参数化设计理念在幕墙设计及成本核算中的应用

李杰

摘要：本文通过对参数化设计理念的概念，来阐述了参数化设计理念在幕墙设计、成本核算过程中的应用。

关键词：参数化设计理念； 幕墙设计；成本核算；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

一、 引言

随着幕墙行业，新材料，新技术，甚至新的设计理念的快速发展也在不断涌现。普通的幕墙材料和加工工艺、一成不变的设计思路已经不能满足日益复杂、造型特异的建筑外形需常见的墙体材料和加工技术，静态设计思路已经无法满足特定造型的建筑特色和设计建筑师古怪的概念需求的日益复杂的需求。为了适应这一市场趋势，特别是对一些特殊的装饰工程，与以往不同的采取的设计思路，试图快速设计出安全，可靠，合理的功能，外观设计满足幕墙结构的要求，这也成为了目前幕墙设计任务中的重中之重。

对于建筑特色的独特造型，其分格和材料在外墙壁上分布往往不遵守法律，即使发现了一些规律，还发现，为了实现不同的尺寸，材料，这些建筑造型多变，使用以前的设计方法和加工方法常常产生令人惊异的，甚至大规模的工作量，使用人力一部分一部分的设计、一个单元一个单元的分析在短时间内或甲方要求的工期内变成了不可能完成的工作。在这种情况下，需要将这些可能极少而且来之不易的规律有效的利用起来，用计算机程序对其进行分类整理，并利用数学办法将其连接在一起，然后，将海量的工作量交给计算机来完成。这不仅降低了设计成本，加工成本，同时也能满足建筑师和投资者的要求。

本文主要探讨的就是此种利用计算机技术将与有共同点的幕墙设计元素参数化的设计理念。最后能够达到只需要录入一些可变的参值，就能够在计算机中计算出设计者想要的设计数值，或者是设计资料，而且能够完成直接与数字机械设备相连，加工出自己想要的幕墙样式。

二、参数化设计理念的含义

相对应于模数化设计，参数化设计概念的提出和应用最早都是在工业设计领域解决构件匹配问题。现在的时代相比于大工业时代的批量生产导致的模数化加工要求更加多元和复杂，参数化设计的概念和发展也就有了新的土壤。简单来讲，参数化设计和模数化设计相同在于都是以数字为依托创造产品的方法，不同就在于模数化设计有模数限制，从而局限了部分设计的可能性，而参数化设计不拘泥与固有的模数，而是将其作为可以随意变化的参数，从而大大的拓展了设计的可能性，激发了更多的设计创意。

参数化设计是建筑设计中的一个重要思想，它分成两个方面：参数化图元、参数化修改引擎。建筑设计中的图形元素全部以构件的形式表现，所有构件之间的差，是调整参数的结果体现出来的，参考值保留了图形元素做为数字化建筑构件的全部内容。参数化的修改引擎提供的参考值更改技术是令用户把对建筑设计或文档部分所作的全部变更都能够随机的在另外相联系的部分表现出来，利用智能的建筑部件、图纸和注释标点，令各个部件都能够利用一个变更传播引擎来互相联系。构件的位置改变、清除与尺寸的变动所造成的参考值变化会导致相关构件的参考值产生相同的变化，在任何窗口下所面临的改动都能参数化的、双向的映射到全部视图中，来保证全部图纸的一致性，是不需要对全部视图进行修改的。这样大大提高了工作效率和工作质量。

三、参数化设计理念在设计中的实际应用

我们拿某一个建筑来举例，比如有一个建筑物的外墙，除顶底的单元外都是呈现“簸箕”形状，装饰面大部分的材料是玻璃以及铝板，支撑龙骨为钢铝构成的形式(主要是钢型材及铝合金型材)。被建筑效果带来的影响，各个簸箕单元的位置，分格尺寸，方向都各不相同，但是从簸箕单元相同的外观状态及幕墙框架一致的角度来进行对这些单元分析的话，会发现同一种类型的簸箕单元的每种组成元素，比如玻璃，铝型材龙，铝型材装饰扣板，钢型材和铝板等主要部件的部位、形态是全部相同的，只是它们设计的加工尺寸、角度不一样。这些设计的加工尺寸，角度定位点的决定因素是这些单位簸箕，在不同的定位点，这些不同的结果，对各单位窗框和簸箕角也造成了不同。

四、参数化设计理念在成本核算中的应用

我们再来由上文提到的建筑物举例说明参数化的设计理念在成本核算中的应用。比如这座建筑物与其他建筑物相比不一样，为企业的投标工作的成本核算工作造成了很大的困难。以前算出一个所代表大多数墙型的平均分布来计算成本的办法在这个工程的簸箕单元幕墙工程上是行不通的。要尽量使结果更接近实际的项目，计划采用一切簸箕单位成本计算在方法成本。但是此方法又接着出现了一个新的问题，就是簸箕单元的数量多，成本计算的工作量很大，在规定的时间内做好正确计算是很困难的。通过商讨，最后决定将全部簸箕单元格中的部件大小，通过上文内容所介绍的方法在excel表格中编辑好公式，采取VB编程来控制excel表改变相应簸箕单元的控制点坐标参数来重复计算全部簸箕单元的材料用量的方法，从而实现把所有簸箕单元的材料用量都重算一遍，结论该项目簸箕单位成本。

在测算成本的过程中。某些材料要考虑的体积比，例如玻璃表面。玻璃作品是不规则的四边形，在成本核算过程中需要考虑到玻璃的最小出材矩形玻璃面积计算在材料用量中。从整个几何点，就是要求一个不规则的四边形最小边界矩形。由于该项目簸箕单位近6000多片玻璃，和每个块的大小是不一样的，因此需要逐个计算出玻璃板块的出材率。因此需要单独的玻璃板的计算体积比率，可用于分析的几何关系，任何一个矩形是一定的外部侧的底部上的四边形的矩形，为了使其面积最小，外接矩形的高线必然经过四边形的任一顶点。由该矩形的外部区域的端部所形成的四边形的各边被再次计算。找到最小的四个领域，这是不规则四边形的最小边界矩形。将上面的数学计算方法用计算机语言输入到计算机中，就能够利用重复计算来计算出全部玻璃板块的最小外接矩形。以此得出了全部玻璃面材的出材率，而且，通过上面的数据还清楚了哪些玻璃面板为超大玻璃板块，在进行成本计算时会考虑超大板块的价格。计算玻璃面材自身的面积，即不规则四边形的面积，可以采用“海龙公式”推导出：△=l／2absinB+1／2cdsinD。利用以上方法，所有材料的下料尺寸、出材率等等成本核算时需要的数据都可以用以定位坐标点为参数的方程推导出来，最后输入计算机，让计算机来完成大量甚至是海量重复计算的，工作的最终完成，以达到理想的效果。

五、参数化设计理念的应用前景

为了满足幕墙市场，建立投资者，设计师以及其他设计需求，即使是形状特殊的建筑无尽的怪异，例如凤凰国际传媒中心、银河SOHO、大同博物馆等都有着另类的建筑外形，一旦建成均是当地的“地标”性建筑，将会如“鸟巢”、“水立方”、CCTV等世界级建筑般倍受关注。所以，这可以承担并圆满完成该项目将是一个重要的标准体现了公司的实力。

在承建这种项目的设计、加工过程中，如果你没有一个高效率的设计，加工措施，将很难完成这项艰巨的项目。融合的有效利用参数化设计与计算机应用技术，将很快地提高设计与加工的效率。

提高生产率就是给企业增强与市场竞争的实力，给公司带来更高的利润。于是，这种设计想法在幕墙设计与加工过程中会被广泛使用。

结束语：

幕墙行业已成为城市建设的重要组成部分，身为“幕墙人”，当我们站在北京奥运村，上海外滩，甚至是国外一些大城市的市中心时，发现在这些楼宇林立、体现了人类文明的发达城市之中，会是怎样，我们一直在参与的时候感到自豪的建筑作品的设计和施工。对于这个久违的激情，我们“幕墙人”需要全力以赴的去创新、去实践，挖掘出更多更好的设计思路和设计理念为这个充满激情的行业添一块砖、加一块瓦，应该做出自己的实力做出贡献。

参考文献：

[1] 史英麒,江芙蓉. 参数化设计理念在幕墙设计及成本核算中的应用[J]. 门窗, 2012,(7).

[2] 王东, 李健,刘俊龙. 对幕墙设计的相关问题研究[J]. 农家科技（下旬刊）,2012,(5).