建筑设计工作流中BIM技术的轻量化应用研究

蒙胜宇

【摘 要】目前，我国处于BIM技术应用的初期，尤其在建筑设计企业中，BIM技术的推广存在软硬件更新成本较高、人才缺乏等瓶颈，导致整体应用率低于施工企业。针对建筑设计工作流中不同阶段的需求，文章提出对BIM模型的信息深度和功能模块进行合理简化，实行轻量化应用的策略，并对目前市面上已有的软件解决方案进行了举例分析；旨在降低建筑设计企业应用BIM技术的成本及门槛，从而扩大其应用范围，最终提高企业的建筑设计质量及竞争力。

【关键词】BIM；建筑信息模型；建筑设计；轻量化

【中图分类号】TU17 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）03-0141-02

1 BIM的定义及优势

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术为20世纪初期涌现的建筑设计及信息管理的概念及工具，其基本特征是使用单一数据模型，整合创建、管理和展示项目中的所有信息[1]。该技术具备在传统的CAD及二维手工绘图工作方法中，无法实现或较难实现的建筑可视化、多工种协调、物理性能模拟、设计优化和一体化出图等功能，对于提高建筑质量有积极作用。

目前，我国建筑业已经进入推进工业化、标准化，重视质量和创新的新时代，而BIM技术的应用将是实现这些目标的一大助力。在中华人民共和国住房和城乡建设部2015年公布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中，要求到2020年年末，在以国有资金投资为主的大中型建筑，以及申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区的新立项项目中，其勘察设计、施工、运营维护过程中集成应用BIM的项目比率需达到90%[2]。

2 BIM技术的缺点及在我国的应用现状

首先，运行BIM软件对于计算机硬件有较高要求，主流机型的配置大概在1.5万～2万元人民币，能够运行大规模全专业综合BIM模型的定制工作站的价格高达5万元以上，如果包含BIM综合平台软件（如Autodesk Revit）的授权费用在内，则价格更高。其次，BIM是一个综合性平台，涉及设计、结构、暖通、施工等各方面，如果希望以“全专业”综合的方式，以“大而全”的模式推动BIM的应用，对于企业的人才体系也是一大挑战。

根据Dodge Data & Analytics公司在2015年发布的《中国BIM应用价值研究报告》，截至2014年，仅有19%的建筑设计企业在自身项目中应用BIM技术的比例超过三成，而应用比例超过六成的设计企业则不到5%；这一比例甚至低于施工企业，在施工企业中，这2个数据分别是25%及6%。同时，由于调查样本仅有350个，且63%的设计企业受访者来自中型以上企业（年营业收入在6 000万元人民币以上），考虑到中国存在着大量中小型设计企业，实际的BIM应用率可能低于这一数值。此外，调查进一步指出，设计企业不愿意应用BIM的最重要的原因是软硬件采购成本太高，在受访者中占到55%的比例；同时，软件难以学习和使用也是其中的一个重要原因之一[3]。这些数据进一步佐证了BIM的“重型化”对于技术推广带来的负面影响。

3 BIM轻量化的定义及在建筑设计工作流中的轻量化策略

针对BIM全模型技术相对较“重”的特点，针对项目的实际使用需求，对BIM模型在功能和信息量上进行简化，降低其对软硬件的性能要求，减少参与人员的工作量，节约应用BIM技术的成本，称之为BIM的“轻量化”。

在建筑设计工作流中，很大一部分工作量为建筑模型的建模，包括建筑体量及造型推敲、功能排布、渲染表现及沟通、模型深化、模型交付阶段。BIM技术可以应用在所有阶段中，但并非每个阶段都有使用BIM综合平台进行BIM全模型的建模和展示的必要。因此，我们可以针对不同阶段的需求特点，选取对应的BIM模型功能模块和模型深度，使用相应的轻量级软件，从而降低BIM技术的整体使用成本。

4 在建筑体量及造型推敲阶段的BIM轻量化应用研究

在建筑模型的体量和造型推敲中，建筑设计师需要对方案进行快速呈现和不断地调整迭代，对于建模软件最显著的需求是操作简洁直观、建模速度快、視觉反馈好、模型方便调整和修改，而这正是相对较“重”的BIM综合平台软件的弱项。以市面主流的Autodesk Revit为例，在进行BIM模型建模时，需要进行大量的设置。例如，绘制墙体前通常需要先绘制标高和轴网，还需要指定和编辑墙体类型，耗时耗力。虽然Revit也提供了帮助体块推敲的“概念体量”工具，但是操作不直观，修改繁琐，使用率不高。建筑设计师在这一阶段最常用的软件是草图大师（SketchUp），但该软件和Revit的接口不够友好，即模型导入Revit之后，要进行较多的重建工作，数据重用性不高。因此，BIM在体量推敲和功能排布阶段的理想轻量化软件，应该在满足设计师快速建模需要的同时，与Revit有较好的接口，方便模型信息的重复利用。

针对这一需求，许多软件公司已经进行了相应的软件研发，其中最具代表性的为Autodesk公司推出的Formit软件。经过实验，该软件基本能够满足BIM模型在这一阶段的轻量化需求，其具体功能及特点如下：？譹？訛容易上手，学习成本低。具有与目前常用的建模软件SketchUp类似的建模思路，即采用先以草图的方式绘制平面图形，然后推拉成为体量的方式建模，且操作界面及方式也较为相似，现有设计人员能够快速上手。？譺？訛与目前主流的BIM综合平台Revit有良好的兼容性。例如，Formit中建立的体块可以无缝导入Revit中识别成概念体量，体量的面则可以直接拾取为墙体和屋顶等；在Formit中建立的模型，通过建立组（Group）的方式，导入到Revit后可以直接识别为族（Family），而不需要手动替换。？譻？訛对硬件性能要求低，支持多种终端。Formit针对的是BIM模型建模的早期阶段，对BIM模型中无关信息和功能进行了简化，从而减少了运行负荷，普通的电脑即可流畅运行。而且，Formit同时支持手机端、平板电脑、电脑网页端进行修改和显示，进一步降低了使用的软硬件成本。？譼？訛拓展资源及功能丰富。在资源方面，Formit支持导入和修改SketchUp及Revit的模型文件，使设计师可以使用原有模型资源。在功能方面，Formit集成了地图导入、节能分析、参数化建模等功能，丰富了设计师在建模时的选择。

5 BIM模型在建筑渲染表现及沟通階段的轻量化应用研究

在模型的渲染表现及沟通修改中，模型的对接方为项目客户，即甲方。甲方对于BIM模型的需求主要集中在展示方面，如渲染表现的真实美观、视角的可选择，以及对于细部构造的精确观察，但通常不会对模型进行自行修改。此时，BIM综合平台虽然能够基本满足其展示需求，但在硬件上的高要求和在操作上的复杂性，限制了沟通的场所及时效性，影响了沟通效率。

针对这一需求，已经有众多厂商提供了相应的解决方案，例如Autodesk公司的A360，以及国内厂商开发的BimViz、Bimsop等。以国产软件BimViz为例，BIM模型的轻量化展示软件通常具备以下特点：？譹？訛云储存及访问，低硬件需求，多平台浏览。BIM模型在展示前，需要上传到云端服务器，对模型进行简化处理，删除与展示无关的信息。模型经过简化之后，对硬件的要求极大下降，可以直接在网页浏览器中调用WebGL接口运行，无需额外安装客户端。在手机及平板电脑上也可以通过适配的客户端软件进行流畅运行。？譺？訛多角度、多样式显示。可自由切换显示角度，并可以对建筑进行剖切。同时，提供渲染、单色、半透明、线框等多种显示方式。？譻？訛根据构件族类型进行显示。提供类似Revit中过滤器的功能，可以显示特定类型的构件族，例如仅显示建筑的结构或者外墙。？譼？訛显示构件族详细信息。原BIM模型中各构件的名称及属性信息，仍然能够在简化后的模型中进行显示。例如，显示墙体的厚度、顶部及底部标高、长度、面积、体积、材质、物理性能等信息。？譽？訛项目标注。可以在项目浏览器中对项目进行文字或手绘标注，方便设计师和客户之间的沟通交流。

6 结语

我国目前还处于BIM技术推广应用的初期，BIM技术的大规模应用还面临人才缺乏、软硬件要求高、经济收益不确定、分工体系不完整等问题[4]，在这一前提下，BIM技术的应用策略就显得尤为重要。其中，在建筑设计工作流中，根据不同阶段的要求，对BIM模型进行功能和信息上的简化，进行轻量化应用，是降低BIM技术应用成本的有效手段。目前，针对建筑模型体量推敲阶段及表现沟通阶段的需求，市面上都已有较为成熟且低成本的软件解决方案。我国建筑市场庞大，设计企业众多，对于BIM技术的需求层次不同，其成本承担能力也参差不齐，若BIM技术轻量化的概念及技术能够得到重视，将极大地促进BIM技术在我国建筑设计企业中的推广，提高企业的设计质量及竞争力。

参 考 文 献

[1]D K Smith，M Tardif.Building Information Modeling：A Strategic Implementation Guide for Architects，Engineers，Constructors，and Real Estate Asset Managers[M].New Jersey：Wiley，2009：14-

22.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知[EB/OL].http：//www.mohurd.gov.cn，2015-06-16.

[3]D Data，Analytics.中国BIM应用价值研究报告[EB/OL].https：//damassets.autodesk.net，2015-03-12.

[4]张春霞.BIM技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍研究[J].建筑经济，2011（9）：96-98.

[责任编辑：陈泽琦]