當(dāng)前,有關(guān)建筑設(shè)計(jì)信息化的各種概念及術(shù)語(yǔ)已日趨普及,同時(shí)各地不斷涌現(xiàn)出一些造型獨(dú)特的地標(biāo)性建筑,這一切似乎預(yù)示著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)即將迎來(lái)一場(chǎng)技術(shù)變革。建筑設(shè)計(jì)信息化的具體內(nèi)容是什么,主流技術(shù)正朝著什么方向發(fā)展?新技術(shù)是否意味著更多的“奇形怪狀”的建筑作品,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院所應(yīng)何去何從?要回答這一系列的問(wèn)題,我們不妨先從協(xié)同設(shè)計(jì)及BIM技術(shù)兩方面談起。
1 協(xié)同設(shè)計(jì)與BIM技術(shù)的融合
盡管協(xié)同設(shè)計(jì)的理念已經(jīng)深入到建筑師和工程師的腦海中了,然而對(duì)于協(xié)同設(shè)計(jì)的涵義及內(nèi)容,以及它的未來(lái)發(fā)展,人們的認(rèn)識(shí)卻并不統(tǒng)一。
目前我們所說(shuō)的協(xié)同設(shè)計(jì),很大程度上是指基于網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計(jì)溝通交流手段,以及設(shè)計(jì)流程的組織管理形式。包括:通過(guò)CAD文件之間的外部參照,使得工種之間的數(shù)據(jù)得到可視化共享;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)消息、視頻會(huì)議等手段,使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員之間可以跨越部門、地域甚至國(guó)界進(jìn)行成果交流、開(kāi)展方案評(píng)審或討論設(shè)計(jì)變更;通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù),使設(shè)計(jì)者能夠獲得統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理軟件的輔助,使項(xiàng)目組成員以特定角色登錄,可以保證成果的實(shí)時(shí)性及唯一性,并實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計(jì)流程管理;針對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)的特殊性,甚至開(kāi)發(fā)出了基于CAD平臺(tái)的協(xié)同工作軟件等等。
而BIM(建筑信息化模型)的出現(xiàn),則從另一角度帶來(lái)了設(shè)計(jì)方法的革命,其變化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:從二維(以下簡(jiǎn)稱2D)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維(以下簡(jiǎn)稱3D)設(shè)計(jì);從線條繪圖轉(zhuǎn)向構(gòu)件布置;從單純幾何表現(xiàn)轉(zhuǎn)向全信息模型集成;從各工種單獨(dú)完成項(xiàng)目轉(zhuǎn)向各工種協(xié)同完成項(xiàng)目;從離散的分步設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于同一模型的全過(guò)程整體設(shè)計(jì);從單一設(shè)計(jì)交付轉(zhuǎn)向建筑全生命周期支持。
BIM帶來(lái)的是激動(dòng)人心的技術(shù)沖擊,而更加值得注意的是BIM技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)將成為互相依賴、密不可分的整體。協(xié)同是BIM的核心概念,同一構(gòu)件元素,只需輸入一次,各工種共享元素?cái)?shù)據(jù)并于不同的專業(yè)角度操作該構(gòu)件元素。從這個(gè)意義上說(shuō),協(xié)同已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的文件參照。可以說(shuō)BIM技術(shù)將為未來(lái)協(xié)同設(shè)計(jì)提供底層支撐,大幅提升協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。BIM帶來(lái)的不僅是技術(shù),也將是新的工作流及新的行業(yè)慣例。
因此,未來(lái)的協(xié)同設(shè)計(jì),將不再是單純意義上的設(shè)計(jì)交流、組織及管理手段,它將與BIM融合,成為設(shè)計(jì)手段本身的一部分。借助于BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì),協(xié)同的范疇也將從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期,需要設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等各方的集體參與,因此具備了更廣泛的意義,從而帶來(lái)綜合效率的大幅提升。
然而,普遍接受的BIM新理念并未普及到實(shí)踐之中,這使得我們感覺(jué)有責(zé)任去正視和思考BIM設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)與不足。從理念到實(shí)踐經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程是必然的,并且多種現(xiàn)象表明該過(guò)程在中國(guó)可能要更長(zhǎng)一些,但是這不應(yīng)是我們回避問(wèn)題的理由。
2 從二維設(shè)計(jì)到三維BIM設(shè)計(jì)
當(dāng)前, 2D圖紙是我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)最終交付的設(shè)計(jì)成果,這是目前的行業(yè)慣例。因此,生產(chǎn)流程的組織與管理均圍繞著2D圖紙的形成來(lái)進(jìn)行(客觀地說(shuō),這是阻礙BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因)。
除了日益復(fù)雜的建筑功能要求之外,人類在建筑創(chuàng)作過(guò)程中,對(duì)于美感的追求實(shí)際上永遠(yuǎn)是第一位的。盡管最能激發(fā)想象力的復(fù)雜曲面被認(rèn)為是一種“高技術(shù)”和“后現(xiàn)代”的設(shè)計(jì)手法,實(shí)際上甚至遠(yuǎn)在計(jì)算機(jī)沒(méi)有出現(xiàn),數(shù)學(xué)也很初級(jí)的古代,人類就開(kāi)始了對(duì)于曲面美的探索,并用于一些著名建筑之中。因此,擁有了現(xiàn)代技術(shù)的設(shè)計(jì)師們,自然更加渴望駕馭復(fù)雜多變,更富美感的自由曲面。然而,令2D設(shè)計(jì)技術(shù)汗顏的是,它甚至連這類建筑最基本的幾何形態(tài)也無(wú)法表達(dá)。在這種情況下, 3D設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生了。
3D設(shè)計(jì)能夠精確表達(dá)建筑的幾何特征,相對(duì)于2D繪圖, 3D設(shè)計(jì)不存在幾何表達(dá)障礙.對(duì)任意復(fù)雜的建筑造型均能準(zhǔn)確表現(xiàn)。在評(píng)選出的“北京當(dāng)代十大建筑”中,首都機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓、國(guó)家大劇院、國(guó)家游泳中心等著名建筑名列前茅,這些建筑的共同特點(diǎn)是無(wú)法完全由2D圖形進(jìn)行表達(dá),這也預(yù)示著3D將成為高端設(shè)計(jì)領(lǐng)域的必由之路。
盡管3D是BIM設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),但不是其全部。通過(guò)進(jìn)一步將非幾何信息集成到3D構(gòu)件中,如材料特征、物理特征、力學(xué)參數(shù)、設(shè)計(jì)屬性、價(jià)格參數(shù)、廠商信息等,使得建筑構(gòu)件成為智能實(shí)體, 3D模型升級(jí)為BIM模型。BIM模型可以通過(guò)圖形運(yùn)算并考慮專業(yè)出圖規(guī)則自動(dòng)獲得2D圖紙,并可以提取出其它的文檔,如工程量統(tǒng)計(jì)表等,還可以將模型用于建筑能耗分析、日照分析、結(jié)構(gòu)分析、照明分析、聲學(xué)分析、客流物流分析等諸多方面。
由美國(guó)Gensler設(shè)計(jì)的預(yù)計(jì)2014年完工的632m高的上海中心,采用了BIM技術(shù),其特點(diǎn)是自方案初期就綜合各工種協(xié)同創(chuàng)作,特別是建筑造型與結(jié)構(gòu)方案選擇的協(xié)調(diào)統(tǒng)一成為了設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)。由于該結(jié)構(gòu)高達(dá)632 m,風(fēng)荷載的影響是結(jié)構(gòu)師要考慮的重要因素。因此在考慮建筑外部造型的同時(shí),必須慎重優(yōu)化結(jié)構(gòu)體征,降低風(fēng)荷載的作用。
