非线性建筑工程设计

非线性建筑工程设计探索
中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：
何为非线性建筑？非线性建筑是一种连续流动状的、不规则的形体。

非线性形体不仅在形体的生成上依赖于计算机软件技术，并且在形体的建造上依靠于计算机辅助制造技术。

借助于编程或已有软件，影响建筑的各种因子首先转化成计算机内在逻辑语言，而后可通过计算机生成建筑形体，经过不断地修正与反馈，确立最终建筑形体。

而借助于计算机数控机床，非标准的建筑形体可以拆分成不规则的部件，由计算机数控机床自动制造出来，并组装成型。

本文中所说的非线性建筑除以上概念的非线性形体外，还包括了通过二维方式无法表达出准确建筑形体的所有非传统建筑。

自20世纪中叶以来，随着计算机的发展，科学技术逐渐的改变着人们的生活。

建筑师们在各种新思想和新理论地指导下不断进行着各种建筑实践的探索，各种各样的建筑理论与形式不断涌现。

21世纪以来，中国也随着经济的迅速发展，逐渐的进入了信息化时代。

为举办2008年的北京奥运会，所修建的鸟巢、水立方、cctv等，2010年上海世博会的中国馆、会议中心、中轴系列等建筑，以及近期北京建成的国家大剧院、t3航站楼、银河soho、凤凰卫视中心、上海中心大厦、广州大剧院等。

前卫的建筑更加开阔了人们的视野，非线性理论必将为城市建设与建筑的可持续发展开辟一条全新道路。

总结非线性建筑与传统建筑相比较的几个特点。

一、建筑形体或
为非水平、垂直的平面，或为不规则曲线、曲面，形体极为不规则。

传统的二维表达方法即平面图加立面图的表达方法已经无法准确
表达建筑形体及各部分空间关系。

必须借助三维模型作为辅助工具，以提取二维空间准确数据，并提供直观的三维空间形象。

面对非线性建筑发展的必然趋势，我们如何应对？我们在以往的几个非线性建筑工程案例中，在设计方法上进行了一些探索和研究。

从方案设计方法、施工图设计程序、设计成果三个方面总结非线性建筑设计与传统建筑设计的区别。

一、方案设计方法：
1 建立第一版模型。

先确立设计概念，绘制出关键的辅助线和确立模型用的主要线条，利用辅助线和主要的结构线条生成模型，根据反复调整，反复推敲，确立初步模型体块。

2 根据第一版模型绘制出各层平面图。

当体块模型满足初步判断效果的前提下，按照功能要求排布出相应的平面图。

如有模型不能满足功能要求的情况出现时，调整模型以满足平面功能。

3 根据平面重新推敲模型。

根据绘制好的平面，重新调整模型，确保满足功能的前提下做到美观。

反复调整平面与模型，直到达到最终满意的效果。

二、施工图设计过程：
传统建筑设计过程：建筑专业绘制好平、立、剖面图→结构、设备、电气专业→幕墙、精装修等深化设计→建筑、结构、设备、
电气专业。

非线性建筑设计过程：全专业同时进行
根据结构专业计算结果，将梁、板、柱按实际尺寸搭建三维模型。

体会真实空间关系及细节构造。

复杂空间，通过三维模型检查梁、板、柱交接是否正常，结构构件尺寸是否符合建筑空间要求。

通过三维模型构件比例关系，控制特殊构件的尺寸。

设备、电气专业通过模型检查管线高度是否合理；沿外墙设置的设备，空间是否满足安装要求。

精装修设计通过三维模型清楚了解空间形态，精确设计。

体型控制：由外至内
设计期间幕墙厂家提前配合，通过构造节点做法，确定主体结构与幕墙之间安装空间尺寸。

大跨幕墙体系需钢结构专业进行龙骨尺寸计算。

整个体型控制室由外向内控制，使外立面个转角处幕墙分格缝能精准对缝，保证外立面效果。

通过模型各个角度的剖切，取得准确平、立面二维数据。

三、设计成果：
传统建筑设计成果：平面图、立面图、剖面图、设计说明、详图大样等。

非线性建筑设计成果：平面图、立面图、剖面图、设计说明、详图大样、立面展开图、特殊部位轴测图、三维模型。

1 、平面图表达方式的不同：传统建筑的平面图为距楼地面1200mm高处的水平剖切的俯视图，目的在于体现门窗洞口的位置及尺寸。

非线性建筑因外围护结构非垂直地面，不同高度处的外轮廓均不同。

故平面图选择楼板标高处剖切图。

目的是反映实际的楼板结构的外轮廓形状及位置。

因外门窗洞口错落复杂，门窗洞口位置及尺寸不在平面图中表达，通过立面展开图表示。

此表达方式的目的在于准确的指导施工。

、立面展开图：
立面图仅为东、南、西、北四个方向的投影，不足以表达幕墙分格、门窗洞口的真实尺寸。

以绘制正立面展开图的方式表达以上信息。

在立面图中标注各个转角点的标高，以三维方式确定转角点的位置。

在立面图中将每一个转角点进行编号。

作为立面展开图的识别标识。

以立面图中转角点编号为标识，分别绘制各个方向立面展开详图。

在此详图中明确幕墙分格尺寸、龙骨布置方式及定位、外门窗洞口编号、尺寸及定位。

3 、轴测图：
特殊部位二维详图无法表示清楚时，可在三维模型中截取节点轴测图作为施工辅助参考图，更直观表达空间关系。

4 、三4 、维模型作为施工图成果：
设计过程中作为辅助工具的三维模型可提供精确的数据信息，所以，该三维模型可作为最后成果，提供给施工单位，作为施工参考。

同时可提供给幕墙厂家作为深化设计条件。

幕墙厂家在施工图过程中便可进行深化设计，在施工图设计过程中及时反馈将优化调整意见。

以进一步完善施工图成果。

5 、三维模型的其他作用：
1）面积计算：非线性建筑由于形体非常规体型，可能会出现斜墙面下面的空间面积无法在平面上直观反馈出来。

所以需要在模型中提取净高2.2m，1.2m所在高度的轮廓线。

计算相对应平面的面积。

节能计算：在斯维尔节能计算软件中搭建出模型的大致体块模型。

在犀牛软件中利用搭好的精细模型，算出体形系数，窗墙比，以及门窗尺寸及个数等等，反馈的节能计算表中。

根据犀牛软件中计算出的数据，完善节能计算软件中的模型，进行节能计算。

四、软件应用：
目前，传统建筑设计主要应用软件： auto cad （天正）
常用三维模型软件主要有：sketchup 犀牛软件（rhino） 3dmax 等
非线性建筑设计软件：auto cad （天正）+ sketchup或犀牛软件（rhino）
未来： bim设计软件的将大面积推广。

bim软件可建立精准的三维模型，且可赋予准确的数据信息。

在一定程度上可由一个软件代
替现有二维、三维两个软件。

据了解，如极为复杂的非线性形体，bim软件的三维功能也无法支持，将仍需要专业的三维软件作为辅助。

所以，此二维+三维的工程设计方法，无论是在目前以cad二维设计软件为主导设计软件的条件下，还是在以bim为主导设计软件将来，都将是非线性建筑设计中一种非常有效的设计方法。

我相信，继设计丢掉图板进入电脑设计时代之后，非线性建筑的二维+三维的空间设计方法势必会成为建筑设计领域的又一次重大改革。