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Verse

AutoCAD是大多数建筑师掌握的第一款设计软件,虽然后来我们陆续接触到其他软件,但不可否认,CAD技能在许多年C位代表了我们的设计方式。

惊了!程序自动设计体育场馆,它是如何做到的? | AI替代建筑师还远吗?第1张图片


现在,

我们做了一些尝试,我们想把效率和精度再次提高,让算法帮助我们完成一部分手和脑的工作。如果说以前的设计依赖软件,那么现在我们更依赖算法。这也将是建筑设计走向人工智能的必经之路。

“OVAL来了”


OVAL,承托了整套插件的开发理念与期望:
Optimisation(可选择)
Variation(可变化)
Automation(自动)
Legislation(合理)
OVAL将从设计方式改变场馆的工作流。



“从芯开始”

竞技功能是专业型体育场馆永远的核心,场馆内部均以观众围绕比赛场地的方式来观赏比赛。这些看起来似乎千篇一律的内场空间实则千变万化、各不相同;尤其对于顶级标准(FIFA、NBA、FINA等)的场馆要求更是极为苛刻。所涉及功能流线、座席人数,场地大小、包厢数量、视觉质量等等都是重要的设计要素,会强烈影响未来的使用效果。

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虽然场馆之间千差万别,但内在逻辑有极大的相似性,这个相似的逻辑是Oval存在的前提;反过来说,虽然场馆的内在逻辑相似,但各自不同的要求又导致具体方案的千差万别,导致每个项目都几乎是从零开始。

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Oval电池图标预览

为了简化这些相似却不相同的工作,把体育场馆内场的所有变量都驯服在它的内在逻辑里,减少甚至消除牵一发而动全身的重复工作、杜绝图纸相互矛盾的可能,是Oval所追求的目标。

因此,Oval为体育场馆的内场设计提供了一整套的生成/优化方案,
让建筑师摆脱繁琐的图纸绘制与编程门槛,从而更加关注设计本身。

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它是一款专业级的定制插件,依托RhinoGrasshopper平台,通过Python语言编写的电池模块迅速实现内场的三维形态的生成与调整。它改变了以往二维平剖面结合的设计方式,进而以三维模型快速生成设计成果。

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“比期望的还全面”

作为一款面向专业级插件,Oval不仅仅满足体育场设计,同时对足球场、体育馆、游泳馆等均有优秀的表现。如果我们统筹来看,无论是足球、篮球、排球、手球、冰球、排球等球类或体操、游泳、跳水、田径比赛项目或商业演出与非赛时的全民健身模式;无论是二心长圆、四心椭圆、六心长圆、八心椭圆、矩形、矩形倒角、弧形倒角、折线形、圆形场芯轮廓;无论是单层、双层、多层的固定看台或活动看台及主席台VIP座席;无论有无包厢以及包厢位置;无论看台疏散口或台阶布置方式;也无论看台视线质量要求如何,均有出色的电池支持,满足即时调整与转换

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“先关注全局”

常规的线性设计过程是从设计之初就要按照每个设计步骤准确推进,确保成果的准确合理。但这一过程需要多年的设计功底与积累并伴随着不断修改调整甚至是推翻。

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Oval最突出的特点在于:不必在设计初期苛求每一个过程的准确,而是关注如何在短时间将整体框架流畅的搭建起来。在内场形态整体完整的情况下,才更易做出合理的判断。

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假如人脑可以同时协调10项设计参数,计算机可以同时运算整个内场形态的上百个参数。与大量、繁琐的二维平剖面结合的绘制方式相比,Oval无疑为设计师提供了“上帝之眼”。


“简易的工作流”

Oval开发思路是将一个完整设计过程拆分为:场芯轮廓线、视线分析与看台生成、柱网与楼板、主要功能房间、疏散口与台阶、标注与输出等几大类,各个类别中相似问题进行合并规整以提高兼容性。设计师使用时只需挑选相应的电池模块,通过连线形成一个完整逻辑便已经完成设计工作的30%。接下来根据Rhino中的整体模型效果在GH进行各部位参数调整。

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Oval主要操作过程电池

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用户使用过程中的灵活性与易扩展性同样得到周全考虑:面对不同的前置条件及成果要求,Oval可以在任何阶段介入,利用已有条件作为参数输入项进行后续设计。面对不同的成果需求,各模块留有充分接口便于后续开发的衔接。


“快人一筹”

我们已经将以往的人工绘制图纸、三维建模工作转换成为连接电池块与修改参数,让电脑运行算法来生成设计模型。电脑运行脚本的速率是必不可少的考量因素,通过不断的思路调整与测试,目前Oval在60,000座席的体育场测试中,多数电池运行时间在2.0 S以内。以往两人五天的工作量将缩短为单人3小时。与此同时,不会出现人工绘图造成的误差。所有设定的参数将精准地被执行。

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“比预想的要简洁”

与普通的Grasshopper逻辑相比,设计师不必再关注繁多的向量、树形数据操作,电池排布搭建完全按照各个设计部位出现。这会将一整套逻辑的电池数量以数量级的差距减少,方便后期维护调整。

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同一内场的常规Grasshopper电池逻辑

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同一内场的Oval电池逻辑


“永远同步调整”

得益于Rhino & Grasshopper极其易修改的优势,整套逻辑的内场设计模型可以支持对各项参数的即时调整并做出迅速反馈,不再需要多张平剖面逐个修改。

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Oval场地排布

“一个三维 >  N个二维”

Oval不止在生成阶段表现优良,它在输出阶段为设计师取消了繁琐Bake、Make2D及Export DWG过程。只需要将比赛场地、看台、楼梯等电池连入Export电池的对应输入端,指定输出路径便可得到含有内建图层、颜色信息的各层平面的CAD文件。

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Oval  座席配色

三维模型不再是辅助二维设计的手段,它将作为设计的主体;也是用作全局性能化分析的基础。Oval从设计专业角度对看台每个座席的C值,视距、俯角、水平角等视觉质量要素进行计算,从而获得比常规视线分析典型剖面更为全面、精准的评估。它不但可以计算座椅配色方案,同时能够以场馆规模与等级作为依据,输出安全疏散计算结果。并能够为运营方提供多种模式下的售票方案。

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Oval  全局C值计算

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Oval  全局视距计算

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Oval  全局方位角计算

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Oval  全局俯角计算

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与建筑性能分析插件Ladybug的配合使用,将实现建筑设计与绿建节能两个专业的数据协同与联动,进一步提升设计的完整度。


Ending

介绍到这里,你会发现—Oval不曾让你画一点、一线。
本以为到这里就该结束,
但是
Oval不止于此,
更多技能等待解锁,
更多建筑类别等待开发。


#计算机天生就是用来计算的#

本文作者   李星桥
脚本开发   李星桥
在此鸣谢   我的家人、Roger、Darrin、Joey、大德、Killian、Carmen、Skywoolf、Naruto以及所有在我开发受阻的夜晚一起出来夜宵江湖的朋友(排名不计先后);也特别感谢一直在数字化技术领域不断探索的同仁,你们的研究让我不断成长。


作者简介  

李星桥,就职于华建集团上海建筑设计研究院有限公司  建筑二院 创意副总监,DEEP THINK Lab主持建筑师,中国建筑学会体育分会会员。曾获得美国Fentrees Global Challenge机场设计竞赛冠军,目前为该竞赛评委之一。


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