建筑設(shè)計(jì)工作流中BIM技術(shù)的輕量化應(yīng)用研究

蒙勝宇

【摘 要】目前，我國(guó)處于BIM技術(shù)應(yīng)用的初期，尤其在建筑設(shè)計(jì)企業(yè)中，BIM技術(shù)的推廣存在軟硬件更新成本較高、人才缺乏等瓶頸，導(dǎo)致整體應(yīng)用率低于施工企業(yè)。針對(duì)建筑設(shè)計(jì)工作流中不同階段的需求，文章提出對(duì)BIM模型的信息深度和功能模塊進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，實(shí)行輕量化應(yīng)用的策略，并對(duì)目前市面上已有的軟件解決方案進(jìn)行了舉例分析；旨在降低建筑設(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)的成本及門檻，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，最終提高企業(yè)的建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力。

【關(guān)鍵詞】BIM；建筑信息模型；建筑設(shè)計(jì)；輕量化

【中圖分類號(hào)】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）03-0141-02

1 BIM的定義及優(yōu)勢(shì)

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)為20世紀(jì)初期涌現(xiàn)的建筑設(shè)計(jì)及信息管理的概念及工具，其基本特征是使用單一數(shù)據(jù)模型，整合創(chuàng)建、管理和展示項(xiàng)目中的所有信息[1]。該技術(shù)具備在傳統(tǒng)的CAD及二維手工繪圖工作方法中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)或較難實(shí)現(xiàn)的建筑可視化、多工種協(xié)調(diào)、物理性能模擬、設(shè)計(jì)優(yōu)化和一體化出圖等功能，對(duì)于提高建筑質(zhì)量有積極作用。

目前，我國(guó)建筑業(yè)已經(jīng)進(jìn)入推進(jìn)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，重視質(zhì)量和創(chuàng)新的新時(shí)代，而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用將是實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的一大助力。在中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年公布的《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，要求到2020年年末，在以國(guó)有資金投資為主的大中型建筑，以及申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)的新立項(xiàng)項(xiàng)目中，其勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率需達(dá)到90%[2]。

2 BIM技術(shù)的缺點(diǎn)及在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀

首先，運(yùn)行BIM軟件對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件有較高要求，主流機(jī)型的配置大概在1.5萬(wàn)～2萬(wàn)元人民幣，能夠運(yùn)行大規(guī)模全專業(yè)綜合BIM模型的定制工作站的價(jià)格高達(dá)5萬(wàn)元以上，如果包含BIM綜合平臺(tái)軟件（如Autodesk Revit）的授權(quán)費(fèi)用在內(nèi)，則價(jià)格更高。其次，BIM是一個(gè)綜合性平臺(tái)，涉及設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、暖通、施工等各方面，如果希望以“全專業(yè)”綜合的方式，以“大而全”的模式推動(dòng)BIM的應(yīng)用，對(duì)于企業(yè)的人才體系也是一大挑戰(zhàn)。

根據(jù)Dodge Data & Analytics公司在2015年發(fā)布的《中國(guó)BIM應(yīng)用價(jià)值研究報(bào)告》，截至2014年，僅有19%的建筑設(shè)計(jì)企業(yè)在自身項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)的比例超過(guò)三成，而應(yīng)用比例超過(guò)六成的設(shè)計(jì)企業(yè)則不到5%；這一比例甚至低于施工企業(yè)，在施工企業(yè)中，這2個(gè)數(shù)據(jù)分別是25%及6%。同時(shí)，由于調(diào)查樣本僅有350個(gè)，且63%的設(shè)計(jì)企業(yè)受訪者來(lái)自中型以上企業(yè)（年?duì)I業(yè)收入在6 000萬(wàn)元人民幣以上），考慮到中國(guó)存在著大量中小型設(shè)計(jì)企業(yè)，實(shí)際的BIM應(yīng)用率可能低于這一數(shù)值。此外，調(diào)查進(jìn)一步指出，設(shè)計(jì)企業(yè)不愿意應(yīng)用BIM的最重要的原因是軟硬件采購(gòu)成本太高，在受訪者中占到55%的比例；同時(shí)，軟件難以學(xué)習(xí)和使用也是其中的一個(gè)重要原因之一[3]。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步佐證了BIM的“重型化”對(duì)于技術(shù)推廣帶來(lái)的負(fù)面影響。

3 BIM輕量化的定義及在建筑設(shè)計(jì)工作流中的輕量化策略

針對(duì)BIM全模型技術(shù)相對(duì)較“重”的特點(diǎn)，針對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際使用需求，對(duì)BIM模型在功能和信息量上進(jìn)行簡(jiǎn)化，降低其對(duì)軟硬件的性能要求，減少參與人員的工作量，節(jié)約應(yīng)用BIM技術(shù)的成本，稱之為BIM的“輕量化”。

在建筑設(shè)計(jì)工作流中，很大一部分工作量為建筑模型的建模，包括建筑體量及造型推敲、功能排布、渲染表現(xiàn)及溝通、模型深化、模型交付階段。BIM技術(shù)可以應(yīng)用在所有階段中，但并非每個(gè)階段都有使用BIM綜合平臺(tái)進(jìn)行BIM全模型的建模和展示的必要。因此，我們可以針對(duì)不同階段的需求特點(diǎn)，選取對(duì)應(yīng)的BIM模型功能模塊和模型深度，使用相應(yīng)的輕量級(jí)軟件，從而降低BIM技術(shù)的整體使用成本。

4 在建筑體量及造型推敲階段的BIM輕量化應(yīng)用研究

在建筑模型的體量和造型推敲中，建筑設(shè)計(jì)師需要對(duì)方案進(jìn)行快速呈現(xiàn)和不斷地調(diào)整迭代，對(duì)于建模軟件最顯著的需求是操作簡(jiǎn)潔直觀、建模速度快、視覺(jué)反饋好、模型方便調(diào)整和修改，而這正是相對(duì)較“重”的BIM綜合平臺(tái)軟件的弱項(xiàng)。以市面主流的Autodesk Revit為例，在進(jìn)行BIM模型建模時(shí)，需要進(jìn)行大量的設(shè)置。例如，繪制墻體前通常需要先繪制標(biāo)高和軸網(wǎng)，還需要指定和編輯墻體類型，耗時(shí)耗力。雖然Revit也提供了幫助體塊推敲的“概念體量”工具，但是操作不直觀，修改繁瑣，使用率不高。建筑設(shè)計(jì)師在這一階段最常用的軟件是草圖大師（SketchUp），但該軟件和Revit的接口不夠友好，即模型導(dǎo)入Revit之后，要進(jìn)行較多的重建工作，數(shù)據(jù)重用性不高。因此，BIM在體量推敲和功能排布階段的理想輕量化軟件，應(yīng)該在滿足設(shè)計(jì)師快速建模需要的同時(shí)，與Revit有較好的接口，方便模型信息的重復(fù)利用。

針對(duì)這一需求，許多軟件公司已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的軟件研發(fā)，其中最具代表性的為Autodesk公司推出的Formit軟件。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，該軟件基本能夠滿足BIM模型在這一階段的輕量化需求，其具體功能及特點(diǎn)如下：？譹？訛容易上手，學(xué)習(xí)成本低。具有與目前常用的建模軟件SketchUp類似的建模思路，即采用先以草圖的方式繪制平面圖形，然后推拉成為體量的方式建模，且操作界面及方式也較為相似，現(xiàn)有設(shè)計(jì)人員能夠快速上手。？譺？訛與目前主流的BIM綜合平臺(tái)Revit有良好的兼容性。例如，F(xiàn)ormit中建立的體塊可以無(wú)縫導(dǎo)入Revit中識(shí)別成概念體量，體量的面則可以直接拾取為墻體和屋頂?shù)?；在Formit中建立的模型，通過(guò)建立組（Group）的方式，導(dǎo)入到Revit后可以直接識(shí)別為族（Family），而不需要手動(dòng)替換。？譻？訛對(duì)硬件性能要求低，支持多種終端。Formit針對(duì)的是BIM模型建模的早期階段，對(duì)BIM模型中無(wú)關(guān)信息和功能進(jìn)行了簡(jiǎn)化，從而減少了運(yùn)行負(fù)荷，普通的電腦即可流暢運(yùn)行。而且，F(xiàn)ormit同時(shí)支持手機(jī)端、平板電腦、電腦網(wǎng)頁(yè)端進(jìn)行修改和顯示，進(jìn)一步降低了使用的軟硬件成本。？譼？訛拓展資源及功能豐富。在資源方面，F(xiàn)ormit支持導(dǎo)入和修改SketchUp及Revit的模型文件，使設(shè)計(jì)師可以使用原有模型資源。在功能方面，F(xiàn)ormit集成了地圖導(dǎo)入、節(jié)能分析、參數(shù)化建模等功能，豐富了設(shè)計(jì)師在建模時(shí)的選擇。

5 BIM模型在建筑渲染表現(xiàn)及溝通階段的輕量化應(yīng)用研究

在模型的渲染表現(xiàn)及溝通修改中，模型的對(duì)接方為項(xiàng)目客戶，即甲方。甲方對(duì)于BIM模型的需求主要集中在展示方面，如渲染表現(xiàn)的真實(shí)美觀、視角的可選擇，以及對(duì)于細(xì)部構(gòu)造的精確觀察，但通常不會(huì)對(duì)模型進(jìn)行自行修改。此時(shí)，BIM綜合平臺(tái)雖然能夠基本滿足其展示需求，但在硬件上的高要求和在操作上的復(fù)雜性，限制了溝通的場(chǎng)所及時(shí)效性，影響了溝通效率。

針對(duì)這一需求，已經(jīng)有眾多廠商提供了相應(yīng)的解決方案，例如Autodesk公司的A360，以及國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)發(fā)的BimViz、Bimsop等。以國(guó)產(chǎn)軟件BimViz為例，BIM模型的輕量化展示軟件通常具備以下特點(diǎn)：？譹？訛云儲(chǔ)存及訪問(wèn)，低硬件需求，多平臺(tái)瀏覽。BIM模型在展示前，需要上傳到云端服務(wù)器，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，刪除與展示無(wú)關(guān)的信息。模型經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化之后，對(duì)硬件的要求極大下降，可以直接在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中調(diào)用WebGL接口運(yùn)行，無(wú)需額外安裝客戶端。在手機(jī)及平板電腦上也可以通過(guò)適配的客戶端軟件進(jìn)行流暢運(yùn)行。？譺？訛多角度、多樣式顯示?？勺杂汕袚Q顯示角度，并可以對(duì)建筑進(jìn)行剖切。同時(shí)，提供渲染、單色、半透明、線框等多種顯示方式。？譻？訛根據(jù)構(gòu)件族類型進(jìn)行顯示。提供類似Revit中過(guò)濾器的功能，可以顯示特定類型的構(gòu)件族，例如僅顯示建筑的結(jié)構(gòu)或者外墻。？譼？訛顯示構(gòu)件族詳細(xì)信息。原BIM模型中各構(gòu)件的名稱及屬性信息，仍然能夠在簡(jiǎn)化后的模型中進(jìn)行顯示。例如，顯示墻體的厚度、頂部及底部標(biāo)高、長(zhǎng)度、面積、體積、材質(zhì)、物理性能等信息。？譽(yù)？訛項(xiàng)目標(biāo)注?？梢栽陧?xiàng)目瀏覽器中對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行文字或手繪標(biāo)注，方便設(shè)計(jì)師和客戶之間的溝通交流。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前還處于BIM技術(shù)推廣應(yīng)用的初期，BIM技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還面臨人才缺乏、軟硬件要求高、經(jīng)濟(jì)收益不確定、分工體系不完整等問(wèn)題[4]，在這一前提下，BIM技術(shù)的應(yīng)用策略就顯得尤為重要。其中，在建筑設(shè)計(jì)工作流中，根據(jù)不同階段的要求，對(duì)BIM模型進(jìn)行功能和信息上的簡(jiǎn)化，進(jìn)行輕量化應(yīng)用，是降低BIM技術(shù)應(yīng)用成本的有效手段。目前，針對(duì)建筑模型體量推敲階段及表現(xiàn)溝通階段的需求，市面上都已有較為成熟且低成本的軟件解決方案。我國(guó)建筑市場(chǎng)龐大，設(shè)計(jì)企業(yè)眾多，對(duì)于BIM技術(shù)的需求層次不同，其成本承擔(dān)能力也參差不齊，若BIM技術(shù)輕量化的概念及技術(shù)能夠得到重視，將極大地促進(jìn)BIM技術(shù)在我國(guó)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)中的推廣，提高企業(yè)的設(shè)計(jì)質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]D K Smith，M Tardif.Building Information Modeling：A Strategic Implementation Guide for Architects，Engineers，Constructors，and Real Estate Asset Managers[M].New Jersey：Wiley，2009：14-

22.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)的通知[EB/OL].http：//www.mohurd.gov.cn，2015-06-16.

[3]D Data，Analytics.中國(guó)BIM應(yīng)用價(jià)值研究報(bào)告[EB/OL].https：//damassets.autodesk.net，2015-03-12.

[4]張春霞.BIM技術(shù)在我國(guó)建筑行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展障礙研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2011（9）：96-98.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]