虚拟技术实现建筑梦想

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一种新型数字化平台技术或概念，它与CAD等辅助工具的本质区别在于“Information”，所有的变革都是围绕“信息”开始的。进入BIM时代以后，所有的构件都是一个完整的对象，是对真实世界的映射，真实世界中有关建筑物或者建筑物内部设备的工程信息关键技术等都可以在BIM内部展现出来。BIM带来的信息革命消除了产业链各个阶段与信息链中的隔阂。在建筑全生命周期的阶段与阶段的过渡过程中，信息都会有丢失的现象，而BIM技术的诞生可以使这个过程得到优化。BIM是贯穿于整个建筑物全生命周期的一项技术。中建国际设计顾问有限公司（以下称CCDI）作为一家建筑设计公司，把BIM视作建筑物全生命周期的平台和信息交流手段。

BIM在建筑物的建模、成本预算等中都发挥着作用。BIM的相关功能在建筑物的规划、设计阶段都会得到应用，还可以进一步延伸到施工阶段和运作阶段，而比起内陆，BIM技术在建筑物运维方面的功能在香港和台湾的业主中应用更为深入。

关注建筑，不止于建造

提到建筑信息模型，人们容易产生一个误区，那就是BIM只是在设计阶段或者施工图、施工阶段才能发挥作用，其实不然。BIM模型是贯穿整个建筑物全生命周期的——从建筑物诞生之时或规划设计的时候就可以开始使用了。在规划阶段，建筑设计师们可以应用简单而轻巧的BIM模型对建筑物进行规划、设计，对施工方案进行推敲。在设计阶段，可以根据设计的需要建立建筑物施工图信息模型。在施工阶段，模型包含的信息会越来越多。一直到施工完成以后，向业主提交的竣工图或者竣工模型里面，会包括业主需要的建筑物运维过程中所有设备的厂商信息、价格信息、维护过程等等。BIM平台结合GIS技术，还可以对复杂的地形进行场地分析。BIM不是某一特定的软件，而是一群软件的组合。其在前期设计应用阶段越来越广，反映了可视化软件的发展趋势。

例如，有这样一个施工方案，写字楼上安装形状规矩的六角形窗户。这从视觉效果上十分美观，但是室内使用效果如何呢？设计师可以用BIM模型进行内部空间方案的论证，比起CAD，使用BIM时间更为节省。平面、底面和剖面都是相互关联的，BIM的设计不再局限于“平、底、剖”等传统的设计流程和工作方法，而是会通过不同的视窗向设计师展现模型的各个部分和面向。BIM模型中包括了不同的管线设备来进行施工前虚拟的设计和协调。

从BIM模型中制作出来的图片与现场施工图非常接近；建筑物完工之后交给业主的竣工模型也优于传统的竣工图，因为它包含了建筑物里面所有的工程信息。这一点已经得到了部分业主的重视。在香港，对BIM模型的宣传语有这样一句话：花一笔钱，得到两套房子。这里的“两套房子”便是指建筑物本身与建筑物虚拟模型。虚拟的房子里面有真实建筑中所有的设备，不同的是，它通过虚拟平台进行管理。建筑物理然具备居住等实际使用价值，建筑模型则为室内设备、管线等的维护修理提供了指示图。从建筑全生命周期的角度看，建筑与设备定期的维护必不可少。根据维护计划，或者当发生了突发事件，要求维护人员能够准确、快速找到设备的定位，加以修缮。脱离开BIM模型，在复杂的物业管理系统中找准这样的点不是件容易的事。建筑虚拟模型的意义在于，它能够提供一个维护路径的指示牌，把复杂问题简单化；也能够对建筑的维护发出智能的提醒，防患于未然。一些业主根据虚拟模型制定出了建筑物维护应急预案。也有一些业主事先描绘好了对建筑空间绿色节能的构想。通过对建筑物进行跟踪、维护与数据分析，观察其与预先构想的效果是否一致。如果不一致，就为建筑下一次的改造提供了依据。

BIM的果实

施工单位在制作施工深化图的时候经常会遇到管线碰撞的问题。在BIM中最容易摘到的果实就是管线综合与碰撞检查。施工单位做施工深化图之前，用BIM技术对原有的施工进行检查，查找碰到的问题。有些业主也会利用BIM对已经建成的房屋进行管线或者机电优化设计。某酒店客房最初设计承包是2.8米，业主使用BIM技术把客房的层高提高到了3.2米。这个过程中反复的验证和修改对设计师来说是一个挑战；但是业主则获得了更想要的东西。

成本预算是BIM的一个先天优势，通过科学计算评估，优化资源配置，完成业主的任务。通过BIM模型的构建，业主、施工管理层很容易看到房屋等建筑物的建造过程，施工场地安装一个塔吊还是两个塔吊更好，哪种施工方案最节省成本或者最消耗成本，供业主推敲施工方案是否有可优化之处。BIM软件和工厂的数字化加工软件越来越好地进行通讯和信息交换，在设计图纸里面做好分工，可以直接在工厂里面的数字化平台进行加工，运到工地以后机械化安装。

如今在施工场地还有一项技术的应用——RFID（射频识别技术）。这项技术对于人们的生活并不陌生，超市里面防盗的条形码等都采用了这一技术。有些业主使用RFID或者条形码打印设备，对需要跟踪的设备贴上一个标签，对施工重要设备从生产、运输、现场堆放、施工乃至安装整个过程进行跟踪，RFID现场扫描就可以得到一个记录设备真实状态的过程模型。用这种方法得到的模型，通过与BIM模型与施工勘测图进行对照，业主便能够知道施工的真正进度了。

有关学者称，使用建筑虚拟模型是在物联网时代到来之前的不错的选择。BIM的概念，相当于把真实世界的建筑与设备搬到电脑中，运用信息技术进行统一的管理。在台湾的医院里，运用BIM技术统计病床的使用率，从而为病床数量的调整与医院结构的改建提供数据依据。还有一些业主运用BIM技术模拟房屋发生了火灾之后，设计方案中预留的通道是否可以通行，消防排烟是否能够满足实际需要。

BIM的出世大大改变了建筑业分工合作的模式。运用BIM模型组织现场协调会，设计方与业主加强沟通和交流，就能够达到控制现场的效果。对于建筑的设计与施工，业主和设计师都想在其中融合进自己的理念与想法，施工方则受到各种客观因素的制约而产生现场变更。一般而言，施工方对现场的控制能力更强，“实践”是“理论”的下一个环节，似乎前者拥有更多的话语权。应用BIM模型，设计师有更多的机会在正式施工之前发现设计中存在的错漏碰缺，从而事先加以调整。这样，既能够比较妥善地把设计方案交与施工方，又能够通过模型在现场与业主、施工方一同交流，朝着业主、设计方与施工方握手言和的美好愿景又迈进了一步。施工企业如今会这么对业主说：“我帮你来完成这个项目，然后交给你一个管理BIM模型。”越来越多的业主意识到BIM对他的重要意义。BIM开始引领这个行业，使施工方、设计方在项目的整个建设和维护过程中相互配合，共同努力。

虚拟技术实现建筑梦想

水立方是CCDI最早运用BIM的项目之一。“这个项目具有特别复杂的泡泡墙的结构，如果没有BIM专业团队的协助，我们可能不会看到现在的水立方。”有关负责人这样说，“通过水立方的项目，CCDI知道了运用三维工具进行设计是非常强大的平台。”成功的经验更加激励CCDI开展在BIM领域的探索。BIM中很容易进行空间效果的推敲，其快速性和及时性是CAD等设计工具无法比拟的。中建国际设计顾问有限公司总部信息中心经理过俊曾经表示，在水立方项目里面，曾经有过一个数据库，在项目里面能够把所有项目的材料信息全部抽取出来，也试图用图块，甚至包括CAD关联都已经深入研究过了，但是觉得研究进行得非常困难。“这是工具上的不足，使得没有办法使这件事情更进一步。于是我们离开了CAD平台，在BIM平台上开始做一些更高端的事情。”他说。

有人提到，BIM在住宅中的应用价值或者投资回报率不是很高。实不尽然。住宅建筑业主在规划之初，会琢磨住宅的适用人群是怎样的收入水准，消费心理是怎样的，建筑面积和户型设置如何搭配比较合算，等等。在CAD工具下，需要使用Photoshop和Excel表格反复计算，效率偏低。BIM可以做到自动统计，针对每一次市场上的调整与波动，都会输出新的工程量的统计数据。“我能够很快知道这套房产卖出多少钱，不仅如此，我还知道建造它花了多少钱。基本计算出这样的投入-产出循环周期需要3天时间。原来则需要等1个月左右。”业主这样说到。

“虚拟实现梦想”——CCDI是这样评价BIM的。BIM的出现，为建筑设计燃起了闪亮的火花。2009年，CCDI以其在天津国际邮轮母港项目中的出色表现，在由中国建筑学会和欧特克公司共同主办的BIM建筑设计大赛中，荣膺“BIM最佳建筑设计”一等奖，此项目的设计灵感来自于水上丝绸，建筑屋面造型诠释“海边起舞的丝绸”，造型流畅自由。此外，杭州奥体中心体育场的荷花花瓣数的参数化设计，优雅的莲花花瓣造型背后是大量的声学分析、性能分析与结构分析，以及减少碰撞的检查。世博会国家电力馆的网格结构等也尽展风采，在BIM模型中运用日照分析，对建筑物形体的遮挡进行了调整。对外墙辐射进行了模拟分析，对光环境进行模拟，使用BIM技术对节能进行物理分析。方案确定之后，在BIM中制作施工图，通过工程量统计、三维管线分析与综合以及结构的优化，进而延伸到施工过程模拟，对施工的重要节点进行指导安装。

如今，越来越多的业主开始关注建筑的绿色、节能与低碳，利用BIM模型在设计阶段对建筑物进行性能分析，而且这个过程开始得越早越好。在设计前期运用BIM模型对建筑物的整体形态、空间分布、材料选用等进行物理性能分析，这会让我们逐渐告别以视觉美观为主导的建筑设计时代，迎来一个绿色节能的建筑新时代。BIM会给建筑业和人们的生活带来怎样的变革，让我们把这个问题留给并不遥远的未来。