建筑性能参数化分析的探索

碧野田间牛得草 2016-11-15

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一、参数化设计的大潮流

目前参数化设计在建筑领域可谓是大红大紫。采用参数化设计方式的完成的建筑，这几年也如雨后春笋般出现在神州大地上。

众所周知上海滩三大神器之一的上海中心是参数化设计的代表之作，这个项目属于万中无一的高大上风格，正常的项目一般消受不了这么任性的玩法。上海中心的形体生成采用Rhino平台的Grasshopper生成，后期在各种BIM平台中进一步深化，终于完成了这个632m高度的无敌地标。

上海中心效果图

上海中心形体grasshopper简化图

随着参数化设计软件的普及，越来越多的项目在设计过程就考虑是否可以采用参数化设计来提高效率。目前主流的参数化设计软件主要是Grasshopper和Dynamo。

Grasshopper是基于曲面建模神器Rhino平台，后者是基于BIM领域的Autodesk公司的Revit平台。

先看一下Grasshopper参数化的代表作品—梦露大厦

身材性感的梦露大厦

然后再看一下Dynamo的作品—奥运三大桥

图片来自：http://blog.sina.com.cn/sacrifice1127

简单来说，Grasshopper是老牌劲旅，Dynamo是后起之秀。

二、参数化分析的优势

上面简单介绍了几个参数化设计的建筑，下面进入正题——参数化分析

那么参数化分析的有哪些优势呢？

更完善的工作流程。

参数化分析可以更加快捷得完成大量重复性的任务，避免大量的人工输入造成的不良影响。

更完整地数据传递。

参数化分析目前已经打通了建模软件和模拟软件的在几何模型的数据交换障碍，最大程度降低数据交换中产生的偏差。

更漂亮的可视化结果。

参数化分析软件可以自定义模拟结果的可视化方式，比如柱状图、饼图、雷达图等，不需要讲结果导入excel等软件中处理，可以将计算结果直接反馈给建模软件，更直观地反映设计变更过程中各种物理参数的变化。

三、建筑性能参数化分析插件

Rhino平台

1、Ladybug+Honeybee+Butterfly

Ladybug可以完成各种气象参数的分析和显示，比如温度、湿度、太阳辐射、风玫瑰图等。同时也能显示焓湿图、太阳轨迹、日照阴影、日照时间等被动式建筑中常用的分析。

Honeybee功能更加强大。借助于Radiance这个无敌的光环境分析核心，可以完全自然采光、眩光、人工照明、太阳辐射、全年动态光环境等各种分析。同时还可以借助EnergyPlus这个全球领先的能耗分析核心，完成全年8760小时的冷热负荷、动态能耗等计算。目前Honeybee支持14种常见的空调系统形式，为方案阶段快速评估建筑能耗水平提供了强有力的支持。同时还可以耦合Radiance和EnergyPlus，完全各种窗户控制行为对建筑能耗影响的分析。目前还有更多功能正在完善中，值得我们密切关注。

Butterfly是2016年8月份才发布的基于开源CFD平台OpenFOAM的建筑领域CFD分析插件。目前可以完成室外风环境和室内通风的模拟。Butterfly可以与Ladybug配合直接读取气象文件的风向和风速，作为室外风环境模拟的边界条件。

2、Geco（结合Grasshopper和Ecotect）

Geco是一系列连接Rhino-Grasshopper-Ecotect的插件的合集。它可以实时链接Rhino模型通过Grasshopper导入Ecotect中，并自动完成太阳辐射、日照时间、自然采光等计算，并在计算完成后将结果反馈给Grasshopper，进而在Rhino中显示。

3、DIVA for Grasshopper

DIVA for grasshopper是DIVA for Rhino在Grasshopper的插件。DIVA是基于Rhino平台的一款高度优化的自然采光和能耗分析插件。该插件最初是再哈佛大学设计研究院，现由Solemma LLC开发。

DIVA使得用户可以很方便的开展了一系列的单体建筑和城市景观，包括辐射地图，照片级渲染，基于气象数据的的采光指标，全年或者自定义时段的眩光分析，可以完全满足LEED 2009和LEED V4的相关自然采光得分点要求。最新版4.0，增加了Archsim模块，可以完成复杂建筑的8760小时的冷热负荷和动态能耗计算。