| 中国建筑设计模式正在发生巨变 | ||
| 来源：商务周刊; 作者：admin; 发布时间：2010-01-18; | ||
在新的信息技术推动下，中国建筑设计模式正在发生巨变。 去年11月，中建国际设计公司（CCDI）北京分公司技术部经理匡嘉智拿到天津港项目的设计图，立即感觉到形势严峻。天津港建筑主体的设计灵感来自“水上的丝绸”，这个由钢筋、水泥、玻璃幕墙建造的大楼看来就像一块“海边起舞的丝绸”——建筑屋面采用大量的异型曲面组合而成，玻璃幕墙倾斜且弯曲，结构柱的倾斜角度各不相同。 还有两个月就是春节，业主方要求项目组在节前完成施工图设计，无论如何，这都是一个难以完成的进度。经验更告诉匡嘉智，手里的设计图中一定潜伏着无数“BUG”，要将它们都抓出来，才能有准确的信息进行结构设计。 而且，他拿到的是一份由中建国际设计公司深圳分公司用机械制图软件绘制出的建筑图。由于这个建筑造型外面的玻璃幕墙是曲面，里面也是曲面，用目前的建筑CAD软件难以胜任，所以深圳公司用了造型能力更强的机械制图软件来完成，以达到曲面精度的要求。但是由于这是一个机械软件，不可能在复杂的建筑结构上再加入内部的各种结构管线，所以必须另找出路。 匡嘉智很幸运，他很快从总部信息中心的BIM小组获得了一个新工具：BIM（建筑信息模型）。在这个小组的帮助下，天津港项目组用9天时间完成了建筑、结构、给排水、暖通专业的BIM模型，并根据模型生成了各专业设计结果的碰撞报告，通过这个报告及时发现和调整设计中的缺陷，并最终保证项目按时按质完成。在 实际上，BIM不仅是一个新的设计工具，也是一种全新的工作方式，有关建筑的所有信息不仅从二维图纸转化为三维模型，而且在时间维度上也可以延续到一个建筑的全部生命周期，包括设计、施工以及楼宇的维修、管理直至拆除的所有阶段。或许它将促使中国建筑行业进入四维时代。 从画图到搭积木 CCDI负责营销管理的副总经理高勇不是设计师出身，他对《商务周刊》说，在自己这个“外行”眼里，建筑、机电、结构三种不同的设计就是分别构建一个人的外表、骨架和内脏，“结构是骨架，用钢筋水泥将建筑外表支持起来，机电就像内脏提供血液，让整栋楼活起来”。 一个完整的建筑项目包括规划、设计、施工、运营这四个环节，天津港的规划也就是外表设计是由中建国际设计公司的深圳分公司完成，转交到北京分公司时，要完成的工作是在两个月的时间完成骨架和内脏的设计。 和随意抓取灵感的建筑设计阶段不同，结构和机电设计要考虑更多的因素：建筑物下面布置很多市政管线，需要避免与市政管线发生碰撞；“骨架”中的结构柱都是倾斜的，而且为了与丝绸状的屋顶配合，高度各不相同，必须计算出不会与外表的建筑中的钢结构碰撞的精确数值；而且，这个项目的暖通风管也布置在屋顶，贴近钢结构屋脊，屋内那些斜率不同的梁要避免与吊顶的碰撞，就必须在丝绸状的表面上找到数千个精确的定位点；建筑吊顶上面还错综复杂的敷设着尺寸功能各不相同的管道，仅仅是给排水的管道，就包括给水、排水、中水、消防、自喷等等，这些管线不能互相碰撞 匡嘉智在接手项目后，立即向总部要求BIM支持。BIM是欧特克公司于2002年提出的一个新理念，并在2006年推出BIM平台产品Autodesk Revit，其功能与工业设计中的数字样机类似，通过三维建筑模型为建筑产业链各个环节提供持续、即时的项目信息，以实现建筑行业的协同设计和可持续设计。 “BIM建筑信息模型小组”加入天津港项目后的第一项工作是将二维图转换成三维的Revit图，也就是建立三维模型，使所有结构都被可视化的呈现出来。 在这个项目中，使用二维CAD最大的问题是信息在各种复杂的立面、剖面图之间传递很容易出现差错，设计师出身的匡嘉智对此深有感触：“有时在施工完成后，屋里甚至多出一根图纸上没有的柱子，那是负责结构的工程师为了计算方便增加的，本来应该在施工图中去掉。”至于管线之间的碰撞、错位这类错误可以说更为常见。而三维模型可以让所有参与者都更加直观的看到所有结构，这类“低级”错误更容易被发现。 虽然三维设计有种种好处，但是目前在方案设计阶段应用程度并不高。即使在这个目前CCDI最大程度应用BIM的案例中，最初的方案设计阶段也没有使用三维设计软件。BIM能够发挥作用的关键就是携带全部原始信息，所以由原始设计者开始进行构建是最理想的。恰恰是设计师难以适应从二维到三维的改变，清华大学建筑设计研究院院长、建筑大 简单来说，主要区别在于三维设计是用一些已经建筑好的柱子、梁、窗户去搭建建筑物，设计师的工作仿佛突然从画图变成了搭积木。在庄惟敏看来，这种设计习惯的改变，可能会对设计师的思维造成一定的限制。 欧特克公司在二维时代拥有绝对的优势，欧特克公司全球副总裁、大中华区总裁王春文介绍说，在人们日常生活中所接触的设计产品中，有99%或者更多是由欧特克的AUTOCAD软件所设计和实现的。 实际上，包括欧特克在内，近年来许多大型软件公司也推出了BIM产品。但这些新的理念和工具，在中国还处在刚刚起步的阶段，没有形成成熟的使用环境。 “三维素材图库要随着BIM工具的推广才能逐步丰富起来，”一位参加中国BIM建筑大赛的设计师抱怨说，美国已经有很多第三方软件公司提供的三维素材图，但他在比赛中找不到足够的中文素材图，甚至参赛作品中的100多个百页窗都是他自己动手制作的，“我更多的精力放在这种力气活，而不是创作性的工作上。”这位设计师说。 尽管如此，在清华大学建筑设计研究院建筑副总建筑师、综合二所所长朱晓东看来，这种软件工具的更新换代“就像涓涓细流都要汇入大江大河，所有人都要跟着这个大潮流”。 朱晓东曾在1991年底，和几个同事一起代表清华设计院去华南理工大学接受CAD（计算机辅助设计）培训，“我记得那时外存才100兆的计算机大概要25000块钱，太贵了，我们感觉计算机能人手一台都是很遥远的事情。结果怎么样，三年内清华设计院就超过了人手一台机器。” 现在对于BIM最为迫切的需求来自那些更加复杂的大型项目。但是对于设计院来说并没有渐进式的中间道路可选，清华大学建筑设计研究院副院长刘玉龙指出，“因为工作习惯不可能有两个”。 BIM与协同设计 有过国外学习和工作经验的年轻设计师是BIM最积极的追随者，在他们看来，中国设计师和北美、欧洲等国外同行最大的区别在于工作模式。“国内设计师在项目中缺少协同，专业与专业之间，个人与个人之间的信息由于缺少统筹管理而互相割裂，结果导致设计中出现错、漏、碰、缺，或增加后期修改的工作量。”CCDI总部信息中心经理过俊说，“相比其他行业，建筑设计行业的信息化程度是比较低的，目前对大多数设计单位来说，最常用的CAD软件只是作为出图的工具，而不是信息传递的平台。从这个角度看，国内CAD软件的应用水平从1990年代初甩掉图板后，并没有实质的提高。” 过俊回忆说，在国外几乎所有的项目都会通过CAD进行协同工作，以保证项目组成员之间共享信息。因为建筑设计的特点是：几乎所有的项目都要涉及跨专业（建筑、结构、机电等）配合，每个项目组成员的工作都只是其中的一个环节，并成为下一个环节的基础，所以这个过程中需要有一条精心组织的“线”将这些环节有机的结合起来。而这样一种组织穿线的工作被称之为“协同设计”。 过俊举例说，“水立方”看台的设计只是整个设计中的一小部分，但也要经过视线计算，保证每一个观众都能看见泳池和跳台。在单机设计模式中，这个简单的要求也会成为问题。因为“水立方”的三层看台是三个团队在设计，座位又是另外一个团队在设计，整个设计过程中，看台的修改非常频繁，那么，如何让这个修改被设计座位的团队及时了解，以及以后设计空调喷口、管线等的其他团队及时了解呢？此前的做法是每隔一段时间，几个团队开一次碰头会，然后几个团队回去分头修订自己的部分。但是在协同模式下，相关的设计师立即就可以获得更新的信息，并作出及时的修改。 当然，事物都有两面性，虽然目前看来设计师单机工作有些问题，但刘玉龙指出，“这也是符合中国市场需求和行业发展的结果”。 协同设计最基本的要求就是统一标准，否则无法实现信息共享。在国外，一些大型设计公司都在行业标准的基础上制定自己的CAD制图标准。而我国目前只有手绘图时代的制图标准，缺少行业统一的制图标准或者制图规则，不仅导致设计公司之间难以交流，而且由于基于CAD的二次开发软件公司没有统一的标准，设计单位在使用这些二次开发软件绘图时更造成了标准在公司内部的不统一，最后导致在项目中图层、字体、色彩、工作方式、精度等很难统一。 在这种基础上的协同设计当然会影响效率。过俊对此深有体会：“使用统一的标准对设计师来说是一种约束，必须放弃许多原来属于自己很擅长的工作方法，确实会影响单机工作的效率。” 一位业内人士指出，水立方等“不必考虑时间和成本”的奥运项目、举国工程确实是使用新工具最好的机会，“但我们平时所碰到的客户经常是一个公司搞了一块地，今天找一个人，明天你给我拿一个东西出来，这个人回家就去弄了。如果是协同工作，就一定得找到设计公司签合同，进入网络平台，不可能一个晚上做一个项目。”他说。 可以说BIM对中国公司的考验特别严峻，因为国外早已实现了协同设计，现在只是从二维转向三维，而中国设计师则要同时完成从三维和协同设计的升级。 随着建设项目要求的提高，目前协同设计和标准化的问题已经越来越迫切，“大多数国内设计院都不希望BIM影响自己的收益，但是又不想背离这个趋势。”刘玉龙说。 绿色建筑 过于紧迫的工期，酷爱修改方案的业主，正是造成中国建筑设计行业信息化现状的主要原因。但是高勇却认为，这不会成为BIM在中国应用的障碍，“任何的设计错误都会造成施工造价的浪费以及成本高昂的工程延误。业主希望更好的控制预算和工期，减少施工中的低级错误，并且设计成果可以通过三维模型进行一定的施工指导”。 而且，中国的业主对于新理念、新技术的接受能力更高，也更喜欢标新立异。高勇经常听到的客户需求是“地标”，“建一个地标式金融中心”——标新立异、与众不同。 因此，高勇认为设计公司在BIM上的投入是值得的。“我们的目的是为了给客户更好的服务和价值。从短期看来，客户支付了更多的设计费用，但整个设计建筑周期的总费用减少了。”他说，“我们传统的浪费和低效，很大程度是由于图档资料协调不善而导致的现场返工所造成的。每个耗费业主和建筑商资金、但不会增加建筑价值的变更都是资源浪费。” 他指出，施工现场浪费的各种人力物力都意味着能源和材料的浪费，而使用BIM中的三维软件，可以从源头上消除产生问题的施工文档，因此BIM是一种能够实现可持续设计和绿色建筑的工具。而且，BIM的管理和分析功能可以延伸到施工完成后的楼宇管理、维护直至扩建和拆除，因此高勇认为应该从20年甚至更长的周期去计算成本。 随着技术的发展，越来越多国外设计公司开始使用BIM平台进行协同设计，2006年CCDI也在原来协同设计团队的基础上成立了“BIM建筑信息模型小组”，给区域公司各类建筑设计项目提供BIM服务和指导。 作为BIM在中国的积极推广者，王春文也强调了BIM在减少建筑耗能上的突出作用。“我们Revit软件的分析功能完全能够满足在设计流程初期的需求，设计师可以在设计流程中完成能源分析。”他说，“美国能源部公布的信息显示，在美国消耗的所有能源中，建筑消耗了其中的40%，与之相比，备受争议的汽车只占总量的7%左右。” 庄惟敏指出，实际上BIM还有另一个更大的含义，也就是建筑信息管理（Building Information Management）。应该说，欧特克的BIM及其平台产品Autodesk Revit是实现建筑信息管理的工具之一。 “BIM（指建筑信息管理）已经被国际建筑师协会（UIA）列为重要行业发展的方向。”作为UIA执业实践委员会联席主席，庄惟敏透露，UIA正在讨论制定一系列BIM规则，作为推荐导则制约成员国的BIM标准，以推进BIM在全球建筑行业的发展。 “建筑行业已经有5000多年的历史，最近几十年在技术层面发生了巨大的变化，而技术层面的变化也带动了设计的理念、方式、方法的改变。”他说。 |
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