久負盛名的中國建筑設(shè)計研究院（CAG）在不同時期、不同地域為世界呈現(xiàn)出多樣的精彩。中華人民共和國駐南非大使館、首都博物館、北川文化中心等眾多耳熟能詳?shù)淖髌纺壑O(shè)計師們非凡的智慧與創(chuàng)意。在撲面而來的三維設(shè)計風潮面前，中國建筑設(shè)計研究院在一步一步的探索中逐漸把BIM應(yīng)用推向更深、更廣的領(lǐng)地——奧林匹克公園瞭望塔就是一個很好的例證。

鐘靈毓秀 瞭望塔盡展植物華姿

奧林匹克公園瞭望塔位于奧林匹克公園中心區(qū)，總用地面積為81437平方米，建筑總高度為248米，是奧林匹克中心區(qū)域最高的建筑。作為北京的新地標建筑，瞭望塔擔負著向全世界宣傳自身文化、體現(xiàn)中國個性和尊嚴的使命。該建筑既要體現(xiàn)中國的文化和北京的人文特色，又要滿足安全保障和使用功能的要求。

在用地的選擇上，瞭望塔一方面靠近奧林匹克公園中心區(qū)東北部，避免高聳的建筑體量給周邊建筑帶來視線影響；一方面略向奧運景觀大道（中軸線）一側(cè)偏移，更靠近游客流線，有迎賓接福之意。塔座大廳為覆土建筑，建筑屋頂?shù)木G坡和景觀環(huán)境渾然一體。進塔路徑如一條穿越塔柱的輕盈綢帶，與奧運大道銜接。 
 

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圖1奧林匹克公園瞭望塔鳥瞰圖

在造型的設(shè)計上，中國傳統(tǒng)文化中的圓形元素和自然界的植物形態(tài)激發(fā)了建筑師的靈感。源于對植物自由形態(tài)的追求，建筑在設(shè)計上進行了大膽創(chuàng)新，它汲取樹木的形狀作為主體結(jié)構(gòu)，將植物蓬勃向上的生命姿態(tài)展現(xiàn)得淋漓盡致。

中國建筑設(shè)計研究院崔愷工作室建筑師、奧林匹克公園瞭望塔項目負責人康凱表示，最初的設(shè)計理念并不想由單體的建筑來表達，他們希望通過建筑的組合賦予人們詩意的聯(lián)想。觀景五塔坐地而起，錯落有致，形似嗩吶，狀若金花，夜幕降臨，在華燈異彩的映襯下，又宛如星空下綻放的禮花。 
 

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圖2奧林匹克公園瞭望塔室內(nèi)效果圖

復雜錯落的形體、上大下小的結(jié)構(gòu)為設(shè)計和施工增加了很多難度。瞭望塔用結(jié)構(gòu)作為建筑的外皮，簡單講就是表內(nèi)如一。異型結(jié)構(gòu)體的搭建及受力計算，模型搭建及玻璃分格，異型結(jié)構(gòu)梁的搭建、定位以及受力計算，異型外幕墻的定位，樹狀異型構(gòu)件的制作、定位及塔冠結(jié)構(gòu)計算模型的搭建等，成為亟待解決的難點問題。在兩個月的設(shè)計時限面前，“瞭望塔已經(jīng)到了無法再用現(xiàn)有軟件設(shè)計的時候了，我們有種黔驢技窮的感覺。”康凱表示。此外，由于建筑形態(tài)特殊，各專業(yè)管線綜合比較復雜，與施工單位、幕墻廠家等的配合難度較大，直觀的建筑模型成為一個必然的選擇。

BIM軟件臨危受命，被提上日程。為了推動BIM在項目中的應(yīng)用，中國建筑設(shè)計研究院副院長崔愷、中國建筑設(shè)計研究院院長助理歐陽東均高度重視，負責項目的總協(xié)調(diào)工作。  
 

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圖3奧林匹克公園瞭望塔效果圖

不懈探索 BIM實現(xiàn)花瓣造型構(gòu)圖

經(jīng)過比較與選擇，項目啟用了Autodesk三維設(shè)計軟件。由于建筑物的形態(tài)比較復雜，設(shè)計師剛開始應(yīng)用這款軟件并不是很順手。隨著設(shè)計的熟練程度增強，這款軟件在設(shè)計師手中也越來越能夠運用自如。向外伸展的花瓣造型在結(jié)構(gòu)上的漸變性亦決定了其復雜性，設(shè)計師在這一過程中百般推敲，使用Revit軟件，配合引用Rhinoceros，輔以大眾化的草圖工具以及輔助設(shè)計建模軟件，使建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出理想的姿態(tài)。 
 

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圖4 BIM模型3D漫游視頻截圖

中國建筑設(shè)計研究院崔愷工作室建筑師、奧林匹克公園瞭望塔建筑專業(yè)負責人葉水清介紹，在輔助設(shè)計方面，二維工具遠遠達不到三維工具的效果，三維輔助設(shè)計工具可以非常便捷地呈現(xiàn)出設(shè)計效果。特別是在方案深化的后期，二維軟件無法在立體空間中進行構(gòu)建或者是精確定位，而這在三維軟件中可以輕松達到。

盡管如此，花瓣姿態(tài)漸變、結(jié)構(gòu)仔細推敲的設(shè)計過程尚不能完整地在三維空間中操作。葉水清介紹說，造型首先在二維工具中被設(shè)計為大致的情態(tài)，再放到三維軟件中定位。結(jié)構(gòu)定位、平面邏輯定位等許多事物都是在摸索中前進的。有一些梁結(jié)構(gòu)由單線放大之后就變成了扭轉(zhuǎn)的弧形，Revit工具的復雜曲面建模能力較強，通過路徑跟蹤等多種方式的不斷嘗試，生成復雜的形體?；ò晷螤钍且粋€非常立體的設(shè)計，往往需要配合其他工具，將整體的構(gòu)架切割出圖，化整為零，化難為易。

在瞭望塔項目的運作過程中，設(shè)計師真切感受到，由于Revit三維模型可以關(guān)聯(lián)所有的平、立、剖圖紙，能大大提高出圖效率，一部分的修改可以關(guān)聯(lián)其他圖紙，這是Revit作為三維設(shè)計軟件的優(yōu)勢。并且Revit能方便地對建筑構(gòu)件的尺寸進行控制，也可以通過族文件對局部構(gòu)件進行參數(shù)驅(qū)動控制，充分發(fā)揮參數(shù)化設(shè)計的優(yōu)勢。Revit為各專業(yè)提供了完整的工作平臺，各專業(yè)可以在同一軟件平臺上進行三維協(xié)同設(shè)計，從而避免了普通工作方式帶來的大量的圖紙對接和反復工作，為建筑設(shè)計開辟了一條非常好的協(xié)同設(shè)計的路子，也為后期的管線綜合和施工配合打下良好基礎(chǔ)。
 

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圖5奧林匹克公園瞭望塔入口效果圖

三維優(yōu)勢 BIM前景蔚為可觀

BIM的一個優(yōu)勢在于建筑師能從三維設(shè)計中看到二維空間下不能看到或者無法預(yù)見的問題，為施工減少不必要的損失。葉水清表示：“建筑師不可能從二維空間中全面地透視三維空間，這是Revit作為三維設(shè)計軟件的優(yōu)勢，因此BIM在非常規(guī)的建筑中是很有發(fā)展前景的。我認為BIM最大的價值在于提供了設(shè)計與施工的協(xié)同平臺。設(shè)計是什么樣子，施工就是什么樣子，設(shè)計和施工是在同一平臺操作的。BIM軟件不僅在設(shè)計單位大有用武之地，在施工單位中也應(yīng)該予以推廣，從而發(fā)揮更大的作用。”

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圖6奧林匹克公園瞭望塔效果圖

Autodesk Revit在非常規(guī)建筑設(shè)計尤其是三維建模方面的優(yōu)勢，為項目建筑師提供了有力的表現(xiàn)手法?？祫P表示，從非常規(guī)建筑設(shè)計遠期的發(fā)展來看，一是要看設(shè)計的時間，二是要看設(shè)計的難度，BIM在專業(yè)協(xié)同方面優(yōu)勢顯著，是設(shè)計師們不二的選擇。

中國建筑設(shè)計研究院院長助理歐陽東表示，BIM為建筑創(chuàng)作提供了三維虛擬空間，在這個空間設(shè)計、建構(gòu)，不僅能解決傳統(tǒng)設(shè)計中各專業(yè)協(xié)調(diào)不夠的頑疾，也為全方位、綜合性研究建筑系統(tǒng)提供了有效的工具，可以預(yù)見BIM在非常規(guī)建筑的設(shè)計與建設(shè)中有廣闊的前景。