建筑信息模型引领可持续设计

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如今，各种现代化的建筑虽然给人们的生产生活带来了舒适和便利，但同时，其对环境产生的影响也备受关注。以美国为例，商用和住宅建筑正在消耗近40％的总能源，70％的电力，40％的原材料和12％的淡水，同时排放出30％的温室气体，并产生1.36亿吨重的施工和拆毁废料。

如何在确保建筑设计品质可靠的同时，尽可能减少对环境的影响，问题的根源得落在最初的设计环节。事实上，基于三维设计工具的可持续设计理念和利用建筑信息模型(BIM)的设计方法，建筑设计的整个过程可以变得完全可视化，各种设计方案可以事先模拟，各种效果细节可以实际分析，建筑的成本消耗可在初始的设计环节降到最低。这正是建筑设计行业当前的发展趋势。

工程设计走入数字化

在数据化浪潮的带动下，如今的建筑师和工程师正在使用各种软件工具来设计建筑，这些工具所提供的功能远远优于传统的设计工具。借助这些工具，建筑师和工程师可轻松获得材料特性、能源性能、照明质量、场地干扰、新施工项目和翻新项目之间的假设比较等信息。这种建筑设计方法与使用传统CAD软件存在巨大差别，因此，行业为它起了一个新名称：建筑信息模型(即BIM，Building Infor-mationModeling)。

建筑信息模型(BIM)使建筑师们抛弃了传统的二维图纸，不再受限于如何用传统的二维施工图来表达一个空间的三维复杂形态，从而拓展了建筑师对建筑形态探索的可实施性，自由形态不再是电脑屏幕上的乌托邦想象。换句话说，BIM让建筑设计从二维走向了三维，并走向了数字化建造，这是建筑设计方法的一次重大转型。

尤其，对于一些特殊的、复杂的工程来说，用二维形式是表达不清楚的。例如大家熟悉的2008年奥运会主体育场“鸟巢”，其外壳的巢型钢不是直的，而是曲线的，如果用二维图表达就非常困难。而使用基于建筑信息模型(BIM)的软件系统，就可以直观地看到“鸟巢”的三维模型，甚至可以使用这个模型通过计算机直接加工那些异型钢构件而实现无纸化建造。基于BIM的三维模型不同于通常效果图的所谓三维模型，而是包含了材料信息、工艺设备信息、进度及成本信息等，它是一个完整的建筑信息。

BIM(建筑信息模型)是一种新的建筑设计、施工和管理方法，强调“绿色”。其主要特点是可以持续、即时地提供高质量、一致的和可靠的项目设计规模、流程和成本信息。借助三维设计工具，在工程开工前，建筑设计师、土木工程师、设备工程师、施工方及业主等各相关方可以共享一个三维数字模型，清楚地看到接近现实的实图效果，并实现动态信息共享。

支持BIM的技术有很多，欧特克的Revit就是专为BIM而开发的软件和解决方式。Revit是基于参数化的建筑模型技术，使用关系数据库和行为模型来动态地捕捉和表现建筑信息。就像电子表格是专门用来处理数据的工具一样，基于参数化建筑建模技术的软件是一款专门用来设计建筑的工具。和电子表格相同，参数化建筑建模器中的任意一处变更都将即时反映到所有位置，模型将自动全面更新，无需用户干预。

可视化、可模拟、可分析

在过去的时代，建筑设计师一般都使用实地、真实大小的模型(即实际构建的项目)来设计和建造他们的项目。进入二十一世纪的数字化时代，那些曾用来建造圣彼得大教堂和巴黎圣母院等建筑杰作的流程已演变成今天所熟知的设计和施工流程，建筑师从施工流程中脱离，使用二维工程图来表示和记录他们的设计。

BIM则是推动建筑师和工程师成为“数字化”建筑大师的关键所在。通过BIM应用，设计师可以在设计过程中，在把设计成果转化成高成本的砖块和灰泥(或者更多的是金属立筋和石膏板)之前，实时地分析建筑材料、建筑结构和建筑性能。同时，这种模型还可以高效地提供精确、可靠、完全关联的传统图档集。

换句话说，BIM使得整个设计过程变得可视化、可分析、可模拟，这往往是可持续设计成功的关键。欧特克的Revit BIM解决方案就是其中的典型。其BIM模型可以结合使用能源分析、采光分析等软件工具，从而量化绿色设计，而且三维可视化和漫游可以让设计团队和客户清晰观看更加环保的设计。因此，一些设计专业人士认为BIM可以帮助他们更加游刃有余地控制整个建筑项目，更重要的是，可以直观形象地把设计理念传递给客户，大大改进了与客户的沟通效果。

在二维图纸时代，各个设备专业的管道综合是一个繁琐费时的工作，做的不好甚至经常引起施工中的反复变更。而BIM将整个设计整合到一个共享的建筑信息模型中，结构与设备、设备与设备间的冲突会直观地显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，且能准确查看可能存在问题的地方，并及时调整自己的设计，从而可以避免施工中的浪费。事实上，建筑信息模型使建筑、结构、给排水、空调、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。

由于设计工作便得可视化、可模拟，建筑信息模型就使得设计修改比传统方式更加容易。在实际的设计过程中，如果对项目其中的任何一个环节实施修改，由此产生的连带改动需要往往是“牵一发而动全身”，在以往，这些连带改动需要常常由于涉及不同的部门人员而无法及时跟进，从而导致最终错误的发生。

在BIM的设计环境中，任何直接的、间接的改动会在整个项目中自动协调，各个视图中的平、立、剖面图自动修改。建筑信息模型提供的自动协调更改功能可消除协调错误，提高工作整体质量，使得设计团队创建关键项目交付文件(可视化文档和管理机构审批文档)省时省力，再也不会出现平、立、剖面不一致之类的错误。

2008年北京奥运会的“奥运村空间规划及物资管理信息系统”即采用了以BIM建筑信息模型为基础的数据信息管理。设计师将奥运村空间规划及设施以三维图形方式处理并创建BIM建筑信息模型数据，在完成奥运村空间规划的同时，就自动产生与奥运村三维图形对应的奥运村物资、设施数据库，这确保了奥运村的资产管理、物流服务直观、准确、高效。该信息管理系统以BIM为基础，同时配合专业的协同作业软件，使得奥运村的空间规划、物流服务可以实现在线设计与管理。

可持续设计的“成本”

当建筑师的设计工作从二维转化到三维环境，当整个设计过程变得可视化、可模拟、可分析的时候，很多设计错误可以提前发现并改正，很多设计想法可以提前试行并决断，很多材料成本可以提前分析并采纳，无形中，BIM给最终的设计成果减少很多了人力、物力和财力成本。

在建筑行业里，很多人把BIM带来的这些变化与可持续设计联系起来。所谓可持续设计，就是将可持续发展的思想纳入到设计领域。这一理念要求在设计的开发阶段就能够预测设计的性能、比较不同的方案、预期对环境的影响、模拟实施过程等，避免对环境和资源的破坏和浪费，进而确保日后的绿色资源开发、清洁生产、生态环境的不断改善和优化，最终实现人口、资源和环境的相互协调和促进。目前，可持续设计理念已经开始深入并应用到当今的建筑、城市规划、生产和工业制造等几乎所有的设计领域。

拿欧特克的Revft BIM解决方案来说，该参数化建筑建模解决方案是用一个包含关联信息的综合数据库来表示建筑，它不是以图形来描述设计，而是在项目设计推进过程中捕捉支持设计分析所需的大量数据。

因此，设计人员可以利用一个模型同时开发并分析多个设计备选方案(绿色或非绿色)，设计选项可以根据可视化、量化和假设分析需要选择开启或关闭，还可以长时间保存(甚至可以持续到设计流程的后期)，并在制定关键设计决策时融入、放弃或归档。

比如说，用户可以从模型中直接获得建筑组件明细表，从而确定材料重复使用或回收利用的比例。还有全面的能耗和生命周期成本计算功能，从而方便建筑的评估和优化。他们还可以在模型中分析和跟踪各种可持续性设计选项。由此，设计人员可以使用可视化方法来说服持怀疑态度的客户，向其证明绿色设计不仅美观而且性能更高。

还有，当用户需要用更详细的图纸来跟踪表达一个开放式办公室方案中的采光信息和视图，从而确保图档满足法规和环保要求时，Revft参数化建筑建模解决方案里的日光设计分析可以解决问题。否则，设计人员需要把该项分析工作外包给另外的专业采光分析公司来做，额外的成本开销不言而喻。