BIM技術(shù)在展示空間設(shè)計中的應(yīng)用研究

張通，李偉

ZHANG Tong， LI Wei

（南京航空航天大學(xué)）

(Nanjing University of Aeronautics and Astronautics)

1　引言

伴隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類已經(jīng)進(jìn)入信息化社會，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)很難滿足當(dāng)下的需求，各個行業(yè)都面臨著數(shù)字化、信息化改造與升級的問題，而建筑行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)和民生中所占據(jù)的重要的地位和作用，必然對建筑設(shè)計行業(yè)提出了更高的要求，正是在這樣的背景下，產(chǎn)生了基于設(shè)計信息化、智能化的“BIM”技術(shù)。而展示空間設(shè)計作為建筑設(shè)計的重要組成部分，與建筑設(shè)計有著千絲萬縷的關(guān)聯(lián)，那么，如何將建筑設(shè)計中信息化、智能化的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到展示空間設(shè)計中，在當(dāng)下就顯得極為重要。

2　BIM技術(shù)的認(rèn)識

BIM是英文Building Information Modeling（建筑信息模型）的簡稱，它是將真實建筑工程項目中的各項相關(guān)數(shù)據(jù)信息作為模型的基礎(chǔ)，并進(jìn)行建筑模型的搭建，通過數(shù)字化的信息模擬場景中建筑物所具有的真實信息。該模型涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)、各種建筑組件的性質(zhì)及數(shù)量等數(shù)據(jù)信息，通過對信息的處理分析之后就可以展示整個建筑的生命周期，其中包括了設(shè)計、建造、營運(yùn)等模塊，同時它還具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等五大特點(diǎn)。

近年來隨著BIM技術(shù)的普及，逐漸開始被人們認(rèn)識和熟知，同時人們也逐步把注意力投入其中，尤其是隨著國家會展中心(上海)、江蘇大劇院、上海中心等運(yùn)用BIM技術(shù)的項目逐漸落地建成并投入運(yùn)營，進(jìn)而取得了良好的認(rèn)可和評價，讓人們清晰的認(rèn)識到BIM技術(shù)的優(yōu)勢和亮點(diǎn)，也為今后的行業(yè)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

此外，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2016年8月份發(fā)布的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確指出：“十三五”時期，要全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)、智能化等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力，加快BIM普及應(yīng)用，實現(xiàn)技術(shù)的升級改造。[1]這也為BIM技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的政策保障。既有行業(yè)發(fā)展需求的內(nèi)在驅(qū)動，又有政策支持的外在保障，讓BIM技術(shù)越來越多的出現(xiàn)在大眾視野之中。

3　BIM技術(shù)在展示空間設(shè)計中應(yīng)用的可行性分析

展示空間設(shè)計是建筑設(shè)計的重要組成部分，也是建筑空間設(shè)計的延伸，而在更多的時候，兩種設(shè)計工作是在交織、融合中同時開展。而對于一些專門性的展示建筑，更是你中有我，我中有你，這就使得建筑設(shè)計和展示設(shè)計在多方面存在著共性的特征。以米蘭世博會中國館(如圖1所示)為例，這是將展示空間設(shè)計和建筑設(shè)計融為一體的典型案例，不論是建筑屋頂上的“麥浪”，還是場館中央多媒體上的“田野”，亦或者是地面上的“莖稈”，都很好的傳播了世博會的主題和宗旨。這種建筑設(shè)計與展示空間設(shè)計所具有的呼應(yīng)關(guān)系源于兩者在空間特征、設(shè)計流程、服務(wù)對象等方面都存在很多共性的問題。

1）展示空間和建筑空間設(shè)計目的的一致性

展示空間設(shè)計和建筑設(shè)計都是以滿足人類需求為目的的空間營造。展示空間設(shè)計的目的性較為明確，通過合理的規(guī)劃，有目的、有邏輯的將展示信息傳遞給觀眾，側(cè)重于展示內(nèi)容的表達(dá)。建筑設(shè)計主要是以滿足基本的功能需求為出發(fā)點(diǎn)，解決建筑的使用功能和使用空間的合理安排等問題。雖然兩者在功能需求上存在差異性，但是在設(shè)計目的上是具有一致性的，即都是滿足人類的某種需求。

2）展示空間和建筑空間的設(shè)計體系的雷同性

展示空間設(shè)計和建筑空間設(shè)計都是一種基于空間營造的設(shè)計活動，都依賴相關(guān)系統(tǒng)化的設(shè)計才能完成，兩者在設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計系統(tǒng)和設(shè)計流程等方面有著高度的雷同性。

本研究選取的樣本只有102份，且有些國家地區(qū)的留學(xué)生樣本量太少，對研究結(jié)果造成了一定偶然性。研究得出的結(jié)構(gòu)方程模型擬合度還不夠好，說明在維度的劃分和題項的設(shè)置上還需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

3）展示空間設(shè)計和建筑空間設(shè)計的評價體系的相似性

展示空間設(shè)計與建筑設(shè)計都注重審美性的創(chuàng)造，追求科技與藝術(shù)的完美結(jié)合。同時受經(jīng)濟(jì)和文化等因素的影響，兩者在設(shè)計風(fēng)格、設(shè)計觀念等方面也都具有相似性，尤其是綠色設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計等觀念的提出對其都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。因此，兩者在經(jīng)濟(jì)、文化、審美等評價因素方面是相似和一致的。

基于上述三方面的比較和分析，可知展示空間設(shè)計與建筑空間設(shè)計之間存在著及其相近的共性特征，因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用當(dāng)代展示空間設(shè)計具有較強(qiáng)的可行性。下面再進(jìn)一步探討B(tài)IM技術(shù)在展示空間設(shè)計中應(yīng)用所具備的優(yōu)勢，以及它對當(dāng)代展示空間設(shè)計的發(fā)展與推動作用。

4　BIM技術(shù)在展示空間設(shè)計應(yīng)用中的優(yōu)勢分析

圖1　米蘭世博會中國館內(nèi)部

BIM技術(shù)在實際應(yīng)用中通常由三個模塊構(gòu)成，下面我們從這三個模塊逐一探討其在展示空間應(yīng)用中的優(yōu)勢。

4.1　設(shè)計模塊

設(shè)計模塊是整個展示空間設(shè)計中最基礎(chǔ)的模塊，同時也是最重要的模塊。以往的傳統(tǒng)案例中，因為每個公司的主攻業(yè)務(wù)是不同的，設(shè)計能力也會參差不齊，所以有些業(yè)主為了保證設(shè)計的品質(zhì)，通常會選擇不同的公司分別進(jìn)行方案設(shè)計和施工圖設(shè)計，這樣導(dǎo)致的最直接的后果就是方案的效果圖和施工圖不一致，甚至同一公司的不同部門之間協(xié)作不夠深入導(dǎo)致設(shè)計方案不夠準(zhǔn)確，這種類似的諸多問題的出現(xiàn)都需要經(jīng)過一系列繁瑣的修改來彌補(bǔ)，極大的影響了工作效率和工程進(jìn)度，同時也造成了一些人力和財力資源的浪費(fèi)。接下來我們就深入的了解一下：如何通過BIM技術(shù)的運(yùn)用，在前期設(shè)計模塊就能解決圖紙不符、方案不夠準(zhǔn)確、效率不高等問題。BIM技術(shù)的設(shè)計模塊可以細(xì)分為三個階段，分別是擴(kuò)初階段、施工圖階段和合約階段，該模塊主要運(yùn)用的就是參數(shù)化設(shè)計、可持續(xù)設(shè)計、可視化設(shè)計、多專業(yè)協(xié)同作業(yè)等。

1）擴(kuò)初階段設(shè)計模塊

在擴(kuò)初階段，按照傳統(tǒng)的展示空間設(shè)計模式來說，二維的CAD圖紙和效果圖是整個空間設(shè)計的核心部分，能讓施工方和客戶對整個空間有一定的認(rèn)識，從而能夠?qū)θ钟幸粋€整體的把控，但是實際的設(shè)計過程中，效果圖往往表現(xiàn)的都是一些特定的角度或者場景，可視度非常有限，無法全方位的表現(xiàn)出整個展示空間的全貌?，F(xiàn)如今，順應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的號召，通過對BIM技術(shù)的運(yùn)用實現(xiàn)了可視化的設(shè)計，達(dá)到“可見即可得”的效果，不僅如此還可以通過“場景漫游”等設(shè)置，模擬漫游空間場景，實現(xiàn)全方位多角度的視覺效果（如圖2所示）。這種可視化的設(shè)計一方面避免傳統(tǒng)設(shè)計中施工圖與效果圖不符的情況，有效地解決展示空間設(shè)計中復(fù)雜空間和局促部位的設(shè)計難題；另一方面也降低了展示空間的理解難度，方便分析和交流，提高了信息的交互效率，為下一步工作的順利開展做保障。

2）施工圖階段設(shè)計模塊

施工圖階段就是在擴(kuò)初圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行圖紙深化的過程，并且最終的設(shè)計圖紙需要達(dá)到二維制圖規(guī)范的要求，進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)場施工，由于現(xiàn)階段的BIM模型生成的圖紙還無法達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)階段的主要應(yīng)用就是將不同專業(yè)間的設(shè)計進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)、錯誤檢查，提前發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，確保后期能順利施工。如果有問題就及時對BIM模型進(jìn)行修改，最后將修改好的模型（圖3）導(dǎo)出二維圖紙（圖4）再進(jìn)行人工處理，達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。雖然在使用的過程中還存在一些欠缺和不足，但是優(yōu)點(diǎn)也是非常明顯的，既保證了圖紙的準(zhǔn)確性，又很大程度上減少了制圖工作量，極大地提高了工作效率。[2]

項目進(jìn)入合約階段之后，BIM技術(shù)高效、精確的統(tǒng)計功能表現(xiàn)的尤為突出。因為BIM模型是由數(shù)據(jù)化的建筑構(gòu)件搭建而成，其包含了所有建筑構(gòu)件的全部信息，所以只要模型的精度達(dá)到相應(yīng)的要求，就可以快速、精準(zhǔn)的從模型數(shù)據(jù)庫中提取詳細(xì)的工程量信息。合約簽訂時便可以以此作為重要的參照標(biāo)準(zhǔn)，對造價的控制也會更加的準(zhǔn)確。與傳統(tǒng)的人工計量相比較的話，BIM統(tǒng)計不論是在效率上還是在精確度上都是一個質(zhì)的提升。

4.2　施工模塊

建筑物的建造過程是一個高度動態(tài)的過程，展示空間的建造過程亦是如此?，F(xiàn)如今，隨著工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，復(fù)雜程度逐漸提高，導(dǎo)致施工項目的管理難度急劇加大。當(dāng)前我們常用甘特圖來表示工程進(jìn)度，但是它的缺點(diǎn)也是非常明顯的，例如說專業(yè)性太強(qiáng)，可視化程度比較低，建造過程中的施工進(jìn)度和動態(tài)變化都沒法清晰的表達(dá)等。

相比較而言，BIM的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的，因為BIM模型是一個擁有全部信息的數(shù)字模型，它可以將施工過程模擬成為一個真實可見的現(xiàn)實。通過將BIM模型與施工進(jìn)度計劃相鏈接，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D(3D+Time)模型中，直觀精確地反映整個展示空間的施工過程（如圖5、6所示）。在4D模型中可以對整個工程的施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。[3]

此外，BIM技術(shù)在展示空間工程施工階段的應(yīng)用還體現(xiàn)在可視化控制上，能夠?qū)崟r的顯示工程進(jìn)度，方便設(shè)計師和施工方相互協(xié)調(diào)，尤其是對重點(diǎn)、復(fù)雜空間的機(jī)電深化和結(jié)構(gòu)深化，鋼結(jié)構(gòu)和幕墻設(shè)計、加工、安裝上都發(fā)揮了重要作用，保障施工進(jìn)度的順利進(jìn)行。

4.3　運(yùn)營模塊

對于一個展示空間來說，因為其特有的屬性決定了其會具有頻繁的使用率，這也對運(yùn)營方和BIM平臺提出了更高的要求。展示空間的運(yùn)營模塊主要由監(jiān)控、通訊、照明、通風(fēng)、電梯等眾多子系統(tǒng)組成。傳統(tǒng)的運(yùn)營方式中如果某一子系統(tǒng)中的設(shè)備或者線路在使用過程中發(fā)生故障而無法得到及時解決就會容易影響整個空間的正常運(yùn)營，情況嚴(yán)重的還會引發(fā)安全事故。通過運(yùn)用BIM技術(shù)，就可以實時的發(fā)現(xiàn)并解決隱患，減少不必要的麻煩。我們假設(shè)某展廳是一個完整的BIM模型，在此基礎(chǔ)上就可以關(guān)聯(lián)整個展廳的攝像頭，從而建立該空間的監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到某一局部發(fā)生火災(zāi)等險情時，系統(tǒng)將會自動報警，并且及時定位到災(zāi)情位置、通知到其他關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)，同時提供合理的疏散路線等信息，進(jìn)而對消防性能進(jìn)行優(yōu)化分析，驗證疏散設(shè)計是否合理，確保突發(fā)情況出現(xiàn)時將危害降到最低。

一般來說，展示空間的體量都是比較龐大的，日常檢修和維護(hù)環(huán)節(jié)也是相當(dāng)繁瑣。通過BIM技術(shù)的運(yùn)用，只需要點(diǎn)擊BIM模型，就可以輕松的查閱空間中相關(guān)設(shè)備的具體信息，例如設(shè)備的具體位置、使用期限、維護(hù)和檢修情況等，還可以及時提醒更換即將到達(dá)使用期限的設(shè)備，起到預(yù)警的作用。通過BIM系統(tǒng)還可以對空間中能源的消耗情況進(jìn)行自動統(tǒng)計分析，例如某個空間每天或者每月用電信息或者溫度信息等，并對異常情況進(jìn)行警告或者標(biāo)記，確保資源的合理利用。

5　結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)展示空間設(shè)計中的應(yīng)用，其自身所具備的優(yōu)勢，將從兩個方面對當(dāng)代展示設(shè)計的發(fā)展起到積極的推動作用。一方面，在設(shè)計實踐上，增加了設(shè)計的可視性和準(zhǔn)確性，從而滿足了更加復(fù)雜的展示空間形體塑造，提高設(shè)計質(zhì)量和效率；另一方面，在設(shè)計意識上，方便了設(shè)計思想的交流，避免了設(shè)計師不負(fù)責(zé)任的行為發(fā)生，提高了設(shè)計師的責(zé)任感。這些都決定了BIM技術(shù)在展示空間設(shè)計中的廣泛應(yīng)用將成為一種無法回避的趨勢。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.2016－2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要 [M].2016.

[2]孫鑫.基于BIM的規(guī)則建立在建筑設(shè)計階段應(yīng)用研究 [D].重慶:重慶大學(xué).2015.

[3]周寧.BIM技術(shù)在蘇州萬潤財富中心建筑全生命周期中的應(yīng)用 [J].建筑知識.2014.03：138—139.