BIM 技术在长效住宅设计运维中的应用研究

高 镝

(北京工业大学，北京 100124)

1 概述

1.1 我国的长效住宅

在我国，城市人口密度高，住宅面积小且使用寿命较短，居住条件也相对较差。随着人们对居住水平认识的不断提高，消费者已经逐渐从对“大房子”的追求转变为对“好房子”的追求。新的居住价值观造成了居住需求的转变，住宅的空间形式也随之发生着变化。然而传统的住宅在空间多样性上的欠缺以及在住宅建设中很少考虑住宅全寿命周期的更新和改造等问题一直没有得到解决，可改造性能差也使得住宅居住品质不能得以长期维持，既浪费了大量的资源，也是社会财富的巨大损失。

因此大力发展长效住宅逐渐成为在弥补住宅个性化缺失的同时节约社会资源，提升住宅使用价值的重要解决手段。开放住宅是长效住宅的基础，其对住宅全生命周期运行状况的关注及以人为本的设计初衷为住宅建设指明了方向。目前我国已经开始了对开放住宅的研究，并建成了一些实验性项目，典型案例如北京雅世合金公寓等。但同日本、荷兰等国相比还存在着明显的差距，其中不仅包括部件的标准化生产等硬性的技术能力，相关的政策支持和配套措施也是不容忽视的重要一环。只有当产业与政策相互配合，我国的长效住宅建设才能得到长久稳定的发展。

1.2 我国的长效住宅设计体系和其面临的困境

我国的长效住宅设计体系大体可以分为三个层面:工程层面、设计层面、使用层面。三者共同构成了开放住宅的全生命周期。

1)工程层面包含项目开发商、建筑设计师和住宅用户，三者共同决定了长效住宅的使用性质和设计方向，其核心应是住户的使用需求。然而由于缺少现实有效的供开发商、建筑师及用户之间交流的平台，用户参与程度同理想状态相去甚远。

2)设计层面包含支撑体设计、填充体设计及内装修部品设计。在支撑体与填充体相继实现后，部品设计已经悄然成为影响开放住宅使用的关键。然而由于缺少相关改造经验与建筑信息，用户在填充体改造过程中容易对支撑体部分造成一定程度的破坏且改造方案在施工前没有有效的技术手段来表达和验证，填充体的改造往往留有遗憾，甚至产生不可协调的困难从而重新施工，造成不必要的建材浪费。

3)使用层面包含填充体变更、部品更换以及社区维护管理。填充体与装修部品相对使用年限较短且容易更换。由于部品类型与数量繁多，需要对其信息进行统一的记录与管理方便日后查阅。对于开发商来说，开放住宅的后期维护同样需要完整详细的建筑信息。因此建筑信息整合是长效住宅维持高效运转与资源节约的关键所在，需要一种高效的技术手段完成以上工作。

2 BIM技术为长效住宅带来改变

由于以上问题的存在，我国的长效住宅在其核心环节——长效性及开放性的体现上存在着很大的欠缺。而随着BIM技术的出现和不断完善，则为我们带来了相应的解决方案。

BIM技术作为建筑业信息化的最新解决方案已经在世界范围内得到了一定程度的实践和验证，其对建筑物在全生命周期中建筑信息的关注及其具备直观性、协作性的工作方法都相比于传统的建筑设计手段有了飞跃性的提升。下面对BIM技术在长效住宅设计使用过程中可能发挥决定性因素的部分展开探讨。

2.1 开放性带来的沟通平台

长效住宅的核心环节是工程层面中的三者之间实现完整、实时的沟通与互动。住宅用户将对填充体的个性化的使用需求反映给建筑师和开发商，三者共同决定住宅未来的设计走向，同时避免沟通不畅造成的日后拆改。而我国目前对住宅用户提供的参与平台更多时候显得“有名无实”，有些“菜单”式的装修选项其实质也是以增加卖点为目的的。因此我们需要找到一种住户参与设计的方法，真正建立起联系三者之间参与沟通的桥梁，以便充分体现长效住宅的开放性特点。

BIM技术的出现，打破了建筑行业间传统的以图纸为媒介的低效交流模式。开放性的信息模型让不同环节的参与者之间可以有效、无损的浏览设计过程中的建筑信息。这种即时、直观、低成本的沟通模式不仅节约了资源，更让住宅用户也可以依据获得的部分建筑信息与设计团队进行交流，根据个人需求完善填充体的设计。

2.2 共享性带来的协同设计

从单工种单独完成工作到不同工种协同设计，从不同信息模型的整合到同一模型的整体设计，从虚假的效果表现到实现“所见即所得”，BIM技术给传统的协作设计方式带来革命性的进步。随着“云”技术的发展，使用云服务器也成为了应对BIM庞大计算量的有效途径。BIM模型可通过设计团队专享的云服务器或互联网实现整个工作团队的共享与协同。建设项目经由一套成熟的BIM共享工作体系实现高效的运转。

以往住宅用户很难切实参与到自己住宅的设计过程当中，原因之一是开发商与设计方面对的住户数量庞大，每位住户对住房的需求又千差万别，信息繁杂。用有限的精力与资源很难满足所有住户的需求。然而当新的协同方式出现后，住户完全可以在开发商提供的项目文件中领取自己购买到的修改权限，自行或在专业人士的指导下完成填充体部分的设计或修改优化。完成的填充体模型可以将包含全部建材与家具部品的相关信息统一反馈给开发商，由开发商统一采购和施工，最终连同住房一同交付给住户。住户既可免去繁重的“装修”环节，同时保证了住房的施工质量。

2.3 权限分配带来的可控性

我们时常遇到这样的情况:自己的住房因相邻住户不负责任地进行家装改造而遭到破坏，从而产生纠纷。其原因通常在于业主及施工团队对建筑的结构信息以及邻里住房的改造信息无从掌握，仅凭经验盲目施工造成了不必要的损失。

在项目进行过程中设计人员可以从共享网络中的中心文件中领取各自专业参与的设计环节的模型修改权限，其他人员仅可将模型链接后作为参照底图，没有修改权。结合BIM技术的权限分配特性，设计人员可以将长效住宅支撑体部分的BIM模型共享到互联网上帮助住户浏览自己所购买的套型信息，并为其设定设计与修改填充体部分的工作权限，如此一来便可在住户参与设计的过程中，避免对没有设计权限的建筑结构(支撑体部分)造成破坏，保证施工的安全性和建筑的长效性。

2.4 三维设计带来的可视化

长效住宅在我国尚处于探索与实验阶段，其全新的结构体系和管线排布方式与传统住宅有着相当大的区别，设计难度也有所提升。与以往的二维设计手段不同，BIM模型可以随时将建筑信息转化为三维图形信息在设计人员面前直观地展示出来。住户同样也可以通过专门的第三方软件参与到设计当中，在专业人员的指导下放置户内分隔墙;确定整体卫生间和厨房的位置以及形式;修改内墙面以及地面的材料和色彩;摆放及确定家具的位置和尺寸等等;最终通过三维视图和渲染图直观地感受居室内部的装修效果，避免了在施工结束后住宅效果同预期存在差距而造成的返工。

2.5 可出图性与纠错

传统家装模式普遍遵循着口述需求—现场测量—施工排查—交付使用的含糊流程，往往因为施工阶段的疏忽造成出现预期之外的问题，如果返工不仅浪费了财力也延误了工期。BIM模式与之不同，设计师在完成BIM模型之后，可以准确、快速地导出包括管线图、关键节点详图、碰撞检查纠错报告在内的施工图纸，并在工程中直接指导工人施工，实现有图可依。这样做不仅在一定程度上节约了成本，还提高了施工的精度。

2.6 信息、预算与长效性

任何类型的建筑其生命周期都基本遵循5个阶段:可行性研究阶段，初步设计与施工图设计阶段，施工验收阶段，交付使用、管理与维护阶段，销毁阶段。发展建筑的长效性应在其各个阶段中都有所体现。在全过程的不同阶段中，参与活动的人和他们进行的活动都根据所在建筑全过程的阶段不同而不同。不同阶段信息交付的完整性与系统性是BIM技术所能实现的另一项重要功能，在项目进行过程中，不同参与方可以在模型中插入、抽取、更新或修改相关信息，完成协同作业。

一个完整的BIM模型包含了工程层面三方关注的全部核心信息，其中非几何信息(NGI)成为住宅发挥长效性的关键因素。模型建立时输入其内的建筑材料与内装部品的相关信息(类型、数量、尺寸、材质、价格、颜色、使用年限、经销商等)都属于非几何信息，设计人员可以轻松进行调阅与比对。设计阶段住户可以根据这些信息和自身的预算情况随时调整工程方案。当住宅交付使用后，运营方也同样需要这些信息对住宅进行维护与管理。因此，BIM模型的信息深度直接决定了项目的开支与建筑的长效性。

2.7 节能与舒适度

相比传统的2D设计手段只能在设计完成后依靠独立的分析工具介入，BIM模型建立过程在住宅的可持续设计方面有着巨大的优势。强大的信息传递能力使得设计师不再需要为了节能计算重新建模而直接使用BIM协同分析软件进行节能设计。当填充体部分设计初步完成时，住户也可以在设计师的指导下根据现有的室内部品信息通过BIM辅助软件强大的分析能力对居室的热环境、光环境、声环境等环节进行计算，来了解居室未来的舒适程度并最终通过修改优化相关设计，实现家居环境的节能环保。

3 结语

BIM技术的发展已经走过了十几个年头，更多的人已经注意到其对解决我国目前建筑界存在的问题和提升我国建筑产业核心竞争力有很现实和迫切的意义。如今，我国BIM技术已经从发展与完善核心技术的1.0时代进入到探讨与挖掘使用方法的2.0时代，设计企业的应用水平有了飞速的提高。同时，随着北京市《民用建筑信息模型设计标准》的出台，我国对BIM使用标准的探讨和完善也有了实质性的进展。可以说，将BIM技术应用于长效住宅领域的基础条件已经具备，而真正实现还需要从业者不断的探索与实践。

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