合了构造的造型,这些栩栩如生的造型都无不体现了参数化设计在设计中的运用巧妙地构思创意与实际效果得到了完美的实现。这些巨大的“花瓣”的单元化设计形态的成功是整个体育场整合成功的重要控制元素,在设计者的反复调整和形态优化后形成了令人啧啧称奇的四片形态各异的花瓣单元,以此组成了罩棚,这使得原本没有生命力的金属组件瞬间具有了诗情画意,这些不同的组件结合金属屋面、穿孔板、阳光板等材料最终共同形成了姿态优美而具有活力的体育建筑形态。3. 数字技术在大型体育建筑设计中的应用案例3.1 工程概况福建漳州市体育中心主体育场呈椭圆形,南北向长径为 220 米,东西向短径为 188 米。主要框架跨度为径向为 9 米,环向为 8.8 米;局部悬挑 5 米;屋面采用钢结构管桁架结构,上部屋盖全覆盖挑蓬采用铝板幕墙与 PTFE 膜结构相结合的形式。主要由总体、体育场东、西、南、北看台、内场等子项组成。设计遵照“功能比较完善、标准适当超前、规模适中、技术先进、造型新颖独特”的总原则。体现“绿色、人文、科技”的体育主题,如图 4。下面将阐述数字技术在漳州体育场的立面、表皮、结构、屋顶等设计中的应用。图 4 漳州体育场实景图3.2 漳州体育场数字技术设计理念本次数字技术在漳州体育场建筑设计中的应用,首先充分考虑漳州市别具一格的人文地理环境,创造具有“时代性、标志性、地方性”的建筑形象。在尊重体育中心已有的总体规划格局和近、远期建设要求,实现与周边建筑环境达到良好的协调与统一,坚持和谐社会,可持续发展的设计理念。体育场的建筑造型流畅大气,并加入了漳州市花水仙花的形象,通过数字技术塑造独特的地方性的形象。结合基地形状和建筑布局,强调生态环境,贯彻建筑与绿化环境相融的理念。使现代的建筑材料赋予建筑仿生的可塑性,使建筑更贴近自然,更具生命力,从而创造独树一帜的漳州体育建筑形象。3.2.1 造型设计体育场的建筑充分利用结构的大跨度、大挑蓬,显示出现代建筑的简洁、轻盈、动态,反映出体育建筑持有的形象特征。通过数字技术建模搭建系统,以造型命名和参数的变量进行推敲调整,形成模型成果,如图5。图 5 数字技术建模数字技术下建筑形态结合体育建筑功能体现现代性。主体建筑外墙,采用s 数字化的铝合金穿孔板幕墙与局部玻璃幕墙相结合的形式,细部处理追求简洁纯粹,轻盈而极富现代感。上部屋盖全覆盖挑蓬通过数字技术模拟铝板幕墙与 PTFE 膜结构相结合的效果,凸显屋顶轻质膜结构的优美,弧线优美简洁而富有张力。大跨度、钢结构管桁架的出挑,不但表现了结构的合理性和现代技术的美、而且形象地体现了体育建筑的内涵和特性,使建筑极富时代性。图 6 屋盖单元图体育建筑形态的数字化设计是具有针对性的,设计师可以有效地利用Maya、Rhina 等建模软件再加上强大的图形编辑软件为辅,从而进行大量的非线性形态设计。从生活中的覆盖场馆的以多样大跨钢结构支撑的罩棚,形成的完整的三维曲面可以看出,这并不是像普通建筑中立面与屋顶的交接,而是由数字化设计形成的类似生物表皮的完整整合的形态。在这些强大的软件辅助下,我们的曲面形态不单单是整合的曲面,它可以是任意的简单几何曲线如圆、椭圆等,它也可以是规则的任意样条曲线,甚至是你想象不到的多线段都可以完成曲面的设计。这些曲面的生成以各类物理要求参数变量为重要依据,遵循这些依据再通过模拟的计算形成最符合外观要求的连续界面。在确定的平面轴网的基础上,进行整体造型构思。结合建筑的最高点和最低点,确定弧形的高度。然后利用犀牛软件的部分相应功能,细化反复推敲调整建筑的外墙曲面造型。在建筑双曲面的穿孔铝板分格上结合铝板的板材尺寸1200X900 的模数进一步喜欢板材的分隔。最后再确定分隔好的铝板外墙上处理具体形象化的花瓣造型。此时基本完成建筑模型的成果。图 7 铝板幕墙水仙花构思 图 8 数字化技术下铝板幕墙水仙花图外幕墙和屋顶上通过数字化穿孔的先进方法体现建筑象征性。各类物理要求或审美意义上的参数变量都成为这些曲面生成的依据,并通过模拟计算形成最符合外观要求的连续界面,通过调整穿孔的大小好孔隙的密度将水仙花的意向附着于穿孔铝板幕墙的表皮上,整个建筑设计的构思不仅是对漳州文化的表现,更是开国内双曲面幕墙穿孔的先河。通过数字几何构成逻辑,这种体系的出现有效解决了大曲率自由曲面弥合问题。轻质膜结构的屋顶,绿色的草坪,都使整个体育场寓意漳州这座水仙花之都的繁荣发展。如图 6、图 7、图 8、图9。 图 9 数字化铝板幕墙水仙花夜景实景照片3.2.2 看台平面设计平面采用椭圆形看台围绕内场的布局,整个体育场空间采用东西看台不对称的布置形式,平面功能布置上,东西两侧是主要看台,面积较大,上面均覆盖顶棚,南北看台均设顶棚。空间布局上,东西看台的顶棚及看台的不对称布置有利于形成空间的动势,使体育场的造型富有动感。如图 10、图 11。图 10 看台实景图 1 图 11 看台实景图 2一层平面西看台布置各类辅助用房,南北看台处设有部分体育发展用房,内场设计按同心布置;二层主要的观众入口空间,观众通过室外大台阶到达二层平面后,再通过平台上的多个观众出入口到达相应的观众座席区;三层西看台布置贵宾休息室和包房,以及相应的休息厅和卫生间等用房;整个观众看台沿内场周边布置设计,如图 12。图 12 看台剖面图和内场看台实景照片3.2.4.夜景灯光的数字化设计大多数的体育比赛均在夜间举行,漳州体育场在夜景灯光设计中充分高技术的数字化控制,将整个体育场的夜景采用数字化模块的设计体系,采用赤橙黄绿青蓝紫的彩色灯光照明,给我们展示的是建筑另外一种使人印象深刻的语言美。夜景灯光的数字化设计使整个体育场在夜晚呈现与众不同的夜景效果。带给人强烈的视觉震撼。如图 13。 图 13 夜景灯光数字化控制实景照片 (www.baidu.com 图片 )4.结束语漳州体育场设计的数字化技术应用对构建的建筑方向有了新来的应用和探索,建筑平面、屋面、造型、空间、灯光等表现形式更加直观,使建筑设计在可控技术上更为科学化,在实践中体现其实用价值,为数字化设计技术在几何控制系统的建筑设计创建策略,有着更高的研究价值。参考文献[1]《数字技术影响下体育建筑的参数化及协同设计》. 城市建筑, 李慧莉, 张硕松, 张险峰(2012-11:32-34)。 [2]《数字化时代对建筑设计的影响》. 中外建筑, 王葆华, 王晶晶(2009, (6):139-14)[3] 部分参考实例和漳州体育场数字化控制实景照片见 www.baidu.com 图片库。
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