數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究

摘要：目的：數(shù)字化技術(shù)在建筑行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用，不僅有效提高了建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量、效率，還大幅提升了設(shè)計(jì)信息的可視化水平。文章旨在通過梳理數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，讓現(xiàn)代化技術(shù)更好地服務(wù)建筑行業(yè)發(fā)展進(jìn)步。方法：概述數(shù)字化技術(shù)內(nèi)涵，探討其相較于傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢，并總結(jié)數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。結(jié)果：數(shù)字化技術(shù)在建筑全生命周期內(nèi)具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。結(jié)論：設(shè)計(jì)人員應(yīng)立足于建筑設(shè)計(jì)實(shí)際，不斷提高自身的綜合素質(zhì)，特別是對數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能力，從而讓數(shù)字化技術(shù)更好地服務(wù)于建筑設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)；融合

中圖分類號：TU201.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）17-00-03

信息化時(shí)代，數(shù)字化技術(shù)已然成為建筑設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)步的核心組成部分。數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，大幅提升了建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量、效率。隨著數(shù)字化技術(shù)的推陳出新，建筑設(shè)計(jì)不再局限于傳統(tǒng)手繪表達(dá)，而是不斷向多元化、可視化的設(shè)計(jì)模式發(fā)展，新興技術(shù)的應(yīng)用為建筑設(shè)計(jì)邁上一個(gè)全新臺階帶來了更多可能?；诖?，本文對應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)字化技術(shù)概述

1.1 數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字化技術(shù)主要指集合信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代科技，對建筑設(shè)計(jì)各流程環(huán)節(jié)開展數(shù)字化、集成化處理的綜合技術(shù)體系，具體可分為BIM技術(shù)（建筑信息模型）、VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR技術(shù)（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等類型。其中，BIM技術(shù)可依托全方位、集成化的建模平臺，推進(jìn)對建筑設(shè)計(jì)全過程的管理優(yōu)化，為各流程環(huán)節(jié)提供全面的數(shù)據(jù)支持。VR技術(shù)、AR技術(shù)依托虛擬情景創(chuàng)設(shè)，讓設(shè)計(jì)人員獲得沉浸式體驗(yàn)，助力設(shè)計(jì)人員更好地開展設(shè)計(jì)工作。這一系列數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展推廣，不僅可為建筑設(shè)計(jì)工作開展提供極大助力，還可為建筑行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)設(shè)無限機(jī)遇。

1.2 數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方式的比較

傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)主要以人為手工繪圖及二維平面呈現(xiàn)，通過平面圖紙、手繪模型展現(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)計(jì)內(nèi)容呈現(xiàn)趨于單一化。而BIM技術(shù)、VR技術(shù)、AR技術(shù)等數(shù)字化技術(shù)，依托計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，可推進(jìn)建筑設(shè)計(jì)信息的多元化、可視化表達(dá)。例如，BIM技術(shù)可助力設(shè)計(jì)人員通過統(tǒng)一平臺開展交流溝通、協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，大幅提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率。VR技術(shù)、AR技術(shù)可助力設(shè)計(jì)人員在虛擬環(huán)境中開展實(shí)時(shí)交互及仿真評估，幫助設(shè)計(jì)人員更好地開展設(shè)計(jì)工作。

2 數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 讓建筑設(shè)計(jì)變得更為高效、精確

20世紀(jì)80年代，建筑行業(yè)開始引入PC開展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，揭開了CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的序幕，在很大程度上提升了建筑設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。依托自動化工具，設(shè)計(jì)人員可從煩冗的流程中跳脫出來，快速生成設(shè)計(jì)圖紙和三維模型，減少手工繪圖潛在的人為錯(cuò)誤。同時(shí)，CAD等軟件可大幅提升圖紙修改效率，為客戶反饋響應(yīng)及開展相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整提供有力支持。并且，BIM模型可自動開展空間分析、碰撞檢測等，切實(shí)規(guī)避設(shè)計(jì)階段的紕漏及后期施工返工問題［1］。

2.2 讓建筑設(shè)計(jì)變得更具創(chuàng)新性

在現(xiàn)代科技的加持下，建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)了長足發(fā)展?；诖?，傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)已難以適應(yīng)新的發(fā)展要求，建筑設(shè)計(jì)迫切需要變革創(chuàng)新。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，可為建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展提供有力支持。引入VR技術(shù)、AR技術(shù)等數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的束縛，在虛擬情景中開展創(chuàng)意構(gòu)思、自由表達(dá)。例如，在VR技術(shù)的支持下，設(shè)計(jì)人員可親臨自身創(chuàng)設(shè)的建筑空間，充分感受光線變幻、空間規(guī)劃等設(shè)計(jì)效果，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)方案［2］。這一設(shè)計(jì)模式不僅可讓設(shè)計(jì)人員獲得更多的創(chuàng)意靈感，還可增強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的可行性、創(chuàng)新性。與此同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)還可助力設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新迭代及可視化呈現(xiàn)，使設(shè)計(jì)成果具象化，為相關(guān)主體開展交流溝通提供便利。

2.3 讓建筑設(shè)計(jì)變得更適應(yīng)時(shí)代環(huán)境

現(xiàn)代化建設(shè)強(qiáng)調(diào)綠色、低碳的原則，建筑設(shè)計(jì)工作同樣如此。在此背景下，數(shù)字化技術(shù)的引入可有效提升建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能性、可持續(xù)性，讓建筑設(shè)計(jì)更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。例如，引入大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可實(shí)現(xiàn)對建筑能耗、環(huán)境變化等因素的綜合分析，繼而提出科學(xué)可行的建筑設(shè)計(jì)方案。

3 數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 在設(shè)計(jì)初期構(gòu)思、可行性分析中的應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)人員可借助數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思，并對設(shè)計(jì)構(gòu)思的可行性進(jìn)行分析。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)模式下，設(shè)計(jì)人員主要依賴手工繪畫及個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完成設(shè)計(jì)構(gòu)思，而依托數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可高效便捷地完成對一系列設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思評估，大幅提高工作效率。例如，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)初期構(gòu)思、可行性分析中就大有可為。設(shè)計(jì)人員可通過BIM技術(shù)，構(gòu)建融合建筑造型、環(huán)境信息、物理屬性等信息的三維模型，并同步推進(jìn)評估、分析任務(wù)。

3.2 在建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化調(diào)整中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化調(diào)整中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在構(gòu)建建筑模型、展示設(shè)計(jì)效果、設(shè)計(jì)方案評估等多個(gè)方面。

首先，在構(gòu)建建筑模型中的應(yīng)用?？梢肴S建模技術(shù)、VR技術(shù)、BIM技術(shù)等一系列數(shù)字化技術(shù)，推進(jìn)建筑模型構(gòu)建。例如，依托三維建模軟件，可將建筑設(shè)計(jì)構(gòu)建成可視化的三維模型。設(shè)計(jì)人員依托這一模型，可形成對建筑整體結(jié)構(gòu)、空間布局等的直觀認(rèn)識，進(jìn)而有的放矢地開展建筑設(shè)計(jì)。而依托VR技術(shù)則可將建筑模型轉(zhuǎn)化成虛擬現(xiàn)實(shí)場景，設(shè)計(jì)人員佩戴虛擬顯示設(shè)備即可沉浸其中，并對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行針對性調(diào)整。依托BIM技術(shù)，可將建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成數(shù)字模型，并于模型中完成對一系列數(shù)據(jù)信息的集成，從而助力設(shè)計(jì)人員綜合考慮建筑的各方面影響因素，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量和精度。例如，貴州省第四屆BIM大賽一等獎(jiǎng)的茅臺科技大樓項(xiàng)目引入了全生命周期的BIM正向設(shè)計(jì)，依托全專業(yè)協(xié)同、三維可視化以及多平臺聯(lián)動等特征優(yōu)勢，推進(jìn)了項(xiàng)目空間節(jié)點(diǎn)、復(fù)雜管線的精細(xì)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了理想的建筑設(shè)計(jì)效果。同時(shí)，項(xiàng)目推進(jìn)了BIM技術(shù)與智慧云平臺的有機(jī)融合，推進(jìn)了對建筑設(shè)備運(yùn)行、安全維護(hù)的全方位智能化管理，實(shí)現(xiàn)了建筑行業(yè)全階段建設(shè)及維護(hù)模式，為數(shù)字化技術(shù)在白酒行業(yè)的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)［3］。

其次，在展示設(shè)計(jì)效果中的應(yīng)用。數(shù)字化技術(shù)展示建筑設(shè)計(jì)效果，主要通過三維建模、VR技術(shù)、無人機(jī)拍攝等數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)。具體而言，設(shè)計(jì)人員可借助三維建模軟件，對建筑結(jié)構(gòu)、外觀和內(nèi)部布局等進(jìn)行模擬呈現(xiàn)，同時(shí)可基于不同視角、不同光線展開實(shí)時(shí)預(yù)覽。依托VR技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可通過虛擬環(huán)境為客戶直觀呈現(xiàn)建筑方案，并結(jié)合客戶需求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，取得更理想的設(shè)計(jì)效果。無人機(jī)拍攝可助力設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)對建筑整體環(huán)境及周邊狀況的全面了解，進(jìn)而更好地開展建筑方案設(shè)計(jì)。

最后，在設(shè)計(jì)方案評估中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)人員可應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，對建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行高效調(diào)整。例如，依托BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)初期建立建筑模型，實(shí)現(xiàn)對建筑整體、局部的可視化呈現(xiàn)，幫助設(shè)計(jì)人員調(diào)整優(yōu)化各種細(xì)節(jié)。數(shù)字化技術(shù)可幫助設(shè)計(jì)人員提升建筑設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量水平［4］。例如，依托CAD技術(shù)，可完成對建筑各環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，保障建筑方案設(shè)計(jì)的精確性。同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)還能模擬各種環(huán)境情形下的建筑表現(xiàn)，從而提升設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量水平。

3.3 在施工管理、質(zhì)量控制中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在施工管理、質(zhì)量控制中具有十分突出的應(yīng)用優(yōu)勢。依托BIM技術(shù)，施工方可于施工前形成對整個(gè)項(xiàng)目的直觀了解，提前發(fā)現(xiàn)并消除潛在不足，保障施工有序進(jìn)行。例如，在廣州白云國際機(jī)場擴(kuò)建項(xiàng)目中，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都得到廣泛應(yīng)用，很大程度上提升了項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量和效率［5］。在施工管理環(huán)節(jié)，依托BIM技術(shù)，施工方可對各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量、進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證施工有序進(jìn)行。結(jié)合項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，BIM技術(shù)的引入讓施工成本降低了15%左右，返工率降低了25%左右。同樣，在貴州貴安新區(qū)數(shù)谷大道旁的東數(shù)西算貴安新區(qū)算力產(chǎn)業(yè)集群配套項(xiàng)目（EPC）總承包（二標(biāo)）項(xiàng)目建設(shè)中，施工方積極引入數(shù)字化技術(shù)，推進(jìn)了智慧工地建設(shè)。依托智慧工地監(jiān)管平臺，施工管理人員可實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場的遠(yuǎn)程全方位動態(tài)監(jiān)控，包括對施工人員施工規(guī)范的監(jiān)控、對相關(guān)設(shè)施設(shè)備使用情況的監(jiān)控等。同時(shí)，依托地圖導(dǎo)航、全景成像測距攝像機(jī)，施工管理人員可通過手機(jī)或電腦精準(zhǔn)放大施工現(xiàn)場的各處細(xì)節(jié)，在數(shù)字化技術(shù)的加持下，大幅提升項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度。

3.4 在傳統(tǒng)建筑保護(hù)與可持續(xù)性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

近年來，數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)的可持續(xù)性設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)得到了廣泛應(yīng)用。例如，依托BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可在建筑設(shè)計(jì)初期對建筑物能源消耗、碳排放量等指標(biāo)進(jìn)行評估，繼而結(jié)合評估數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，旨在最大限度減少建筑設(shè)計(jì)對環(huán)境的影響。近年來，貴陽市積極引入大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM等數(shù)字化技術(shù)，以先進(jìn)的技術(shù)助力城市建設(shè)，提升了城市的智能化、精細(xì)化、高效化發(fā)展水平［6］。其中，BIM技術(shù)為城市建筑功能消耗、環(huán)境可持續(xù)性等方面的評估提供了有力支持。依托BIM技術(shù)開展建筑能源消耗的數(shù)字化評估，有效實(shí)現(xiàn)了對建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化調(diào)整，對節(jié)約能源、減少碳排放意義重大。另外，面對城市歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)需求，貴陽市還積極將數(shù)字化技術(shù)引入古建筑保護(hù)項(xiàng)目。例如，貴州積極推進(jìn)貴陽市古樓閣甲秀樓三維數(shù)字化保護(hù)項(xiàng)目，有效實(shí)現(xiàn)了對木結(jié)構(gòu)建筑主體的保護(hù)，助力歷史文化遺產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，不僅能提升建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率，還可提升建筑可持續(xù)性及用戶體驗(yàn)。未來，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展完善，建筑設(shè)計(jì)將進(jìn)一步趨向于數(shù)字化、個(gè)性化及可持續(xù)化，數(shù)字化技術(shù)也將繼續(xù)為建筑行業(yè)的發(fā)展添磚加瓦，助力建筑行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：本論文為2022年度貴州省教育廳貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目“鄉(xiāng)村振興背景下建筑學(xué)及城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)‘貴州民族建筑課程群’構(gòu)建與實(shí)踐教學(xué)改革研究”成果，項(xiàng)目編號：2022399；2023年度貴州省教育廳貴州省第二批省級金課“BIM（Building Information Modeling）技術(shù)虛擬仿真應(yīng)用”研究成果；2023年度教育部供需對接就業(yè)育人項(xiàng)目“南京維伍網(wǎng)絡(luò)科技有限公司定向人才培養(yǎng)培訓(xùn)項(xiàng)目”研究成果，項(xiàng)目編號：2023122092051；2023年度教育部供需對接就業(yè)育人項(xiàng)目“壹仟零壹藝網(wǎng)絡(luò)科技（北京）有限公司-貴陽人文科技學(xué)院定向人才培養(yǎng)培訓(xùn)項(xiàng)目”研究成果，項(xiàng)目編號：2023122360809

作者簡介：杜世光 （1990—） ，男，講師，研究方向：貴州民族建筑；李笑然 （1990—） ，女，講師，研究方向：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；張?jiān)?（1992—） ，男，講師，研究方向：人居環(huán)境設(shè)計(jì)。

本文引用格式：杜世光，李笑然，張?jiān)?數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究［J］.藝術(shù)科技，2024，37（17）：-.