建筑方案設(shè)計中數(shù)字分析技術(shù)的應(yīng)用

何祖君

（廣州科城規(guī)劃勘測技術(shù)有限公司重慶分公司　重慶　400060）

1　引言

隨著科學技術(shù)的進步，數(shù)字分析技術(shù)在社會生活的各個方面都有著越來越重要的應(yīng)用，同時數(shù)字分析技術(shù)也推動了國民經(jīng)濟的發(fā)展，在各個領(lǐng)域都扮演著舉足輕重的角色。建筑行業(yè)是重要的國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，也是科技產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分。數(shù)字分析技術(shù)可以對各種類型的數(shù)據(jù)信息進行模擬識別，可以縮短建筑設(shè)計生產(chǎn)周期，同時對保障生產(chǎn)安全有重要的作用。

2　數(shù)字技術(shù)概述

2.1　基本含義

數(shù)字技術(shù)就是運用阿拉伯數(shù)字“0”和“1”進行編碼，然后采用現(xiàn)代化的傳輸方式進行傳輸，比如通訊光纜、衛(wèi)星等現(xiàn)代化的傳輸方式。通常來說，數(shù)字技術(shù)包含很多內(nèi)容，比如數(shù)字編碼、壓縮、傳輸?shù)葍?nèi)容。“數(shù)字建筑”是運用數(shù)字信息對建筑物進行描述，數(shù)字技術(shù)被包含在建筑設(shè)計行業(yè)中的數(shù)字編碼里，這里所運用的技術(shù)也就是所謂的“建筑數(shù)字技術(shù)”。建筑設(shè)計數(shù)字技術(shù)在當前的建筑各行業(yè)中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，比如其中的計算機輔助教學以及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)。

現(xiàn)在數(shù)字分析化技術(shù)到了BIM時代，BIM技術(shù)具有信息化、參數(shù)化、構(gòu)件化等特點。BIM技術(shù)的這些特點很好的符合建筑行業(yè)對數(shù)字化工具的要求。使人們不僅可以從外部觀察方案，還可以從內(nèi)部更全面地把握空間效果，提供了特別好的虛擬建筑體驗。BIM技術(shù)使設(shè)計者更加注重內(nèi)部空間的設(shè)計，所以也為設(shè)計帶來了全新的體驗。

2.2　當前應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在看來，數(shù)字分析技術(shù)已經(jīng)對整個建筑行業(yè)產(chǎn)生了深刻的影響。在建筑行業(yè)中，數(shù)字分析技術(shù)可以使用計算機進行繪圖，可以使建筑效率明顯提升。盡管數(shù)字分析技術(shù)給建筑行業(yè)帶來了明顯的進步，但是我國建筑行業(yè)目前對數(shù)字分析技術(shù)的應(yīng)用仍然處于初級的技術(shù)運用階段。初級的技術(shù)運用階段的主要特征就是從最初的有限應(yīng)用到更多的技術(shù)運用和創(chuàng)新轉(zhuǎn)變。舉例來講就是從最簡單的繪圖效率的提高，到創(chuàng)新技術(shù)階段的轉(zhuǎn)變。

我國多數(shù)項目在進行設(shè)計施工時都采用的是傳統(tǒng)的CAD模式進行的二維圖紙設(shè)計。但是由于信息的不對稱，共享困難，傳統(tǒng)的CAD二維模式設(shè)計施工圖很大程度上已經(jīng)很難滿足當前的需求。這就導致在設(shè)計施工過程中出現(xiàn)很多的返工和拆改，不僅加大了設(shè)計施工成本，而且嚴重影響進度。面對很多復雜的建筑設(shè)計來講，僅靠CAD二維模式的圖紙反應(yīng)施工信息又很難將其正確表達出來，這就對BIM的運用要求越來越強烈。

隨著我國的建筑業(yè)對信息化要求的不斷提高，我國增加了在BIM技術(shù)方面的科研投入，同時在軟件開發(fā)商的大力宣傳下，一些各部門已經(jīng)開始著手研究和應(yīng)用BIM技術(shù)。同目前普及應(yīng)用的CAD技術(shù)比較而言，BIM技術(shù)具有一個非常突出的優(yōu)點，相較于CAD算量軟件，BIM型軟件在工程述算量方面具有顯著優(yōu)勢。BIM通過建立3D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，可以準確、快速地計算并提取工程量，提高工程算量的精度和效率。BIM模型能實現(xiàn)即時算量，即設(shè)計完成或修改，算量隨之完成或修改。當前，我國建設(shè)工程的各個方面都有很好的應(yīng)用軟件基礎(chǔ)，還有較高的市場覆蓋率。我們可以根據(jù)這些軟件的系統(tǒng)架構(gòu)、規(guī)范集成功能和市場格局等，來提升其BIM能力和專業(yè)功能，并解決各鐘軟件間信息交互性問題，這樣就可以成為具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的專業(yè)BIM軟件。

在建筑行業(yè)中，數(shù)字分析技術(shù)主要應(yīng)用在兩個大方面：建筑能耗模擬與建筑環(huán)境模擬。建筑能耗模擬可以模擬建筑在不同的條件下，運行期間所需要的能量；建筑環(huán)境模擬能夠?qū)ㄖ娘L與光環(huán)境進行模擬。以某小別墅設(shè)計為例，基于BIM模型的可視化設(shè)計的優(yōu)勢，業(yè)主可以主觀的了解到該建筑的室內(nèi)外場景以及建筑的立面、平面以及剖面等（如圖1所示）。

圖1　基于BIM技術(shù)的某小別墅空間可視化設(shè)計

2.3　數(shù)字分析技術(shù)在建筑設(shè)計中的特點

2.3.1可操作性強

數(shù)字分析技術(shù)在建筑設(shè)計中的主要應(yīng)用優(yōu)勢之一就是可操作性強。數(shù)字分析技術(shù)本身具有很多特性，比如精度高、適合長期存貯、高保密性、通用性等。由于數(shù)字分析技術(shù)屬于二進制，在具體的建筑設(shè)計過程中可以實現(xiàn)只通過命令的傳達和指示控制，并且具體的過程可以自動進行。所以通過數(shù)字分析技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高建筑業(yè)的可操作性。還可以肯定的是，對于建筑設(shè)計過程中數(shù)字分析技術(shù)的應(yīng)用來講，與之前的編程接口實現(xiàn)的編程不同，數(shù)字分析技術(shù)能夠減少編程周期并且提高PC系統(tǒng)的集成性。數(shù)字分析技術(shù)不僅如此，還擁有簡便性等其他特征，這些優(yōu)勢都能夠促進數(shù)字分析技術(shù)更好的為建筑設(shè)計服務(wù)。

2.3.2可靠性好

可靠性作為一個數(shù)字技術(shù)標準，在建筑設(shè)計中來說主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的精準性與應(yīng)用的廣泛性兩個方面。具體一點，數(shù)據(jù)的精確性的具體表現(xiàn)就是，來源于數(shù)據(jù)組成的指令具有相應(yīng)的可操作性與邏輯性等一系列的指導作用。數(shù)字分析技術(shù)在建筑設(shè)計過程中的應(yīng)用，可以明顯提高建筑設(shè)計的可靠性。并且在建筑設(shè)計過程中如果出現(xiàn)錯誤能夠更為便捷和迅速的判斷和處理。同時這種數(shù)字分析技術(shù)也能夠大大提高建筑設(shè)計的安全性。就可靠性這一方面而言，這種數(shù)字分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到我國的建筑行業(yè)中。可靠的數(shù)字分析技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛應(yīng)用，也將會對我國的建筑行業(yè)帶來重要的發(fā)展意義。

2.3.3高性價比

數(shù)字分析技術(shù)具有很多的優(yōu)勢，其中除了可靠性高和可操作性強外，高性價比也是其優(yōu)勢之一。盡管性價比聽起來像是在對一件商品進行評價，但是數(shù)字分析技術(shù)憑借對輸入的大量信息進行邏輯判斷，可以大大降低建筑過程中實際的工作量，這也就會減少大量的時間和成本。所以數(shù)字分析技術(shù)在建筑設(shè)計中會有很高的性價比。總體來講，數(shù)字分析技術(shù)在建筑過程中可以縮短勞動時間減少不必要的工作量，帶來最大的經(jīng)濟效益。數(shù)字分析技術(shù)還可以實現(xiàn)在建筑過程中的人機互動，這也從另一個方面說明，建筑設(shè)計能夠在數(shù)字分析技術(shù)的支持下更好的發(fā)展。

3　數(shù)字分析技術(shù)在建筑設(shè)計中的運用

建筑設(shè)計的最終確定是需要建筑師經(jīng)過不斷地改進與完善。而數(shù)字分析技術(shù)在建筑設(shè)計的每個環(huán)節(jié)中都起著重要的作用，數(shù)字分析技術(shù)的充分利用則很好的提升了建筑設(shè)計的效率和精度。

3.1　建筑設(shè)計初期的數(shù)據(jù)獲取

通常建筑師在建筑設(shè)計的開始階段，首先要進行的就是對信息和數(shù)據(jù)的收集和整理，但是這一個過程比較分散，還要進行分析處理。由于建筑施工所涉及到的內(nèi)容比較多，所以建筑師都不能簡單的去根據(jù)收集到的信息和數(shù)據(jù)考慮設(shè)計方案，而是要根據(jù)整個建筑環(huán)境的整體考慮。所以數(shù)字分析技術(shù)的應(yīng)用，使得建筑師在設(shè)計初期的信息需求就發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。

互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我們?nèi)カ@取信息和數(shù)據(jù)的重要方式之一，比如各種大型的搜索網(wǎng)站，例如谷歌、百度等。建筑師可以通過網(wǎng)絡(luò)的大型搜索平臺，或者各種專業(yè)類建筑信息網(wǎng)站，快速地獲得自己所需要的準確信息和各種數(shù)據(jù)。還可以通過互聯(lián)網(wǎng)來了解建筑的周邊環(huán)境，以便從事實出發(fā)去考慮設(shè)計思路。同時還可以通過互聯(lián)網(wǎng)上其他建筑師的意見和想法來實現(xiàn)建筑設(shè)計的創(chuàng)新。

3.2　建筑方案的設(shè)計

建筑方案設(shè)計可以分為很多種，但是主要分為兩個方面：概念設(shè)計和方案完善。不同的建筑師在這兩個方面都有自己不同的思維和靈感，所以最終的建筑設(shè)計方案也是不相同的。在一開始的概念設(shè)計中，建筑師主要是通過繪圖或者建模的方式將思維中的設(shè)計雛形表達出來。正因如此，建筑師不斷地獲得新的靈感，就可以從各種不同的方面來進一步修改和思考自己所表達出來的雛形。通過不斷地摸索和改進，就可以獲得不同的設(shè)計理念和風格，這樣一來，就可以選擇最佳的建筑設(shè)計方案。在建筑設(shè)計過程中，建筑師不僅要充分發(fā)揮自己的想象力，還要考慮設(shè)計經(jīng)驗和美學素養(yǎng)。最重要的是要理性的進行建筑設(shè)計，符合設(shè)計要求并且還要考慮到具體的現(xiàn)實問題。在整個建筑設(shè)計過程中，建筑師作為主體，數(shù)字分析技術(shù)與建筑師的經(jīng)驗作為輔助。數(shù)字分析技術(shù)可以提供給建筑師各種不同因素之間的關(guān)系，通過對各種關(guān)系的衡量，建筑師確定出最好的建筑設(shè)計方案，設(shè)計過程如圖2所示。

圖2　數(shù)字分析技術(shù)輔助建筑節(jié)能設(shè)計與經(jīng)驗得出的設(shè)計方法

在建筑設(shè)計過程中，建筑師需要更快、更便捷的數(shù)字分析技術(shù)，也就是模型建立滿足思維需求。例如我們可以根據(jù)BIM標準對信息進行標準化管理和分類編碼，使信息標準化和規(guī)范化，降低信息共享中的溝通成本。既可以減少了工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)及云端存儲的依賴，提高了系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，也減少了數(shù)據(jù)傳輸時間，縮短工作流程，提高系統(tǒng)工作效率。

3.3　建筑設(shè)計方案的評估

光照性能、生態(tài)性能以及其他性能的評估是建筑設(shè)計方案最主要的幾種評估方法。隨著可持續(xù)性發(fā)展理念的提出，生態(tài)性能被擺在非常重要的層面。隨著生態(tài)評價的方法越來越多，生態(tài)建筑也慢慢從理論走向現(xiàn)實。而數(shù)字分析技術(shù)的使用則可以保障建筑設(shè)計方案更加的合理。我國目前已建立了較為完善的光照性能評估系統(tǒng)，光照性能評估系統(tǒng)的建立不僅可以作為審核部門的審核需要，還可以將其考慮在建筑設(shè)計方案中，這樣一來還可以提高整個方案的科學性。

4　結(jié)束語

在建筑設(shè)計中對數(shù)字技術(shù)的運用，主要體現(xiàn)在建筑設(shè)計初期的信息收集、建筑方案的設(shè)計和建筑設(shè)計方案的評估等。數(shù)字分析技術(shù)在建筑中的廣泛運用，不僅提升了建筑的設(shè)計效率，還加快了建筑設(shè)計的創(chuàng)新發(fā)展。同時促進我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，進一步提高建筑行業(yè)的經(jīng)濟效益。

[1]翟炳博，徐衛(wèi)國.數(shù)字技術(shù)輔助綠色建筑方案設(shè)計研究[J].城市建筑，2015（31）：114～117.

[2]赫耘.基于數(shù)字技術(shù)的建筑方案設(shè)計分析[J].中華民居（下旬刊），2014（09）：68～69.

[3]張杰.數(shù)字動畫技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2014（12）：133～135.

[4]王 瑩.數(shù)字技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑與文化，2013（07）：70～71.