BIM技術(shù)在住宅裝飾中的運(yùn)用

何煊強(qiáng)

（閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 城鄉(xiāng)建筑學(xué)院，福建 龍巖364021）

2019年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布BIM（Building Information Modeling,以下簡(jiǎn)稱BIM）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》，推動(dòng)了中國(guó)建筑業(yè)向工業(yè)化和信息化的轉(zhuǎn)型升級(jí)。但與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)住宅裝飾行業(yè)依舊停留在手工現(xiàn)場(chǎng)量房、CAD繪制施工圖、手工報(bào)價(jià)和采用傳統(tǒng)施工技術(shù)手段階段。在建筑裝飾領(lǐng)域中，裝飾施工工藝復(fù)雜，多工種交叉，施工難度大。尤其在建筑設(shè)計(jì)和施工階段，常由于對(duì)后期的裝飾施工考慮不足，造成資源浪費(fèi)。BIM技術(shù)能夠?qū)ρb飾設(shè)計(jì)、施工、后期維護(hù)等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行充分管控，因此在建筑裝飾領(lǐng)域中的應(yīng)用前景極為廣闊。

1.BIM相關(guān)軟件與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的區(qū)別

目前，國(guó)內(nèi)住宅裝飾技術(shù)領(lǐng)域大多采用美國(guó)歐特克公司開(kāi)發(fā)的CAD軟件。這種CAD軟件以二維圖紙為設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)成果包含平面圖、立面圖等，圖紙只有數(shù)量與幾何信息。對(duì)于復(fù)雜、異型的裝飾空間，傳統(tǒng)二維圖紙很難表達(dá)清楚空間流線型轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)。如由著名建筑設(shè)計(jì)大師扎哈·哈迪德設(shè)計(jì)的長(zhǎng)沙梅溪湖國(guó)際文化藝術(shù)中心裝飾三維效果圖采用3DMAX軟件建模渲染，由于模型只是二維圖紙的立體表達(dá)，除了長(zhǎng)度等幾何信息，空間幾何形體不具備任何物理信息。

相較而言，BIM技術(shù)基于真實(shí)的虛擬三維空間,所有信息都與實(shí)物保持一致,以三維模式為基礎(chǔ),可以實(shí)現(xiàn)3D圖像。這種物理三維空間映射的虛擬三維空間，可以直觀地觀察住宅裝飾完成后的整體效果,而且也能使一些隱蔽工程實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所得”。在3DMAX軟件中，修改三維模型無(wú)法和CAD繪制的二維圖紙產(chǎn)生映射和聯(lián)動(dòng)，而B(niǎo)IM技術(shù)卻可以彌補(bǔ)這一缺陷[1]。BIM全生命周期的技術(shù)應(yīng)用可以為企業(yè)節(jié)約大量人力資源成本和企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，給企業(yè)和業(yè)主創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，在住宅裝飾領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

2.BIM技術(shù)在裝飾領(lǐng)域的工作流程

住宅BIM技術(shù)應(yīng)用于裝飾領(lǐng)域的工作流程，大致可分為信息收集、方案設(shè)計(jì)、工程報(bào)價(jià)、施工指導(dǎo)、后期維護(hù)5個(gè)階段，如圖1所示。

2.1 信息收集階段

信息收集，指的是裝飾設(shè)計(jì)師收集室內(nèi)三維空間數(shù)據(jù)和地理位置等信息的過(guò)程。基于裝飾工程的特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)師需要在設(shè)計(jì)前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集。之前，相關(guān)數(shù)據(jù)采集通常利用人工手段，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原始建筑尺寸，包括墻、地面尺寸、天花尺寸、立面尺寸、開(kāi)關(guān)插座位置、給排水管道位置等進(jìn)行測(cè)量。采用BIM技術(shù)，可以利用三維掃描技術(shù)將“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)導(dǎo)入到BIM軟件中，結(jié)合BIM數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)材料，輔助模型構(gòu)建，為之后的精確算量、施工深化提供原始數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)方法采集的僅是室內(nèi)空間數(shù)據(jù)信息，而采用BIM技術(shù)，即使沒(méi)有采集室外信息和數(shù)據(jù)，也可以利用BIM技術(shù)中的GIS城市系統(tǒng)，收集室外環(huán)境信息，如樓層、朝向、所在建筑的地理坐標(biāo)位置以及日照時(shí)間的長(zhǎng)短、風(fēng)力的大小和風(fēng)向等，為設(shè)計(jì)師在裝飾設(shè)計(jì)階段提供原始數(shù)據(jù)，利于設(shè)計(jì)方案優(yōu)化，減少裝飾施工誤差。

2.2 室內(nèi)外環(huán)境分析階段

建筑設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)階段會(huì)有建筑環(huán)境分析過(guò)程，但以往這種環(huán)境分析，數(shù)據(jù)基于整棟建筑物和小區(qū)，缺少個(gè)體樣本的具體數(shù)據(jù)分析。這種差異化的數(shù)據(jù)結(jié)果需要設(shè)計(jì)師對(duì)某個(gè)住宅空間進(jìn)行單獨(dú)分析。現(xiàn)在則可以利用BIM軟件對(duì)室內(nèi)外空間進(jìn)行環(huán)境分析，來(lái)優(yōu)化室內(nèi)空間設(shè)計(jì)方案。

2.2.1室內(nèi)采光和日照分析

依據(jù)現(xiàn)有建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，起居室、臥室、書(shū)房、廚房采光等級(jí)要求達(dá)到IV級(jí)，衛(wèi)生間、過(guò)廳、樓梯間、餐廳要達(dá)到V級(jí)。這些規(guī)范要求只在前期的建筑設(shè)計(jì)階段有所考慮，而在后期住宅設(shè)計(jì)中，建筑設(shè)計(jì)師則較少考慮，且相關(guān)規(guī)范給的都只是最低要求，無(wú)法滿足業(yè)主的差異化需求。另外，傳統(tǒng)的技術(shù)手段也沒(méi)有辦法讓設(shè)計(jì)師對(duì)此作深入的計(jì)算分析。

如今，如需改善住宅的采光條件，設(shè)計(jì)師可以利用BIM系列軟件中Ecotect Analysis的BIM模型進(jìn)行采光分析，并利用前期數(shù)據(jù)收集階段收集的樓層信息、地理位置、朝向等原始數(shù)據(jù)，根據(jù)窗洞口的面積、形狀、位置（圖2）、室內(nèi)材料的不同來(lái)調(diào)節(jié)采光效果[2]。

圖2 窗戶高度對(duì)室內(nèi)照度分布的影響

2.2.2熱環(huán)境分析

熱環(huán)境分析是基于單獨(dú)住宅室內(nèi)外熱環(huán)境分析，主要分析室外熱負(fù)載影響因素以及室內(nèi)熱環(huán)境受室外熱環(huán)境的影響。利用BIM技術(shù)中的Ecotect Analysis軟件，可分析室內(nèi)環(huán)境參數(shù)對(duì)于室內(nèi)熱舒適的影響，通過(guò)運(yùn)用一些設(shè)備來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)的空氣溫濕度等，為居住在室內(nèi)空間的人員提供良好的熱環(huán)境。

2.2.3聲環(huán)境分析

聲環(huán)境分析的目的是創(chuàng)造適宜的聲學(xué)空間與環(huán)境，減少和消除噪聲，保證聽(tīng)覺(jué)的安全，獲得良好的視聽(tīng)環(huán)境。早期的聲學(xué)環(huán)境分析大多數(shù)應(yīng)用于劇院、電影院等一些特殊的聲學(xué)環(huán)境場(chǎng)所。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，聲學(xué)環(huán)境分析不再依靠復(fù)雜公式計(jì)算，普通家庭也可以享受這種技術(shù)服務(wù)。設(shè)計(jì)師可以用BIM模型導(dǎo)入ODEON軟件進(jìn)行聲學(xué)分析，根據(jù)分析結(jié)果，改良室內(nèi)的聲環(huán)境。如利用軟件，可以實(shí)時(shí)模擬仿真分析窗戶采用中空隔音玻璃、室內(nèi)界面加裝吸音棉等室內(nèi)聲學(xué)的改良效果。

2.3 方案設(shè)計(jì)階段

2.3.1概念設(shè)計(jì)

在室內(nèi)裝飾的概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師不再依賴草圖大師等類似方案設(shè)計(jì)軟件，而是利用BIM技術(shù)中的Revit軟件中的體量進(jìn)行方案構(gòu)思。在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)師不僅需要關(guān)注空間中的幾何信息，還需要關(guān)注模型背后的各種材料、設(shè)備信息。在概念設(shè)計(jì)階段，各空間的設(shè)計(jì)元素需不斷調(diào)整和優(yōu)化，模型變動(dòng)非常多。在CAD圖紙中，“家具圖塊”升級(jí)成了BIM軟件中的“族”。這時(shí)可以利用BIM模型中“族”來(lái)串聯(lián)起整個(gè)空間[3]，為將來(lái)的深化設(shè)計(jì)工作奠定良好的基礎(chǔ)。通過(guò)BIM技術(shù)建立的三維模型，可以實(shí)現(xiàn)裝飾空間可視化。模型不再是單獨(dú)的數(shù)據(jù)個(gè)體，每個(gè)裝飾“零件”相互間可以做到有效聯(lián)動(dòng)，平立面圖紙間的關(guān)聯(lián)緊密,真正實(shí)現(xiàn)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。

目前，最新的BIM技術(shù)提供了一種類似AI人工智能的衍生設(shè)計(jì)技術(shù)，可以應(yīng)用于裝飾平面構(gòu)思階段。衍生式設(shè)計(jì)是人類和計(jì)算機(jī)之間的協(xié)作設(shè)計(jì)的過(guò)程。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員定義設(shè)計(jì)參數(shù)，軟件生成設(shè)計(jì)方案（備選方案）。設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)定的可量化目標(biāo)對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合以前的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)人員的反饋進(jìn)行改進(jìn)研究，并根據(jù)設(shè)計(jì)的原始目標(biāo)對(duì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化排名。

在Revit2021軟件中，可以采用衍生設(shè)計(jì)功能進(jìn)行室內(nèi)空間分析，根據(jù)設(shè)計(jì)師給出的限定條件，衍生出符合業(yè)主的設(shè)計(jì)方案。需要注意的是，這種衍生是基于業(yè)主方給出的限定條件得出的結(jié)果，每個(gè)業(yè)主給出的限制條件不一樣就有不一樣的結(jié)果。例如，一套原始的三居兩廳原始戶型，根據(jù)樓層、朝向、空間實(shí)際、居住人數(shù)輸入條件，軟件會(huì)演繹推理出符合條件的多種方案供設(shè)計(jì)師選擇。衍生設(shè)計(jì)可以幫設(shè)計(jì)師從大量的方案中選擇更符合業(yè)主的設(shè)計(jì)方案。

2.3.2深化設(shè)計(jì)

深化設(shè)計(jì)是對(duì)概念設(shè)計(jì)細(xì)化的過(guò)程，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是施工輔助階段。此時(shí)的模型必須服從現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。住宅裝飾工程的深化設(shè)計(jì)階段也是BIM技術(shù)真正落地的階段。利用BIM模型建立的過(guò)程，設(shè)計(jì)師可以直觀地推理裝飾節(jié)點(diǎn)造型尺寸、材質(zhì)之間的邏輯關(guān)系，在建模的過(guò)程中還可以更直觀地觀察空間不同界面的銜接關(guān)系，從而避免細(xì)部的設(shè)計(jì)缺陷。此外，還可以利用深化階段的三維模型成果導(dǎo)入三維打印軟件當(dāng)中，利用三維打印機(jī)滿足個(gè)性化的裝飾構(gòu)件需求。

2.4 裝飾工程造價(jià)階段

住宅裝飾工程造價(jià)預(yù)算，通常由專門的造價(jià)人員根據(jù)設(shè)計(jì)師的二維圖紙進(jìn)行手工算量。一些隱蔽工程往往需憑借造價(jià)人員經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，容易造成一些項(xiàng)目遺漏和錯(cuò)算，給整個(gè)工程造價(jià)帶來(lái)不確定因素，導(dǎo)致實(shí)際結(jié)算結(jié)果與預(yù)算偏差較大。

BIM模型具有完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性及可視化的特點(diǎn)，使得工程量的統(tǒng)計(jì)變得簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。在Revit軟件中，設(shè)置好“族”的參數(shù)，通過(guò)明細(xì)表計(jì)算出實(shí)施過(guò)程中各部門所需要的成本,避免了人為計(jì)算誤差。在BIM軟件當(dāng)中，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)不同施工階段與裝飾材料，按照模型用明細(xì)表提取工程量清單（圖3），一鍵生成造價(jià)。例如，修改一個(gè)室內(nèi)空間層高，空間里面的其他裝飾構(gòu)件數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)與修改后層高保持同步，減少了重復(fù)性的修改勞動(dòng)。模型建立后，其可自動(dòng)根據(jù)BIM軟件生成的CAD二維圖紙一鍵生成工程量清單。這種基于三維模型的計(jì)量、計(jì)價(jià)方式準(zhǔn)確率更高，也更為高效。設(shè)計(jì)師可以直接向客戶完成報(bào)價(jià)工作，不需要專門的造價(jià)人員，降低了企業(yè)人工成本。

圖3 Revit一鍵提取門明細(xì)表

2.5 施工指導(dǎo)階段

施工前期，之前裝飾施工圖紙主要是二維的CAD圖紙，但BIM呈現(xiàn)的是以三維模型空間轉(zhuǎn)換的二維平面信息。采用BIM技術(shù)，施工現(xiàn)場(chǎng)交底不再依靠二維的CAD圖紙，而是利用BIM數(shù)據(jù)作為后臺(tái)的VR/AR技術(shù)；隱蔽工程不再隱蔽，施工方與設(shè)計(jì)方通過(guò)數(shù)據(jù)交換信息，設(shè)計(jì)師也不用頻繁地去施工現(xiàn)場(chǎng)。在施工過(guò)程中，施工人員把裝飾施工過(guò)程按照工藝流程分成土建施工、水電施工、設(shè)備施工等項(xiàng)目。利用BIM技術(shù)，在不同的施工階段對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)信息，可以在不同的施工項(xiàng)目中穿插安排不同工種的施工，從而加快施工進(jìn)度。施工后期驗(yàn)收階段，施工人員利用BIM的“點(diǎn)云”技術(shù)，采用三維尺寸復(fù)核，可以大大減少誤差。在整體施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)師和施工人員始終通過(guò)可視化模型進(jìn)行技術(shù)交流，大大地提升了信息傳遞準(zhǔn)確性，加快了整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度。

2.6 后期維護(hù)階段

目前裝飾技術(shù)很少介入到裝飾的后期維護(hù)階段，這是由裝飾工程的特殊性決定的。比如，現(xiàn)在大多數(shù)客戶都是采用“半包”模式，即部分裝飾建材、機(jī)電設(shè)備由客戶自己購(gòu)買，這就導(dǎo)致工程在后期使用中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，無(wú)法判斷是材料問(wèn)題還是裝飾施工的問(wèn)題。現(xiàn)在，設(shè)計(jì)師可以利用BIM基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行后期維護(hù)。在BIM模型創(chuàng)立階段，利用通用標(biāo)準(zhǔn)的IFC格式文件可存儲(chǔ)大量信息的特點(diǎn)，輸入裝飾空間所用到的材料、設(shè)備等信息。裝飾信息不再以二維圖紙方式儲(chǔ)存,各種信息如材料的物理數(shù)據(jù)、使用要求、廠家信息等均以數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)。如果部分構(gòu)件損壞需要更換時(shí)，可以通過(guò)移動(dòng)終端在模型信息中找到廠家聯(lián)系更換。

3.BIM軟件上的一些不足

3.1 裝飾功能還不夠全面和深入

BIM軟件在功能上還偏重土建和建筑設(shè)備領(lǐng)域，從BIM應(yīng)用最多的Revit軟件界面上就可以看出來(lái)（圖4），菜單欄里面的功能設(shè)置大多與結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)備相關(guān)。在裝飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域，常見(jiàn)的天花、墻面構(gòu)造節(jié)點(diǎn)很難用Revit軟件創(chuàng)建，用內(nèi)建模型命令創(chuàng)建費(fèi)時(shí)費(fèi)力；后期的模型碰撞檢查過(guò)程中，發(fā)生碰撞的構(gòu)件需手動(dòng)調(diào)整等。

圖4 Revit菜單欄

3.2 裝飾“族”文件還比較少

Revit裝飾“族”在實(shí)際項(xiàng)目中的重要性不言而喻。裝飾項(xiàng)目涉及到的族類型和族樣式特別多，但目前裝飾族文件類型偏少，樣式比較粗糙，設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)師花費(fèi)很多時(shí)間去制作各式各樣的族文件。假如有已經(jīng)做好的族，設(shè)計(jì)師直接導(dǎo)入到項(xiàng)目中應(yīng)用，可節(jié)約大量時(shí)間，利于設(shè)計(jì)師更多地關(guān)注設(shè)計(jì)本身，而不是去做不同的族文件。

3.3 不同的BIM軟件數(shù)據(jù)交換不兼容

目前，國(guó)內(nèi)使用較多的BIM軟件分為兩大類，一種是基于Revit平臺(tái)開(kāi)發(fā)的各種插件，以鴻業(yè)、廣聯(lián)達(dá)等公司開(kāi)發(fā)的軟件為代表；一種是自己研發(fā)平臺(tái)，以魯班等公司開(kāi)發(fā)的軟件為代表。不管是自研平臺(tái)還是基于Revit平臺(tái)，由于沒(méi)有相關(guān)條文規(guī)定統(tǒng)一文件格式，造成這些BIM軟件之間兼容性不夠好。

3.4 目前BIM模型的精度不夠

裝飾設(shè)計(jì)要求BIM模型精度與實(shí)際保持一致，要求達(dá)到LOD500模型精度，但目前BIM軟件在操作性上，還存在一定的差距。

3.5 BIM軟件的制圖規(guī)范與現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)規(guī)范不一致

目前應(yīng)用較多的BIM軟件是美國(guó)歐特克公司產(chǎn)品，軟件制圖規(guī)范都是遵循歐美國(guó)家制圖規(guī)范，與我們的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異，BIM軟件導(dǎo)出的CAD圖紙還需要進(jìn)行二次修改，才能符合現(xiàn)行的裝飾制圖標(biāo)準(zhǔn)。

4.總結(jié)

BIM技術(shù)從信息收集階段直到后期的維護(hù)階段貫穿裝飾工程的全過(guò)程，為業(yè)主和施工方都帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著國(guó)產(chǎn)BIM裝飾軟件的發(fā)展，裝飾族庫(kù)數(shù)據(jù)不斷的豐富，相關(guān)行業(yè)規(guī)范的出臺(tái)，BIM技術(shù)在裝飾工程上的運(yùn)用將更加廣泛。2020年，中國(guó)提出數(shù)字基建振興計(jì)劃，傳統(tǒng)裝飾技術(shù)已經(jīng)適應(yīng)不了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，BIM技術(shù)的加入勢(shì)必為裝飾行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。