虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑夢想

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一種新型數(shù)字化平臺(tái)技術(shù)或概念，它與CAD等輔助工具的本質(zhì)區(qū)別在于“Information”，所有的變革都是圍繞“信息”開始的。進(jìn)入BIM時(shí)代以后，所有的構(gòu)件都是一個(gè)完整的對象，是對真實(shí)世界的映射，真實(shí)世界中有關(guān)建筑物或者建筑物內(nèi)部設(shè)備的工程信息關(guān)鍵技術(shù)等都可以在BIM內(nèi)部展現(xiàn)出來。BIM帶來的信息革命消除了產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)階段與信息鏈中的隔閡。在建筑全生命周期的階段與階段的過渡過程中，信息都會(huì)有丟失的現(xiàn)象，而BIM技術(shù)的誕生可以使這個(gè)過程得到優(yōu)化。BIM是貫穿于整個(gè)建筑物全生命周期的一項(xiàng)技術(shù)。中建國際設(shè)計(jì)顧問有限公司（以下稱CCDI）作為一家建筑設(shè)計(jì)公司，把BIM視作建筑物全生命周期的平臺(tái)和信息交流手段。

BIM在建筑物的建模、成本預(yù)算等中都發(fā)揮著作用。BIM的相關(guān)功能在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段都會(huì)得到應(yīng)用，還可以進(jìn)一步延伸到施工階段和運(yùn)作階段，而比起內(nèi)陸，BIM技術(shù)在建筑物運(yùn)維方面的功能在香港和臺(tái)灣的業(yè)主中應(yīng)用更為深入。

關(guān)注建筑，不止于建造

提到建筑信息模型，人們?nèi)菀桩a(chǎn)生一個(gè)誤區(qū)，那就是BIM只是在設(shè)計(jì)階段或者施工圖、施工階段才能發(fā)揮作用，其實(shí)不然。BIM模型是貫穿整個(gè)建筑物全生命周期的——從建筑物誕生之時(shí)或規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候就可以開始使用了。在規(guī)劃階段，建筑設(shè)計(jì)師們可以應(yīng)用簡單而輕巧的BIM模型對建筑物進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)，對施工方案進(jìn)行推敲。在設(shè)計(jì)階段，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要建立建筑物施工圖信息模型。在施工階段，模型包含的信息會(huì)越來越多。一直到施工完成以后，向業(yè)主提交的竣工圖或者竣工模型里面，會(huì)包括業(yè)主需要的建筑物運(yùn)維過程中所有設(shè)備的廠商信息、價(jià)格信息、維護(hù)過程等等。BIM平臺(tái)結(jié)合GIS技術(shù)，還可以對復(fù)雜的地形進(jìn)行場地分析。BIM不是某一特定的軟件，而是一群軟件的組合。其在前期設(shè)計(jì)應(yīng)用階段越來越廣，反映了可視化軟件的發(fā)展趨勢。

例如，有這樣一個(gè)施工方案，寫字樓上安裝形狀規(guī)矩的六角形窗戶。這從視覺效果上十分美觀，但是室內(nèi)使用效果如何呢？設(shè)計(jì)師可以用BIM模型進(jìn)行內(nèi)部空間方案的論證，比起CAD，使用BIM時(shí)間更為節(jié)省。平面、底面和剖面都是相互關(guān)聯(lián)的，BIM的設(shè)計(jì)不再局限于“平、底、剖”等傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和工作方法，而是會(huì)通過不同的視窗向設(shè)計(jì)師展現(xiàn)模型的各個(gè)部分和面向。BIM模型中包括了不同的管線設(shè)備來進(jìn)行施工前虛擬的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)。

從BIM模型中制作出來的圖片與現(xiàn)場施工圖非常接近；建筑物完工之后交給業(yè)主的竣工模型也優(yōu)于傳統(tǒng)的竣工圖，因?yàn)樗私ㄖ锢锩嫠械墓こ绦畔ⅰ＿@一點(diǎn)已經(jīng)得到了部分業(yè)主的重視。在香港，對BIM模型的宣傳語有這樣一句話：花一筆錢，得到兩套房子。這里的“兩套房子”便是指建筑物本身與建筑物虛擬模型。虛擬的房子里面有真實(shí)建筑中所有的設(shè)備，不同的是，它通過虛擬平臺(tái)進(jìn)行管理。建筑物理然具備居住等實(shí)際使用價(jià)值，建筑模型則為室內(nèi)設(shè)備、管線等的維護(hù)修理提供了指示圖。從建筑全生命周期的角度看，建筑與設(shè)備定期的維護(hù)必不可少。根據(jù)維護(hù)計(jì)劃，或者當(dāng)發(fā)生了突發(fā)事件，要求維護(hù)人員能夠準(zhǔn)確、快速找到設(shè)備的定位，加以修繕。脫離開BIM模型，在復(fù)雜的物業(yè)管理系統(tǒng)中找準(zhǔn)這樣的點(diǎn)不是件容易的事。建筑虛擬模型的意義在于，它能夠提供一個(gè)維護(hù)路徑的指示牌，把復(fù)雜問題簡單化；也能夠?qū)ㄖ木S護(hù)發(fā)出智能的提醒，防患于未然。一些業(yè)主根據(jù)虛擬模型制定出了建筑物維護(hù)應(yīng)急預(yù)案。也有一些業(yè)主事先描繪好了對建筑空間綠色節(jié)能的構(gòu)想。通過對建筑物進(jìn)行跟蹤、維護(hù)與數(shù)據(jù)分析，觀察其與預(yù)先構(gòu)想的效果是否一致。如果不一致，就為建筑下一次的改造提供了依據(jù)。

BIM的果實(shí)

施工單位在制作施工深化圖的時(shí)候經(jīng)常會(huì)遇到管線碰撞的問題。在BIM中最容易摘到的果實(shí)就是管線綜合與碰撞檢查。施工單位做施工深化圖之前，用BIM技術(shù)對原有的施工進(jìn)行檢查，查找碰到的問題。有些業(yè)主也會(huì)利用BIM對已經(jīng)建成的房屋進(jìn)行管線或者機(jī)電優(yōu)化設(shè)計(jì)。某酒店客房最初設(shè)計(jì)承包是2.8米，業(yè)主使用BIM技術(shù)把客房的層高提高到了3.2米。這個(gè)過程中反復(fù)的驗(yàn)證和修改對設(shè)計(jì)師來說是一個(gè)挑戰(zhàn)；但是業(yè)主則獲得了更想要的東西。

成本預(yù)算是BIM的一個(gè)先天優(yōu)勢，通過科學(xué)計(jì)算評估，優(yōu)化資源配置，完成業(yè)主的任務(wù)。通過BIM模型的構(gòu)建，業(yè)主、施工管理層很容易看到房屋等建筑物的建造過程，施工場地安裝一個(gè)塔吊還是兩個(gè)塔吊更好，哪種施工方案最節(jié)省成本或者最消耗成本，供業(yè)主推敲施工方案是否有可優(yōu)化之處。BIM軟件和工廠的數(shù)字化加工軟件越來越好地進(jìn)行通訊和信息交換，在設(shè)計(jì)圖紙里面做好分工，可以直接在工廠里面的數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行加工，運(yùn)到工地以后機(jī)械化安裝。

如今在施工場地還有一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用——RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）。這項(xiàng)技術(shù)對于人們的生活并不陌生，超市里面防盜的條形碼等都采用了這一技術(shù)。有些業(yè)主使用RFID或者條形碼打印設(shè)備，對需要跟蹤的設(shè)備貼上一個(gè)標(biāo)簽，對施工重要設(shè)備從生產(chǎn)、運(yùn)輸、現(xiàn)場堆放、施工乃至安裝整個(gè)過程進(jìn)行跟蹤，RFID現(xiàn)場掃描就可以得到一個(gè)記錄設(shè)備真實(shí)狀態(tài)的過程模型。用這種方法得到的模型，通過與BIM模型與施工勘測圖進(jìn)行對照，業(yè)主便能夠知道施工的真正進(jìn)度了。

有關(guān)學(xué)者稱，使用建筑虛擬模型是在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來之前的不錯(cuò)的選擇。BIM的概念，相當(dāng)于把真實(shí)世界的建筑與設(shè)備搬到電腦中，運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。在臺(tái)灣的醫(yī)院里，運(yùn)用BIM技術(shù)統(tǒng)計(jì)病床的使用率，從而為病床數(shù)量的調(diào)整與醫(yī)院結(jié)構(gòu)的改建提供數(shù)據(jù)依據(jù)。還有一些業(yè)主運(yùn)用BIM技術(shù)模擬房屋發(fā)生了火災(zāi)之后，設(shè)計(jì)方案中預(yù)留的通道是否可以通行，消防排煙是否能夠滿足實(shí)際需要。

BIM的出世大大改變了建筑業(yè)分工合作的模式。運(yùn)用BIM模型組織現(xiàn)場協(xié)調(diào)會(huì)，設(shè)計(jì)方與業(yè)主加強(qiáng)溝通和交流，就能夠達(dá)到控制現(xiàn)場的效果。對于建筑的設(shè)計(jì)與施工，業(yè)主和設(shè)計(jì)師都想在其中融合進(jìn)自己的理念與想法，施工方則受到各種客觀因素的制約而產(chǎn)生現(xiàn)場變更。一般而言，施工方對現(xiàn)場的控制能力更強(qiáng)，“實(shí)踐”是“理論”的下一個(gè)環(huán)節(jié)，似乎前者擁有更多的話語權(quán)。應(yīng)用BIM模型，設(shè)計(jì)師有更多的機(jī)會(huì)在正式施工之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)漏碰缺，從而事先加以調(diào)整。這樣，既能夠比較妥善地把設(shè)計(jì)方案交與施工方，又能夠通過模型在現(xiàn)場與業(yè)主、施工方一同交流，朝著業(yè)主、設(shè)計(jì)方與施工方握手言和的美好愿景又邁進(jìn)了一步。施工企業(yè)如今會(huì)這么對業(yè)主說：“我?guī)湍銇硗瓿蛇@個(gè)項(xiàng)目，然后交給你一個(gè)管理BIM模型。”越來越多的業(yè)主意識(shí)到BIM對他的重要意義。BIM開始引領(lǐng)這個(gè)行業(yè)，使施工方、設(shè)計(jì)方在項(xiàng)目的整個(gè)建設(shè)和維護(hù)過程中相互配合，共同努力。

虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑夢想

水立方是CCDI最早運(yùn)用BIM的項(xiàng)目之一。“這個(gè)項(xiàng)目具有特別復(fù)雜的泡泡墻的結(jié)構(gòu)，如果沒有BIM專業(yè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)助，我們可能不會(huì)看到現(xiàn)在的水立方。”有關(guān)負(fù)責(zé)人這樣說，“通過水立方的項(xiàng)目，CCDI知道了運(yùn)用三維工具進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常強(qiáng)大的平臺(tái)。”成功的經(jīng)驗(yàn)更加激勵(lì)CCDI開展在BIM領(lǐng)域的探索。BIM中很容易進(jìn)行空間效果的推敲，其快速性和及時(shí)性是CAD等設(shè)計(jì)工具無法比擬的。中建國際設(shè)計(jì)顧問有限公司總部信息中心經(jīng)理過俊曾經(jīng)表示，在水立方項(xiàng)目里面，曾經(jīng)有過一個(gè)數(shù)據(jù)庫，在項(xiàng)目里面能夠把所有項(xiàng)目的材料信息全部抽取出來，也試圖用圖塊，甚至包括CAD關(guān)聯(lián)都已經(jīng)深入研究過了，但是覺得研究進(jìn)行得非常困難。“這是工具上的不足，使得沒有辦法使這件事情更進(jìn)一步。于是我們離開了CAD平臺(tái)，在BIM平臺(tái)上開始做一些更高端的事情。”他說。

有人提到，BIM在住宅中的應(yīng)用價(jià)值或者投資回報(bào)率不是很高。實(shí)不盡然。住宅建筑業(yè)主在規(guī)劃之初，會(huì)琢磨住宅的適用人群是怎樣的收入水準(zhǔn)，消費(fèi)心理是怎樣的，建筑面積和戶型設(shè)置如何搭配比較合算，等等。在CAD工具下，需要使用Photoshop和Excel表格反復(fù)計(jì)算，效率偏低。BIM可以做到自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，針對每一次市場上的調(diào)整與波動(dòng)，都會(huì)輸出新的工程量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。“我能夠很快知道這套房產(chǎn)賣出多少錢，不僅如此，我還知道建造它花了多少錢。基本計(jì)算出這樣的投入-產(chǎn)出循環(huán)周期需要3天時(shí)間。原來則需要等1個(gè)月左右。”業(yè)主這樣說到。

“虛擬實(shí)現(xiàn)夢想”——CCDI是這樣評價(jià)BIM的。BIM的出現(xiàn)，為建筑設(shè)計(jì)燃起了閃亮的火花。2009年，CCDI以其在天津國際郵輪母港項(xiàng)目中的出色表現(xiàn)，在由中國建筑學(xué)會(huì)和歐特克公司共同主辦的BIM建筑設(shè)計(jì)大賽中，榮膺“BIM最佳建筑設(shè)計(jì)”一等獎(jiǎng)，此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)靈感來自于水上絲綢，建筑屋面造型詮釋“海邊起舞的絲綢”，造型流暢自由。此外，杭州奧體中心體育場的荷花花瓣數(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)，優(yōu)雅的蓮花花瓣造型背后是大量的聲學(xué)分析、性能分析與結(jié)構(gòu)分析，以及減少碰撞的檢查。世博會(huì)國家電力館的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等也盡展風(fēng)采，在BIM模型中運(yùn)用日照分析，對建筑物形體的遮擋進(jìn)行了調(diào)整。對外墻輻射進(jìn)行了模擬分析，對光環(huán)境進(jìn)行模擬，使用BIM技術(shù)對節(jié)能進(jìn)行物理分析。方案確定之后，在BIM中制作施工圖，通過工程量統(tǒng)計(jì)、三維管線分析與綜合以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進(jìn)而延伸到施工過程模擬，對施工的重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指導(dǎo)安裝。

如今，越來越多的業(yè)主開始關(guān)注建筑的綠色、節(jié)能與低碳，利用BIM模型在設(shè)計(jì)階段對建筑物進(jìn)行性能分析，而且這個(gè)過程開始得越早越好。在設(shè)計(jì)前期運(yùn)用BIM模型對建筑物的整體形態(tài)、空間分布、材料選用等進(jìn)行物理性能分析，這會(huì)讓我們逐漸告別以視覺美觀為主導(dǎo)的建筑設(shè)計(jì)時(shí)代，迎來一個(gè)綠色節(jié)能的建筑新時(shí)代。BIM會(huì)給建筑業(yè)和人們的生活帶來怎樣的變革，讓我們把這個(gè)問題留給并不遙遠(yuǎn)的未來。