BIM技術(shù)在現(xiàn)代化室內(nèi)設(shè)計中的應(yīng)用探索

張露漩，肖瑤，譚紅顏

(四川音樂學(xué)院美術(shù)學(xué)院，四川 成都 610021)

1 時代背景下的BIM技術(shù)

1.1 緊跟數(shù)字化發(fā)展的步伐

《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出“加快建設(shè)數(shù)字中國”，國務(wù)院在2016年底印發(fā)的《“十三五”國家信息化規(guī)劃》將“數(shù)字中國建設(shè)取得顯著成效”作為中國信息化發(fā)展的總目標(biāo)。在我國乃至國際數(shù)字化大背景下，探索更適應(yīng)當(dāng)代與未來發(fā)展道路的匹配技術(shù)，更能加速數(shù)字中國的建設(shè)，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用能夠推動社會發(fā)展的數(shù)字化進(jìn)程。

1.2 室內(nèi)設(shè)計行業(yè)在環(huán)保事業(yè)上的責(zé)任

在2017年住建部印發(fā)的《綠色建筑后評估技術(shù)指南》的文件中將“土建工程與裝修工程一體化設(shè)計施工”作為綠色建筑的評分項之一。我國土地資源匱乏、能源消耗巨大、生態(tài)環(huán)境惡化等問題越來越嚴(yán)重。提高眾人的節(jié)能減排意識以及建筑建造的科技含量，打造綠色可持續(xù)性建筑，不光是建筑行業(yè)迫在眉睫的問題，更是全社會全人類的意識警覺。在室內(nèi)設(shè)計方面，就需要建造“綠色環(huán)境”，除了要使用綠色環(huán)保建材，還需要運用“綠色方法”，而BIM技術(shù)正是這樣的綠色方法。

室內(nèi)設(shè)計是建筑設(shè)計的延續(xù)、深化與再創(chuàng)造，室內(nèi)設(shè)計信息化是提升設(shè)計核心競爭能力與促進(jìn)行業(yè)迅猛前進(jìn)的關(guān)鍵推動力，也是建造“智能綠色室內(nèi)”的必然因素，幫助走上可持續(xù)發(fā)展道路的一大“捷徑”。

1.3 便捷高效化的道路

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)化社會中，許多建筑和設(shè)計項目的周期都在壓縮，在客戶以及一些客觀因素的影響下，每個項目不得不抓緊呈現(xiàn)。而在用傳統(tǒng)的設(shè)計和施工流程實施的過程中，會遇到施工圖紙多次修改、報價預(yù)算跟實際偏差、工期延后等一系列問題。而BIM技術(shù)的介入能夠高效快捷且合理地呈現(xiàn)設(shè)計方案，在一定程度上還可以降低建造的成本。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

BIM技術(shù)的應(yīng)用在美國是比較成熟的，它是研究最早且最為深入和廣泛啟用建筑研究與實踐的國家。早在2003年，美國SOM公司就將BIM技術(shù)應(yīng)用到紐約世貿(mào)中心1號大廈從建筑到室內(nèi)的整體設(shè)計建造上，獲得了很大的成功。據(jù)統(tǒng)計，美國62%的規(guī)劃單位在全面推行BIM技能。2011年5月，英國政府也相應(yīng)制定了一個期限為6年(2011年-2016年)的戰(zhàn)略建設(shè)計劃《政府建設(shè)戰(zhàn)略(Government Construction Strategy)》，要求到2016年實現(xiàn)全面協(xié)同的信息化管理。這意味著BIM技術(shù)已被納入英國政府強(qiáng)制要求。隨著BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在歐美國家的發(fā)展，一些亞洲的發(fā)達(dá)國家也相繼制定本國的BIM標(biāo)準(zhǔn)。新加坡政府早在1995年就啟動了建筑信息化項目，政府強(qiáng)制性要求建筑面積大于5000m2的工程項目必須提交相應(yīng)的BIM模型。在韓國，也已有許多重要政府機(jī)關(guān)投入到制定完善的、符合國情的BIM標(biāo)準(zhǔn)的工作中，自2016年起，全面實現(xiàn)所有政府投資的社會服務(wù)建筑項目都必須應(yīng)用BIM技術(shù)的目標(biāo)[1]。

目前的BIM設(shè)計軟件市場上有三大主流軟件開發(fā)公司：美國的Autodesk公司、Bentley公司以及匈牙利的Graphisoft公司，其中Revit系列軟件與ArchiCAD軟件最為典型[2]。

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國工程建設(shè)行業(yè)從2003年起就開始引入BIM概念和相關(guān)軟件技術(shù)。2007年11月，我國首個大型BIM討論會在全國性行業(yè)會議論壇——“全國勘察設(shè)計行業(yè)信息化發(fā)展技術(shù)交流論壇”中展開。2018年12月，國家郵電通信人才交流中心印發(fā)了《關(guān)于開展全國BIM專業(yè)技術(shù)等級培訓(xùn)考試的通知》(通信人才【2018】9號)，標(biāo)志著我國BIM專業(yè)技術(shù)等級考試制度的建立，該文件明確將推動培養(yǎng)創(chuàng)新型、實戰(zhàn)型、復(fù)合型專業(yè)技術(shù)人才。目前國內(nèi)運用BIM技術(shù)的企業(yè)目前主要分為兩大類：一是民用修建的規(guī)劃企業(yè)，二是基礎(chǔ)設(shè)施與工業(yè)規(guī)劃企業(yè)。在運用BIM技術(shù)的工程項目案例方面，上海中心大廈、上海迪士尼樂園和去年剛投入運營的北京大興國際機(jī)場，以及還未運營的天府國際機(jī)場、成都獨角獸島等新項目工程的建筑設(shè)計和室內(nèi)設(shè)計方面在不同程度上均運用了BIM技術(shù)，它不僅在很大程度上縮短了項目周期，改善了項目實施過程的反復(fù)與繁瑣問題，優(yōu)化了項目呈現(xiàn)的綜合管理，并且使綠色節(jié)能建筑在前行的道路上跨出一大步。國內(nèi)軟件開發(fā)方面，廣聯(lián)達(dá)公司所研究開發(fā)的BIM5D在行業(yè)內(nèi)評價不錯。

在國內(nèi)BIM技術(shù)的發(fā)展存在一些障礙：第一，專業(yè)人才缺失，培養(yǎng)成本過高，少數(shù)專業(yè)BIM技術(shù)人員多數(shù)呆在大型建筑設(shè)計所或企業(yè)；第二，我國引進(jìn)BIM技術(shù)較晚，實踐基礎(chǔ)還不夠豐富；第三，大多數(shù)設(shè)計師習(xí)慣操作運用較廣的軟件，如CAD、3D MAX等，對新軟件的學(xué)習(xí)有種“惰性”。

3 BIM技術(shù)在現(xiàn)代化室內(nèi)設(shè)計的優(yōu)勢及應(yīng)用探索

3.1 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

BIM技術(shù)其優(yōu)化性、整合性、可視性將為室內(nèi)設(shè)計帶來一大便捷，運用了BIM技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計中，更替了以往用CAD、3D、犀牛等不同的軟件來分工分階段地完成設(shè)計圖紙，解決了因不同人員圖紙溝通交接有差異導(dǎo)致設(shè)計施工圖和效果圖呈現(xiàn)效果不理想，設(shè)計圖紙錯漏等問題[3]。它貫穿了從方案規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營到拆除的建筑全生命周期，通過運用數(shù)字化表現(xiàn)形式，室內(nèi)設(shè)計師可以對設(shè)計項目進(jìn)行更多的發(fā)散思維與創(chuàng)意推敲，不用再將大量的時間和精力消耗在不斷地修改圖紙上，從而提高設(shè)計效率、節(jié)約項目成本、縮短項目工期和提升設(shè)計品質(zhì)，能夠有效控制工程成本，減少人員浪費與不必要的工作重復(fù)，從而達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

3.2 一體化設(shè)計的推進(jìn)

一般建筑設(shè)計是先于室內(nèi)設(shè)計進(jìn)行并完成的，在建筑設(shè)計師及單位完成建筑的同時，有可能無暇顧及室內(nèi)具體空間的布局以及線路管道和設(shè)備的安插。因此在室內(nèi)設(shè)計之前，建筑里面的一系列管道線路是在滿足基本需求前提下進(jìn)行。而當(dāng)室內(nèi)設(shè)計師介入之后，許多系統(tǒng)性的布置問題就比較棘手。而BIM技術(shù)的一大特點是“一體化”，也就是在建筑設(shè)計的同時，室內(nèi)設(shè)計師、管道設(shè)備設(shè)計師等可以在方案初期就介入進(jìn)來，運用BIM軟件來進(jìn)行協(xié)同設(shè)計。

在室內(nèi)設(shè)計方案的過程中，客戶能夠看到的直觀過程是效果圖設(shè)計階段，在傳統(tǒng)的方式方法里，效果圖一般是在確定平面布局圖之后呈現(xiàn)，有一些設(shè)計機(jī)構(gòu)有培養(yǎng)一些效果圖制作團(tuán)隊，有一部分是通過合作的效果圖公司來實現(xiàn)設(shè)計的直觀表達(dá)。自行培養(yǎng)的團(tuán)隊固然是好，能夠在設(shè)計初期就參與到項目中來；而有些效果圖公司的介入不一定能夠完整地理解到設(shè)計概念和想表達(dá)的效果，因此溝通成本和時間周期也會增長。BIM軟件能夠在平面圖制作的一開始就同步所有材料、立面、模型等一系列圖紙[5]，并建立軟裝的模型，還可添加燈光設(shè)計施行“渲染”命令，以渲染所制作出的效果圖，甚至還可以根據(jù)圖紙生成材料表和預(yù)算表。雖然在設(shè)計過程中還會遇到業(yè)主反復(fù)修改的問題，“牽一發(fā)而動全身”在傳統(tǒng)方式上修改是很麻煩的情況，但在BIM軟件里，聯(lián)動修改的技術(shù)能夠有效地降低溝通成本和縮短工程周期。

3.3 管理便捷性

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市里的大型建筑、異形建筑“拔地而起”，它們的體量也越來越大。傳統(tǒng)的設(shè)計施工方式上，要想在短時間內(nèi)，高效地完成一幢高樓大廈可能很難，更別說是造型獨特且室內(nèi)布局復(fù)雜的建筑。不同專業(yè)和不同工種在同一空間或者過程中的協(xié)調(diào)、交接與配合十分重要，而通過BIM協(xié)同設(shè)計平臺，能夠整合管理上百乃至上千的設(shè)計團(tuán)隊，它能夠根據(jù)設(shè)計方案和施工流程，自動演算和劃分施工內(nèi)容的時間先后順序，規(guī)范每個工種的施工工藝及時間，超期的情況下會及時預(yù)警。這樣的話設(shè)計師就可以將施工進(jìn)度掌握于心。

已經(jīng)投入使用的北京大興機(jī)場僅僅用了一年時間就完成了從初步方案設(shè)計、深化設(shè)計、施工圖設(shè)計的全部過程，著實體現(xiàn)出了BIM技術(shù)對于設(shè)計效率的有效提升。據(jù)統(tǒng)算在施工階段最高峰時期，每天有八千多名工人同時施工，并在十個月內(nèi)建完整個主體工程，用不到三個月時間，完成了屋頂?shù)陌惭b，各種力學(xué)結(jié)構(gòu)指標(biāo)完全達(dá)標(biāo)。這相當(dāng)于每個月需完成25座18層的高樓。因為全過程采用了BIM技術(shù)，在工期方面就整整節(jié)約了3個月左右的時間。

3.4 降低錯誤率

BIM技術(shù)在對室內(nèi)墻地頂面、管道線路的設(shè)計中，同步了詳細(xì)的材料表、施工圖以及大樣詳圖等。能夠利用構(gòu)件的碰撞實驗，檢測到各構(gòu)件位置之間的不合理性，消除他們互相碰撞的情況，包括各個構(gòu)件之間、水電與機(jī)械、構(gòu)件與原建筑結(jié)構(gòu)等方面[6]。能夠有效地預(yù)判問題布局，在施工前直觀地將問題暴露出來，及時修改和糾正錯誤，減少了施工后對方案的調(diào)整和預(yù)制件的返工產(chǎn)生率。

成都獨角獸島項目的設(shè)計團(tuán)隊為扎哈事務(wù)所，其設(shè)計特點就是扎哈一貫的曲線風(fēng)格。在設(shè)計實施過程中，因異形建筑的表皮是雙曲面，而結(jié)構(gòu)柱又有很多斜撐，西南建筑設(shè)計院的BIM設(shè)計部門介入配合，應(yīng)用了BIM技術(shù)完成了施工圖三維正向設(shè)計，也就是前期就開始介入，在運用了BIM技術(shù)的Revit軟件里，可以更直觀的計算表皮和結(jié)構(gòu)可能存在的碰撞問題，將曲線與曲面的設(shè)計難度和施工難度轉(zhuǎn)化為可實施方案。除了在室內(nèi)結(jié)構(gòu)上的嚴(yán)謹(jǐn)，在其玻璃幕墻的定制也是通過BIM技術(shù)參數(shù)化進(jìn)行設(shè)計和定位的，能夠幫助材料制作商有效地進(jìn)行預(yù)制件的加工和生產(chǎn)，保證了每一塊玻璃的尺寸都在可施工面積的范圍之內(nèi)。

3.5 室內(nèi)人居環(huán)境生態(tài)性能分析

世界衛(wèi)生組織曾發(fā)布一組數(shù)據(jù)：人一生中平均有80%的時間在各種室內(nèi)環(huán)境中度過，因此室內(nèi)人居環(huán)境的品質(zhì)越來越受到重視。BIM技術(shù)為室內(nèi)人居環(huán)境生態(tài)性能分析提供了平臺，比如室內(nèi)日照分析、采光模擬、空氣質(zhì)量分析、聲環(huán)境分析、照明分析和視線分析等[7]。隨著建筑的體量增大與奇特造型的增多，室內(nèi)格局變得更復(fù)雜多變，設(shè)計師僅僅經(jīng)驗的話可能比較難去宏觀地考慮室內(nèi)人居環(huán)境生態(tài)的復(fù)雜程度。因此，在條件復(fù)雜的、不確定性存在的情況下，BIM技術(shù)可以有效且準(zhǔn)確地對實地情況進(jìn)行物理模擬分析，從而幫助設(shè)計師做出正確的判斷并及時修改設(shè)計方案。

成都獨角獸島項目的建筑形似一朵開放的蓮花造型，中庭部位的漏斗結(jié)構(gòu)下面是一個采光中庭，運用了玻璃和幻彩鋁板的雙層幕墻。但室內(nèi)的采光時間是不能單憑經(jīng)驗主義而能得出的，設(shè)計團(tuán)隊采用了BIM技術(shù)來模擬真實日期年限下的日照數(shù)據(jù)以及降雨量的分析，使采光井的設(shè)計不斷優(yōu)化趨于合理，不僅能夠吸收充足的陽光，還能很好地收集雨水，能夠為室內(nèi)辦公和活動提供良好的自然采光和環(huán)境景觀。

4 總結(jié)

隨著社會進(jìn)程的發(fā)展，以后無論是建筑業(yè)發(fā)展還是室內(nèi)設(shè)計發(fā)展的道路中，BIM技術(shù)必定將為方案設(shè)計、施工管理、后期維護(hù)等建筑生命周期的各個階段帶來極大的便利和效益，正因為其有別于傳統(tǒng)的單一的計算機(jī)輔助設(shè)計，其科學(xué)性、合理性、優(yōu)化性符合可持續(xù)發(fā)展觀的需要，在我國BIM在室內(nèi)設(shè)計中處在初級階段，許多設(shè)計師及機(jī)構(gòu)還沒能完全了解此技術(shù)的優(yōu)秀表現(xiàn)，以及培養(yǎng)BIM技術(shù)人才的投入成本不低。BIM技術(shù)人員是需要充分了解BIM相關(guān)的管理、技術(shù)等知識與技能，綜合素質(zhì)較高的專業(yè)型人才。

我覺得各大高校應(yīng)當(dāng)專門開設(shè)BIM技術(shù)的相關(guān)課程，使之作為一項基礎(chǔ)課程來供建筑或者室內(nèi)設(shè)計的學(xué)子們學(xué)習(xí)研究。從而培養(yǎng)BIM技術(shù)人才，為室內(nèi)設(shè)計帶來質(zhì)的突破，為創(chuàng)建美好的人居環(huán)境做出偉大的貢獻(xiàn)。