引言
住建部在2016年组织编制的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中提出:“十三五时期,全面提高建筑业信息化水平;着力增强 BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力,促进建筑业在数字化、网络化、智能化发展方面取得突破,充分发挥信息化的引领和支撑作用,塑造建筑业新业态。”
1 数字技术影响下的建筑设计方法
建筑数字化设计,包括参数化设计、算法生成设计、建筑信息模型化(BIM)、虚拟仿真等相关设计理论与方法。随着全球数字化浪潮的席卷,建筑设计在概念构思、方案推进、成果汇报等各个阶段都越来越依赖于数字技术。
1.1 概念构思阶段
在概念构思阶段,数字技术多运用于对于特殊基地的地形分析。针对地况复杂的坡谷地段,数字技术可基于地形勘测资料对基地改造活动进行模拟与预演;针对现状遗存较多的敏感地段,数字技术可通过对基地信息的记录并借助其他软件工具实现对建筑环境现状的系统评价。
1.2 方案推进阶段
数字技术通过对建筑设计方案在流线、体块组合、基地关系和视线分析等各个方面的呈现,实现了和委托方的良好沟通,推进了方案优化的进行。不仅如此,数字技术还可以对建筑诸如能耗、采光、通风和隔音等方面的物理环境进行模拟检测,为设计的深化论证提供直观的反馈与技术依据[]。
1.3 成果汇报阶段
在向委托方汇报时,数字技术可通过对成果的直观式表达和数字演示,给人带来沉浸式体验。通过对BIM技术的利用,二维图纸可作为三维模型的副产品按要求迅捷生成,从而提高工作效率。
2 BIM技术在国内的工程设计实践
2.1 凤凰国际传媒中心
凤凰国际传媒中心是由北京市建筑设计研究院有限公司设计的,位于北京的香港著名新闻媒体凤凰卫视的总部基地。其凭借莫比乌斯环[]的创意理念,在BIM技术的本土化运用中探索出了一套针对复杂形体建筑设计的整体控制方法与技术策略。
传媒中心通过建立高质量信息数据的BIM模型[],使得建筑师不再通过二维图纸进行信息转换,而直接通过三维数字平台进行建筑创作。在此基础上,建筑师、结构师与机电工程师对于设计成果的交流与调整变得更加便利。
传媒中心所有建筑构件的最终完成效果与模型控制效果一致,以其中的外幕墙系统为例。传媒中心的幕墙折板有数十万构件,且所有构件均为各不相同的异形构件,纯靠手工加工无法完成。为解决前期设计与后期加工的衔接问题,建筑师建立了完备的外幕墙系统模型与数据库,准确反映出每个幕墙折板单元的位置与轮廓,以及和周边控制信息的衍生关系[]。这样一来,每个幕墙折板单元都具备唯一的坐标与尺寸,加工厂可根据这些数据信息对零部件进行加工。
依托于精确且饱含信息量的BIM模型,凤凰国际传媒中心成功实现了虚拟建造,完成了数字化设计与数字化加工的无缝衔接,丰富了建筑设计语言。
2.2 北京大兴国际机场
北京大兴国际机场是扎哈·哈迪德设计的,位于北京市大兴区与河北省廊坊市广阳区之间的超大型国际航空综合交通连接枢纽[]。其如展翅凤凰般的复杂造型给设计与施工带来了很大的挑战。
由于大兴机场规模巨大、施工单位众多,在委托方、设计单位与施工方的沟通中很容易出现信息不对等与信息延迟的问题。为此,大兴机场以精确的BIM模型为指导,将现场管理从以施工现场为主的策划管理转换为以建筑模型为主的施工控制。
大兴机场的预制构件比率达80%。施工方摒弃了传统的现场测量方式,直接将BIM模型中的数据导入数控加工机床,精确计算出构件的主要尺寸与安装位置,最大程度地减少了施工误差并缩短了工期,实现了数字化生产。
3 BIM技术在我国建筑行业的发展现状与应用障碍
BIM技术的出现将在建筑设计中占统治地位的二维图纸系统推向了多维整合的虚拟电子媒介,不仅打破了专业壁垒,还减少了施工误差并提高了公众参与度。但是,BIM技术的推广还存在着一定的问题。
3.1 提高了公众的参与程度
一个建筑项目往往会涉及委托方、设计单位、施工方与业主等多个参与者,其中与建筑师相对的是建筑的使用者,即设计的受众。在此基础上,新建筑在最终呈现时就不会得到公众类似于“突兀”的回馈。
3.2 建筑全生命周期的统筹管理亟需完善
在重大工程项目中,国家常常牵头并引导企业使用BIM技术[]。然而, BIM由于具备一定门槛且会带来额外支出的缘故,在设计单位与施工方的普及度并不高,一部分人会使用、一部分人不会使用的怪象由此产生,其完善的本土应用标准亟需颁布。
结语
在批量生产的前提下,BIM技术不仅可以提高产品质量,而且可以节约材料并减少误差,从而降低造价。然而就广度与深度而言,BIM技术在中国的应用[]才刚刚开始。政府与企业应当与国际接轨并提高创新能力,促进BIM技术的推广。
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