BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的適應(yīng)性應(yīng)用

高 崧 李衛(wèi)東

(1.同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院，浙江 嘉興 314000；2.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院BIM研究中心，上海 200120)

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的適應(yīng)性應(yīng)用

高 崧1李衛(wèi)東2

(1.同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院，浙江 嘉興 314000；2.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院BIM研究中心，上海 200120)

通過比較BIM技術(shù)與草圖、AutoCAD和Sketchup在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思階段的特性，并以Schon的研究理論為框架將建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)思過程理性地分解成三個(gè)典型行為，同時(shí)與BIM技術(shù)公認(rèn)在建筑設(shè)計(jì)初期階段的應(yīng)用點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)和分析，指出BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的不足，最后提出了適應(yīng)性應(yīng)用BIM技術(shù)的解決方案和研究展望。

BIM技術(shù)，建筑構(gòu)思，建筑設(shè)計(jì)方法

BIM技術(shù)是我國近年來建筑行業(yè)出現(xiàn)的一項(xiàng)新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)，它曾被預(yù)言將替代AutoCAD在建筑行業(yè)中的地位，將在建筑業(yè)掀起第二次CAD革新的浪潮，然而經(jīng)過幾年的推廣和應(yīng)用，BIM技術(shù)似乎并沒有像預(yù)想的那樣在建筑業(yè)引起實(shí)質(zhì)性的變革。其中的原因有很多，本文通過分解建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程，分析BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思階段所起的作用中有哪些不足，希望能對(duì)BIM技術(shù)今后的應(yīng)用和發(fā)展有一定的借鑒作用。

1 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思階段應(yīng)用文獻(xiàn)綜述

BIM技術(shù)這個(gè)概念最早是由美國卡耐基麥隆大學(xué)的查克·伊士曼博士于1975年提出，正式命名和推廣是由Autodesk公司于2002年開始的(張路薇,關(guān)瑞明2016)。BIM被認(rèn)為是一項(xiàng)覆蓋建筑項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營階段的全壽命周期的技術(shù)(歐陽東2013)?？墒窃诮鼛啄闎IM的實(shí)踐應(yīng)用過程中，人們對(duì)于BIM技術(shù)的預(yù)想和期望遠(yuǎn)不如早期那么高漲。BIM技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)在建筑項(xiàng)目的各個(gè)階段并沒有得到充分的發(fā)揮(修龍2013,張東升2016)。尤其在建筑設(shè)計(jì)階段，張東升(2016)指出在中國90%以上BIM項(xiàng)目是“后BIM”，即傳統(tǒng)的二維圖紙完成后再進(jìn)行三維建模?？芍苯舆M(jìn)行三維設(shè)計(jì)的BIM技術(shù)不能應(yīng)用在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。張東升(2016)認(rèn)為主要有兩個(gè)原因：一是設(shè)計(jì)時(shí)間不夠，二是設(shè)計(jì)費(fèi)用偏低。這兩個(gè)原因的確是現(xiàn)實(shí)的問題，然而實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的各種軟件在建筑設(shè)計(jì)過程中，尤其在設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的應(yīng)用有哪些不足。在具體的討論之間，我們有必要來了解一下BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程的普遍公認(rèn)的應(yīng)用點(diǎn)。BIM在建筑設(shè)計(jì)初期階段的主要作用被認(rèn)為是可視化設(shè)計(jì)(秦軍2011,歐陽東2013,王滋,楊玉磊et al.2016)；直接進(jìn)行三維/虛擬建筑的設(shè)計(jì)(趙昂2006,張東升2016)；能有更多的時(shí)間搞設(shè)計(jì)構(gòu)思，只需很少時(shí)間就能完成施工圖(李建成,衛(wèi)兆驥et al.2007)；在空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用(黃淵泂2016)；場(chǎng)地分析(王滋,楊玉磊et al.2016)；模擬(秦軍2011)；優(yōu)化(秦軍2011)；應(yīng)對(duì)造型復(fù)雜的建筑(秦軍2011,黃淵泂2016)；場(chǎng)地、形態(tài)、空間、構(gòu)造之間相互關(guān)系的推敲(傅筱2013)。這些應(yīng)用點(diǎn)從不同方面闡述了BIM技術(shù)可以輔助建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思的特性，然而這些應(yīng)用點(diǎn)是否真正能幫助建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思，首先我們要了解建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思的實(shí)質(zhì)到底是什么。

2 建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程具體分解和BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)的對(duì)應(yīng)

Schon(1985)研究了一個(gè)建筑學(xué)的老師借助草圖如何幫助學(xué)生擺脫設(shè)計(jì)的困境的過程之后，得出了建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程的設(shè)計(jì)行為分解模式，一共有三個(gè)設(shè)計(jì)行為組成：策劃；行動(dòng)；反思。正如圖1所示，在設(shè)計(jì)的構(gòu)思過程中這三種行為在經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的支持下循環(huán)進(jìn)行：圖像的信息支持策劃的行為出現(xiàn)，而測(cè)試的信息支持反思的行為。如果需要設(shè)計(jì)構(gòu)思過程能順利的進(jìn)行，則這三種設(shè)計(jì)行為需要不斷地循環(huán)進(jìn)行。

通過對(duì)于上述各項(xiàng)BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)的分析，我們可以找出它們和Schon的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思行為的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1)可視化對(duì)應(yīng)支持策劃行為的圖像信息。

2)直接進(jìn)行三維/虛擬建筑的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)支持策劃行為的圖像信息和行動(dòng)行為。

3)能有更多的時(shí)間搞設(shè)計(jì)構(gòu)思，只需很少時(shí)間就能完成施工圖對(duì)應(yīng)Schon的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思行為的整個(gè)過程。

4)在空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對(duì)應(yīng)支持策劃行為的圖像信息和行動(dòng)行為。

5)場(chǎng)地分析對(duì)應(yīng)Schon的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思行為的整個(gè)過程。

6)模擬對(duì)應(yīng)行動(dòng)行為。

7)優(yōu)化對(duì)應(yīng)反思行為。

8)應(yīng)對(duì)造型復(fù)雜的建筑對(duì)應(yīng)Schon的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思行為的整個(gè)過程。

9)場(chǎng)地、形態(tài)、空間、構(gòu)造之間相互關(guān)系的推敲對(duì)應(yīng)Schon的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思行為的整個(gè)過程。

這些應(yīng)用點(diǎn)看似與Schon的建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程能很好的對(duì)應(yīng)，但是要讓建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程順利的進(jìn)行，就是要不斷地循環(huán)，“即時(shí)性”是前提保障。然而在使用各種支持BIM技術(shù)的軟件，如Revit,ArchiCAD中，構(gòu)件信息的高度復(fù)雜性和系統(tǒng)性抑制了即時(shí)性，使得進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思各種行為的時(shí)間變慢，不連續(xù)，從而打斷設(shè)計(jì)者的思路。草圖雖然比較粗疏，但是草圖這種即時(shí)的反饋特性能使設(shè)計(jì)行為的循環(huán)連續(xù)，因此能支持設(shè)計(jì)者構(gòu)思設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。而且草圖的這種模糊性恰好在一定程度上能激發(fā)建筑設(shè)計(jì)師發(fā)散性思維，因此草圖的這些特性是使用精確的BIM技術(shù)無法達(dá)到的。

3 BIM技術(shù)和“AutoCAD+Sketchup”組合在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的比較

BIM技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)候，有人認(rèn)為它可以像AutoCAD那樣給建筑行業(yè)帶來一場(chǎng)變革，甚至可以替代AutoCAD在建筑業(yè)的地位。然而經(jīng)過十幾年的發(fā)展，BIM技術(shù)似乎并沒有替代AutoCAD，尤其在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中AutoCAD+Sketchup計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)似乎仍然占著統(tǒng)治地位。我們需要來比較一下BIM技術(shù)和“AutoCAD+Sketchup”組合在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的特點(diǎn)。圖2是研究者用來說明BIM技術(shù)和二維CAD的所需時(shí)間和設(shè)計(jì)過程對(duì)應(yīng)的不同之處。BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)的初始階段需要投入大量的人力和時(shí)間進(jìn)行建模，而二維CAD則所需時(shí)間和人力較少。在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思階段需要快速的思維，在策劃、行為和反思之間進(jìn)行快速循環(huán)進(jìn)行，在這一點(diǎn)上二維CAD符合建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思階段的需求，高效和迅速是二維CAD的特點(diǎn)。BIM技術(shù)則顯示出了它的不足之處。一般用AutoCAD做完平面之后會(huì)把平面導(dǎo)入Sketchup進(jìn)行三維建模，Sketchup的快速建模特性又一次在建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)思階段顯示出其強(qiáng)大的功效。雖然BIM技術(shù)有概念體量的功能(楊遠(yuǎn)豐,莫穎媚2014)，但是Sketchup的易修改性，是高精度和高邏輯性的BIM技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。

4 在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中的適應(yīng)性應(yīng)用BIM技術(shù)

在論述了BIM技術(shù)的特性，它與草圖，二維CAD，Sketchup的比較,以及了解了建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思的實(shí)質(zhì)之后，我們需要理性地看待BIM技術(shù)，并適應(yīng)性地將BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思的過程之中。首先，草圖仍然是建筑設(shè)計(jì)有利的工具，在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思階段，需要將草圖和BIM技術(shù)聯(lián)合使用，平面功能、流線的設(shè)計(jì)、平面的形態(tài)、三維造型等可以先借助草圖，結(jié)論明晰之后再用BIM技術(shù)加以深化。其次，在形體的推敲方面，BIM技術(shù)可以和Rihno，Sketchup相結(jié)合，在Rihno或者Sketchup中推敲完形體以后再導(dǎo)入BIM的軟件中，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。再次，BIM技術(shù)的可視化、空間設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在設(shè)計(jì)構(gòu)思的后期，即推敲建筑細(xì)部和空間的過程中。最后，BIM技術(shù)由于其復(fù)雜性、精確性和系統(tǒng)性的特性，建模需要大量的時(shí)間和人力，因此建立一個(gè)團(tuán)隊(duì)是必要的，這樣建筑設(shè)計(jì)師可以有更多的時(shí)間在設(shè)計(jì)構(gòu)思上。當(dāng)然一些小型的建筑，以個(gè)人的力量從設(shè)計(jì)的開始結(jié)合草圖就使用BIM技術(shù)也是可行的。同時(shí)對(duì)于BIM技術(shù)本身，可以將一些命令和操作簡(jiǎn)化，如模塊化使用BIM的各項(xiàng)命令，使得建模過程縮短，天正目前正在做這方面的嘗試。

建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程有其特有的特性和規(guī)律，BIM技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上幫助建筑師解決了設(shè)計(jì)后期繁瑣的制圖和計(jì)算問題，但是如何適應(yīng)性地應(yīng)用BIM技術(shù)，使得設(shè)計(jì)的過程符合建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思的特性，從而更好地為建筑設(shè)計(jì)師服務(wù)，是我們需要繼續(xù)研究的課題。

[1] Schon,D.A.The Design Studio:an exploration of its traditions and potentials[M].London,RIBA Publications Ltd,1985.

[2] 傅 筱.一種對(duì)相互關(guān)系的推敲BIM作為建筑構(gòu)思和深化的設(shè)計(jì)工具[J].時(shí)代建筑,2013(2):16-18.

[3] 黃淵泂.BIM技術(shù)促進(jìn)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2016(3):44-46.

[4] 李建成,衛(wèi)兆驥，王 詁.數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)概論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[5] 歐陽東.BIM技術(shù)——第二次建筑設(shè)計(jì)革命[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2013.

[6] 秦 軍.建筑設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用[J].建筑技藝,2011(Z1):87.

[7] 王 滋,楊玉磊,郭 瑤.BIM技術(shù)框架下建筑設(shè)計(jì)策略探討[J].建材與裝飾,2016(51):73-74.

[8] 修 龍.BIM建筑設(shè)計(jì)與施工的又一次革命性挑戰(zhàn)[J].施工技術(shù),2013,42(11):8-10.

[9] 楊遠(yuǎn)豐，莫穎媚.多種BIM軟件在建筑設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用[J].南方建筑,2014(4):57-58.

[10] 張東升.BIM在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用——設(shè)計(jì)階段的BIM等級(jí)分析[J].建筑技藝,2016(6):35-37.

[11] 張路薇,關(guān)瑞明.BIM技術(shù)發(fā)展及其建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].華中建筑,2016(11):66-67.

[12] 趙 昂.BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探[D].重慶:重慶大學(xué),2006.

AdaptiveapplicationsofBIMtechnologyindesignconceptionstage

GaoSong1LiWeidong2

(1.TongjiZhejiangCollege,Jiaxing314000,China;2.ShanghaiXiandaiArchitectureEngineering&ConsultingCo.,Ltd,BIMDesignandResearchCenter,Shanghai200120,China)

Through comparing the characteristics of BIM technology, AutoCAD, Sketchup applied in the design conception stage, and according to Schon’s theory dividing the design conception process into three activities, meanwhile parallelizing and analyzing application zones of BIM technology applied in the design conception stage, this paper aims to point out the insufficiencies of BIM technology applied in the design conception stage, and finally, the adaptive applications of BIM technology solutions and research prospects are presented.

BIM technology, design conception, design method

TU712

A

1009-6825(2017)26-0005-03

2017-07-03

高 崧(1976- )，女，博士，講師；李衛(wèi)東(1970- )，男，碩士，高級(jí)工程師