浅谈建筑中参数化辅助设计Grasshopper平台下的优势

摘 要：Grasshopper作为Rhino平台内的重要插件，因其来源于Rhino又高于Rhino的开放性一直是参数化辅助设计者的得力助手。从Rhino1.0版本的外置插件到6.0版本的内置集成，十多年的时间让Grasshopper成长为一个参数化辅助设计的综合平台。跨学科跨专业的整合与交流使得Grasshopper平台与建筑的多学科多专业交叉特性有着很好的相适应性。在国外早已流行的以Rhino+Grasshopper的建筑设计工作流也慢慢的开始被国内的建筑设计从业者所接受与运用。Grasshopper平台的多专业多学科的插件以及高度的平台内适应性使得建筑设计工作可以更方便快捷的在同一平台内进行。VisualARQ是Rhino平台内的一个建筑参数化辅助设计BIM插件，它从1.0版本完善到现在的2.0版本已经可以很好的的完成非异形曲面的建筑信息模型的完整构建。

关键词：参数化辅助设计；Rhino；Grasshopper；VisualARQ

1 计算机辅助设计技术的由来

20世纪70年代，航空航天业开发出了改变世界形状的最具革命性的工具之一，它是许多先前创新的结合。它被称为计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD / CAM）。

20世纪80年代后期，在競争激烈的市场竞争和经济压力下，汽车工业认识到利用CAD和CAM技术可以快速的设计和制造其产品。设计周期从平均7年下降到3年左右，设计成本大大降低，汽车也因技术的提升变得更加质优而廉价。汽车行业的成功经验让消费品行业也看到了好处，并通过CAD 和 CAM技术生产产品重新定义了他们的工艺，提高了效率和良品率，从而缩短了产品上市时间并降低了成本。

2 建筑中的BIM分类

建筑行业受审美和传统的双重影响，有着特有的滞后性，习俗、传统文化、地域等一度让建筑落于人后。但在高效的工具和技术创新的影响下，建筑行业发展出了两种类型的软件平台。第一类是将重点放在生成2D图纸文档的软件。第二类是以3D建模为重点，用以改进从设计到制造再到建筑装配的全过程。

第一类型的软件包括由Autodesk公司的Revit，Graphisoft公司的ArchiCAD。他们作为主流的BIM类软件有着很好的2D文档生成功能，他们是以支持2D绘图概念而来，进一步增加了3D功能。而3D建模功能主要是为了提供2D文档图纸的输出。从建模角度上说，非nurbs的模型在创建复杂的几何形体和处理大型数据方面显得力不从心，这也造成在初创阶段的限制，降低了项目工作流程的流畅度和生产力。

第二类是工业设计制造类软件，如CATIA，ProEngineer，Rhino等。CATIA和ProEngineer有着强大的参数化几何建模功能，并且可以与制造行业很好的对接。但是从软件版本的发展来看，CATIA与ProEngineer更加倾向机械制造业，严格谨慎的构建方式更加符合机械制造严谨精确的需求。

3 建筑中Rhino的优势

Rhino与其基于NURBS的建模方式与CATIA极为相似。与其他所有产品相比，它的数据库清晰，易于学习，易于使用且成本效益极高。由于这些原因，建筑界越来越发现了它的优势，NURBS建模的高精确度可以使得模型在后期更方便快捷的便于分析、分形与制造。Grasshopper参数化辅助设计可以更好的控制模型的参数，设计变得更加趋向科学理性。参数的约束控制使得建筑从几何形体转变为非线性的空间造型更加得心应手，一时间成为非线性设计的代名词。

以凤凰媒体中心为例，在初创阶段选用Rhino作为创意设计的建模工具，在完成大的模型后载入Grasshopper运用参数化对模型进行进一步的调整和控制约束。

另一个阿尔伯塔艺术馆例子是，是由建筑师Randall Stout设计并于2010年1月31日向公众开放的项目。他在办公室的整个过程中广泛使用3D Rhino模型。在项目的许多方面，设计师、工程师、制造商到承包商直接使用Rhino模型而不使用2D图纸。例如，使用保证质量竣工的激光扫描来检查3D Rhino模型，以确保高水平的精度和准确性。

4 VisualARQ的犀牛BIM

VisualARQ是犀牛平台内的一个BIM插件，有着功能全，软件体积小的优势。VisualARQ支持通过犀牛软件直接创建有建筑信息的建筑构件同时也支持通过Grasshopper在参数化环境下给定建筑构件信息和参数赋予。在2.0版本有着更加方便快捷的生成命令。例如在设置好墙体的参数和信息后，只要选择2D图纸的平面线即可一键生成建筑墙体。还有如可以把Rhino模型直接转变成附着建筑信息的VisualARQ模型，也可以支持本身Rhino模型与附有参数的VisualARQ模型依附共生。并且可以与Grasshopper平台内的其他插件共享数据。总结2.0版本的特性有以下几点：

[1]自由的形式建模：自由建模技术由Rhino技术提供支持，可通过VisualARQ将任何自由形式集合体转换为已知对象。

[2]Grasshopper集成：通过VisualARQ与Grasshopper构件定义工作流程。通过可视编程自动化对象和对象样式创建。

[3]参数化建筑对象：与BIM对象一起工作，如墙体、幕墙、横梁、立柱、开口、楼梯以及由参数化属性和样式驱动的其他自定义对象。

[4]BIM功能：添加BIM到Rhino。控制信息和参数的对象样式，实现团队与应用程序之间互相操作性的IFC文件传输。

[5]建筑可视化：分配材料、激活剖面和生成项目的架构视图。

[6]强大的文档：动态和精确文档始终可从VisualARQ 3D模型中获取。

[7]便于管理且用户友好：通过用户友好的对话框按楼层、剖面、涂层、片材、模板等组织项目。

[8]兼容性：文件格式支持、外部参考等。

[9]犀牛BIM的支持

5 结语

随着Rhino生态的建立和完善，VisualARQ作为犀牛BIM内的一个重要插件功能，为建筑在同一平台内完成工作流的全过程增加了可能性，功能的完善使得数据的传输与对接变得更加成熟，进一步减少在数据模型对接时兼容性的问题。

广西研究生教育创新计划资助项目，Innovation Project of Guangxi Graduate Education，项目编号：2018XJ85

参考文献

[1] 唐博，参数化设计在BIM平台下的构件化策略，硕士，天津大学，2014

[2] 邵伟平，数字化背景下建筑设计发展的新机遇—关于参数化设计和BIM技术的思考与实践，建筑设计管理，2011，3：25-28

（作者单位：广西艺术学院）