Đang tải... (xem toàn văn)
Dynamo là một giải pháp nhằm nâng cao tính hiệu quả của việc áp dụng BIM vào giai đoạn thiết kế ý tưởng của dự án. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp thiết kế tham số sử dụng công cụ lập trình trực quan như Dynamo giúp duy trì các ý tưởng thiết kế ban đầu và cải thiện quá trình chuyển đổi từ ý tưởng thành thiết kế sau này. Đặc biệt, các vấn đề tạo dựng hình học phức tạp, thiết kế tinh vi, thực hiện thao tác lặp đã được giải quyết. Từ đó, các phương án thiết kế được đánh một cách chính xác trong thời gian ngắn
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG DYNAMO CHO DỰ ÁN BIM TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ Ý TƯỞNG Nguyễn Mạnh Tuấn1* Tóm tắt: Dynamo giải pháp nhằm nâng cao tính hiệu việc áp dụng BIM vào giai đoạn thiết kế ý tưởng dự án Kết nghiên cứu cho thấy, phương pháp thiết kế tham số sử dụng cơng cụ lập trình trực quan Dynamo giúp trì ý tưởng thiết kế ban đầu cải thiện trình chuyển đổi từ ý tưởng thành thiết kế sau Đặc biệt, vấn đề tạo dựng hình học phức tạp, thiết kế tinh vi, thực thao tác lặp giải Từ đó, phương án thiết kế đánh cách xác thời gian ngắn Từ khóa: Dynamo; BIM; thiết kế tham số; lập trình trực quan; Autodesk Revit Dynamo application at the conceptual design stage Abstract: Dynamo is a solution to improve the efficiency of the BIM project at the conceptual design stage Researches indicated that parametric design using visual programming tools such as Dynamo helps maintaining early design knowledge and improving the transition from concept to design In particular, complex geometry modeling problems and sophisticated designs and repetitive operations have been solved Then, the conceptual design options are evaluated accurately in a short time Keywords: Dynamo; BIM; parametric design; visual programming; Autodesk Revit Nhận ngày 11/12/2017; sửa xong 28/12/2017; chấp nhận đăng 16/01/2018 Received: December 11th, 2017; revised: December 28th, 2017; accepted: January 16th, 2018 Giới thiệu Trong vài năm gần đây, mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) ứng dụng rộng rãi cho ngành công nghiệp xây dựng Việt Nam [1] Thủ tướng phủ phê duyệt đề án áp dụng BIM hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình Bộ Xây dựng ban hành Quyết định 203/QĐ-BXD vào ngày 21/3/2017 việc thành lập Ban Chỉ đạo thực Đề án áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình BIM dần trở thành phương thức chủ đạo để thiết kế phân tích vòng đời dự án, từ đưa cách thức xử lý sử dụng liệu cơng trình hiệu [1,2] Cơ sở liệu mô tả thông qua mơ hình tham số gồm nhiều thuộc tính nhúng đối tượng lượng liệu tăng dần qua giai đoạn phát triển dự án [2] Tuy vậy, trình thiết kế với cơng cụ BIM mang tính thủ cơng Điều đòi hỏi cần thiết phải có cơng cụ quản lý thao tác liệu mới, số phương pháp thiết kế tham số Phương pháp thiết kế tham số xu hướng ngành kiến trúc xây dựng năm tới Thiết kế tính tốn đề cập đến khả liên kết thuật toán vào thiết kế kiến trúc xây dựng, giúp mơ phỏng, hình dung phân tích phương án xác [2] Trong cách tiếp cận này, cơng cụ lập trình trực quan sử dụng, nhằm kết hợp ngơn ngữ lập trình văn nút đồ họa (graphical nodes) nhúng chức kết nối trực quan với (Hình 1) Do đó, thu kết cách nhanh chóng mà khơng cần phải viết nhiều mã lệnh với cú pháp trừu tượng Hiện nay, nhiều công cụ lập trình trực quan xuất gắn kết với công cụ BIM Grasshopper 3D, Dynamo, Blender, Cameleon,… Trong đó, Dynamo cơng cụ lập trình Việt Nam, ứng dụng chạy độc lập kết nối với phần mềm khác Autodesk Revit, FormIt 360, Maya, Excel,… mang lại nhiều lợi cho người dùng tận dụng quy trình thiết kế tính tốn môi trường BIM ThS, Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Xây dựng * Tác giả E-mail: tuannm@nuce.edu.vn TẬP 12 SỐ 01 - 2018 71 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Hình Phương pháp thiết kế tham số [3] Công cụ Dynamo xây dựng để triển khai ứng dụng phù hợp với việc cộng tác đa tảng, đa môn Công cụ chủ yếu thực hai nhiệm vụ: tùy biến đối tượng hình học tham số giao tiếp với sở liệu Trong giai đoạn thiết kế, việc kết hợp Dynamo Revit thực phù hợp, Revit coi sở liệu với đầy đủ hình học tham số Trong báo này, tác giả tập trung vào mô tả tương tác Dynamo phần mềm Revit thông qua số kết ứng dụng đạt được, với mục đích hỗ trợ dự án BIM giai đoạn thiết kế ý tưởng Tổng quan Dynamo 2.1 Một vài khái niệm Giao diện ứng dụng Dynamo tương đối đơn giản, bao gồm phần sau (Hình 2) Kết sau thực thi mã lệnh thể không gian làm việc ứng dụng Dynamo phần mềm Revit Đối tượng nút đại diện cho phần tử hàm toán học Revit, tạo truy cập mã lập trình dạng văn giao diện lập trình ứng dụng (API) (Hình 3) Mỗi node có cổng vào phía bên trái cổng phía bên phải, liên kết với kiểu liệu cụ thể Các cổng kết nối với thông qua dây nối để tạo luồng chương trình đồng Ứng dụng Dynamo cung cấp cho người dùng nhiều nút để thực thao tác lập trình trực quan Ngồi ra, nút tùy chỉnh Dynamo cần xây dựng để tối ưu hóa mục đích khác tái sử dụng cho nhiều dự án Việc tạo nút tùy chỉnh thơng qua nút có sẵn sử dụng thêm mã lập trình văn bản, tạo thành gói để chia sẻ tới cộng đồng Hình Giao diện ứng dụng Dynamo 1: menu; 2: công cụ; 3: thư viện; 4: không gian làm việc; 5: thực thi 2.2 Các kiểu liệu Dynamo Dữ liệu Dynamo tập hợp thơng tin có cấu trúc nhập thơng qua cổng vào xử lý trước đưa kết cổng Các kiểu liệu thường dùng mô tả chi tiết Bảng 72 TẬP 12 SỐ 01 - 2018 Hình Mô tả mối quan hệ nút KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Bảng Các kiểu liệu Dynamo Hình Dữ liệu kiểu danh sách STT Kiểu liệu Số Dãy số Tuần tự Chuỗi Logic Danh sách Mô tả nút Hình Nút chức tính diện tích hình tròn Mã lập trình văn kết hợp sử dụng để tạo liệu tạo nút chức Thí dụ tạo kiểu liệu danh sách tạo nút chức tính diện tích hình tròn với bán kính nhập từ bàn phím thể Hình 4,5 Các thiết kế tinh vi tạo lập từ liệu đơn giản, mang tính logic thơng qua giao diện đồ họa, từ làm tăng chất lượng thiết kế Dynamo sử dụng để phát triển mô hình tham số, tăng khả sáng tạo dựa phác thảo ý tưởng kiến trúc ban đầu 2.3 Một số ứng dụng Dynamo giới [4] Dynamo sử dụng nhiều dự án giới, nhằm giải vấn đề khác giai đoạn thiết kế Trong đó, quy hoạch khơng gian phần thiết yếu trình thiết kế ban đầu Kích thước, hình dạng mối liên hệ khơng gian đóng vai trò quan trọng việc xác định hình dáng chức tòa nhà Cơng ty kiến trúc Shepley Bulfinch Mỹ ứng dụng Dynamo để xử lý vấn đề thơng qua q trình chuyển đổi thơng tin từ định đạng Excel sang mơ hình Revit Nút tùy chỉnh Dynamo đọc thơng tin tên phòng, số hiệu phòng, số lượng, kích thước, sau tạo phần tử khối tương ứng gán giá trị tham số cho chúng (Hình 6) Từ đó, chủ đầu tư nhà thiết kế hợp tác tham gia vào trình lập kế hoạch hiệu Ngồi ra, kiến trúc sư văn phòng Flanagan Lawrence Anh sử dụng Dynamo để phân tích mối quan hệ khối dáng âm cho cơng trình rạp hát Khi tính ổn định thể tích Hình Dữ liệu khơng gian định dạng Excel (a) phần tử khối gán giá trị tham số tương ứng (b) TẬP 12 SỐ 01 - 2018 73 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG cơng trình cần đáp ứng để mang lại âm đặc biệt Dynamo dùng để thực hàng trăm thao tác lặp, giúp tìm phương án tốt (Hình 7) Thí dụ, kiến trúc sư dễ dàng thay đổi tham số loạt đối tượng cửa đi, lỗ mở vài phút Tối ưu hóa khối dáng cơng trình giai đoạn thiết kế ý tưởng 3.1 Dựng khối dáng cơng trình Việc ứng dụng phương pháp thiết kế giúp kiến trúc sư đưa ý tưởng thiết kế kiến trúc cách nhanh chóng hiệu quả, mà bắt đầu từ q trình dựng khối dáng cơng trình Hình dáng tỉ lệ cần phối hợp hài hòa để tạo rõ ràng không gian Công cụ Dynamo giúp đưa nhiều phương án thiết kế cách thay đổi liệu đầu vào, dựa theo nguyên lý thiết kế tham số (Hình 8) Hình Sử dụng Dynamo để phân tích mối quan hệ khối dáng âm cơng trình Một số nút lập dựa mã lập trình văn nút đóng gói có sẵn để điều chỉnh Hình Khối dáng ban đầu (a), thay đổi tiết diện (b), thay đổi xoay tiết diện góc 45° (c), thay đổi xoay khối dáng thể Hình tiết diện góc 90° (d) Hình Sử dụng nút thay đổi tiết diện (a) xoay khối dáng cơng trình (b) Hình 10 Thiết kế khối dáng với phương án (a) phương án (b) 74 TẬP 12 SỐ 01 - 2018 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Ngoài ra, bảng thống kê sơ diện tích sàn tầng tương ứng với phương án thiết kế khối dáng khác thể Hình 10 Với phương pháp thiết kế tham số, thao tác lặp thực cho kết lập tức, giúp kiến trúc sư nhận thay đổi thiết kế mà không cần phải dựng lại mơ hình 3.2 Tạo mặt đứng nghiên cứu đổ bóng cơng trình Hình 11 Thiết kế mặt đứng với phương án (a) Quá trình thiết kế mặt đứng thể phương án (b) sáng tạo kiến trúc, mang phong cách riêng công trình Với cơng nghệ thi cơng tiên tiến vật liệu phong phú u cầu tính thẩm mỹ cơng trình kiến trúc đòi hỏi mức độ cao Cơng cụ Dynamo giúp đa dạng hóa phương án thiết kế mặt đứng tương ứng với kiểu mô đun khác Trong báo này, mô đun mặt đứng dựa điểm Adaptive mơ tả Hình 11 Các nút đồ họa Surface.ByLoft, Panel.PanelDiamond, Family Types, AdaptiveComponent ByPoints sử dụng kết nối với Hình 12 Hình 12 Mối quan hệ nút đồ họa thiết kế mặt đứng Hình 13 Nghiên cứu đổ bóng cơng trình (a) có vị trí kinh độ 20.945 vĩ độ 105.866 thời điểm: 9h sáng ngày hạ chí (b), 3h chiều ngày hạ chí (c), 9h sáng ngày thu phân (d), 3h chiều ngày thu phân (e) TẬP 12 SỐ 01 - 2018 75 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG Việc thay đổi kiểu mặt đứng cách chia hệ lưới theo phương thực nhanh xác Mơ hình tham số đưa vào hệ kiến trúc tổng thể nhằm đánh giá đổ bóng dựa vị trí hướng cơng trình Kết đánh giá khối dáng cơng trình thơng qua đổ bóng thời điểm khác thể Hình 13 Hình 14 Mối quan hệ nút đồ họa phân tích đổ bóng Ngồi chức đơn bao che kết nối với kết cấu khác, mặt đứng cơng trình cần thiết kế để tận dụng tối đa ánh sáng thơng gió tự nhiên Từ bổ sung giải pháp thiết kế thụ động sử dụng lượng mặt trời Trong công cụ Dynamo, nút đồ họa DateTime ByDateAndTime Sun and Shadow Settings (viết mã lập trình văn Python) kết nối với Hình 14 Kết luận Thiết kế tham số sản phẩm tất yếu thời đại kỹ thuật số, cho phép xác định mục tiêu, phương pháp giá trị q trình thiết kế Trong báo này, cơng cụ Dynamo sử dụng nhằm đưa vài kết cụ thể khả tạo khối dáng mặt đứng cơng trình giai đoạn thiết kế ý tưởng dự án BIM Ngoài ra, vấn đề nghiên cứu đổ bóng khối dáng thực thời điểm, nhằm xây dựng công trình tiết kiệm lượng Từ thấy rằng, ứng dụng Dynamo cho dự án xây dựng thực cần thiết, tiến tới thúc đẩy việc áp dụng BIM cách rộng rãi Việt Nam Tài liệu tham khảo Nguyễn Việt Hùng (2015), Nghiên cứu xây dựng lộ trình áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) nhằm nâng cao hiệu thiết kế, xây dựng quản lý cơng trình Việt Nam, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài khoa học, mã số RD 03-14, Bộ Xây dựng Chuck E., Paul T., Rafael S., Kathleen L (2011), BIM Handbook, Wiley & Sons, Inc, New Jersey San Francisco Dynamo User Group (2017), http://www.sfdug.org/, truy cập ngày 19/12/2017 Dynamo BIM Community (2017), http://www.dynamobim.org/, truy cập ngày 19/12/2017 76 TẬP 12 SỐ 01 - 2018 ... vài phút Tối ưu hóa khối dáng cơng trình giai đoạn thiết kế ý tưởng 3.1 Dựng khối dáng cơng trình Việc ứng dụng phương pháp thiết kế giúp kiến trúc sư đưa ý tưởng thiết kế kiến trúc cách nhanh... phần mềm Revit thông qua số kết ứng dụng đạt được, với mục đích hỗ trợ dự án BIM giai đoạn thiết kế ý tưởng Tổng quan Dynamo 2.1 Một vài khái niệm Giao diện ứng dụng Dynamo tương đối đơn giản,... chất lượng thiết kế Dynamo sử dụng để phát triển mô hình tham số, tăng khả sáng tạo dựa phác thảo ý tưởng kiến trúc ban đầu 2.3 Một số ứng dụng Dynamo giới [4] Dynamo sử dụng nhiều dự án giới,