基于技术革新大环境下的建筑设计展望

杨大东

(福州市建筑设计院　福建福州　350011)



基于技术革新大环境下的建筑设计展望

杨大东

(福州市建筑设计院福建福州350011)

新技术的出现不断冲击着传统的建筑产业，涵盖了从设计到成果展示以及施工的整个产业链。文章列举了时下对建筑产业产生较大影响的几种新技术变革，并基于此，对未来建筑设计产业所面临的挑战和机遇做了一定思考，并提出相应应对措施。

技术革新;应对措施

0　引言

近年来，随着诸多技术快速的发展，整个人类社会处于新技术革命的门口。技术进步和产业转型席卷世界。对于建筑设计产业，也产生巨大的影响。变革，正以沛然莫御的力量迎面向我们冲击而来。

1　技术的更新和变化

1.1设计手段的发展

建筑设计产业在近二三十年的时间里从在纸上一笔一划的精细刻画到如今借助各种电脑软件从概念的研发到设计成果的展示再到最后施工图纸的成型，整个工作流程已然发生翻天覆地的巨变。得益于3dsMax、Maya、Rhino等三维建模的软件的应用，许多之前无法想象或是无法精确施工的建筑作品不断问世。技术的突破不仅改变着建筑师的工作方式，其影响更直接呈现在建筑成果上。相较工业革命后流行于全世界的方盒子式现代建筑，越来越多动感流线型的房子进入我们的视野(图1)。在此缅怀下刚刚逝去的曲线建筑大师扎哈·哈迪德，她的流线型建筑让世人看到建筑形态的另一种极致。

BIM(建筑信息模型)技术作为继CAD(计算机辅助设计)技术后出现的建筑领域又一重要的计算机应用技术，将大大提高建筑工程的集成化程度，提高工程设计与施工全过程的质量控制与工作效率。其定义为：创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程[1]。BIM技术的出现改变了建筑师一贯以来将二维图纸绘制与三维立体建模分开操作的工作模式。绘图由二维CAD绘图软件走向三维BIM(建筑信息模型)软件，协同由CAD的外部引用进展到BIM在同一个模型上展开。各工种间的实时展示、沟通、协调变得更加精确，极大地提高了工作效率。BIM技术天然的平台属性，可以将面积、材料、工程量计算、预制构件制作、施工进度安排、装修调节布置等一系列上、下游工作连贯起来，使工程变得更精确、更可控，使之更“数字化”。“物联网”“智慧城市”“数字地球”也将在这一平台上生长起来。项目管理软件发展，为复杂的协作配合提供了更多的可控性。

虚拟现实技术的发展也让建筑师的设计手段产生巨大变革。借助最新的虚拟现实技术，建筑师可以将设计思路更直接地转化为三维信息模型，通过手部的直接操作，形成虚拟建筑模型。设计成果的制作，沟通与展示都将更为便捷(图2)。

1.2展示技术的更新

二维的CAD更多的是一种技术的表述，BIM的三维属性，使之更简单、易懂，使技术人员、客户能够同时对设计中的形体组合、材料选择、颜色搭配等进行探讨，这对技术人员提出了很大挑战。也许在不久的将来，由BIM技术构建的虚拟现实模型中(图3)，技术人员可以直观漫游其内，检视设计的不足，追求更完美的作品。与此同时，也可能要忍受客户不停抱怨，做出无止境的修改。甚至，精细化的设计使工程在设计过程中，即可感受建成后的空间尺度和造价、工期等所有信息。

也许，就如购物逐步由线下发展到线上一样，未来城市和建筑也逐步由实体向实体虚拟混合模式发展。在一个建筑空间或城市空间里，许多展示在你眼前的景象只是“影像”，由“AR”(增强现实技术Augmented Reality，简称AR)和“VR”(虚拟现实技术Virtual Reality，简称VR)等技术构成。“AR”技术属于虚拟现实技术的一个分支，其特点是应用电脑技术将虚拟信息，数字信息叠加到现实场景之中，将虚拟信息带入现实中，人们可以同时观察到真实世界和虚拟世界，还能使用户以各种方式跟虚拟场景进行交互体验[2]。2015年5月22日晚，在悉尼歌剧院外墙面上进行的灯光秀就是“AR”技术的一个应用案例。利用高功率的投影机，将图案与色彩投射在建筑外表面，可以让建筑的外立面在瞬间产生多种多样的变化(图4)。有了AR技术的介入，建筑外立面的概念已被弱化，立面可以根据业主的喜好任意调整变换，这对建筑设计行业带来的影响不言而喻。“VR”技术是利用电脑模拟产生一个虚拟的三维空间，在虚拟世界中提供信息以刺激人的视觉、听觉等感官，达到身临其境的效果。试想不久后的将来，建筑师通过VR技术将建好的建筑模型展示给甲方，甲方可多方位多角度地对方案进行观察与体验，具有更强的直观性和自主性，对提高建筑师与甲方之间的沟通效率具有良好的促进作用。

1.3建造技术的突飞猛进

CAM(计算机辅助加工技术)的进展，促进了“建筑工业化”的进步。用现代工业生产方式和管理手段代替传统的，分散的手工生产方式来建造房屋，我国也正在推广这一技术。设想，建筑师设计好的每一个构件，由机械化手段预制生产，再由大型机械直接拼装形成建筑，体现标准化、机械化、工厂化、组织管理科学化的特征。这种装配式的建筑生产方式已成为现代建筑工业化最重要的实施手段，这也要求建筑师在施工之前将所有建造过程考虑在内，如结构、设备管线、拼装方式、节点处理过程等。这种装配式的建筑生产方式具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等许多优点[3]。在世界范围内已经有许多成熟的装配式建筑落成，在我国，远大集团的装配式建筑试验已将这种技术发挥到极致。2010年，远大集团利用装配式建造技术用24h建成建筑面积几千平米的远大馆，震惊世人(图5)。建筑所有构件全部在工厂内预制生产，运送到现场后一次性吊到安装部位，工人只需要进行常规装配工作，现场没有成堆的泥沙漫天的粉尘，不仅极大地缩短了工期，还很好地维护了现场环境。

3D打印技术的出现为建筑行业带来了全新的机遇和挑战。作为一种新兴的技术类型，3D打印技术的应用在近几年迅速扩展到了各个领域，也包含着建筑领域。该技术的主要特点是可直接根据计算图形数据，利用某种合适的可塑性材料，通过增材制造的方法，直接生产出所需的产品。相较于传统制造工艺，其优势在于无需机械加工或者任何模具，就可直接利用数字信息打印出形态各异的工业产品，大大缩短了生产周期，提高生产效率，节约用材、节约成本，同时还能提高产品的尺寸精度[4]。2015年1月，盈创建筑科技公司利用3D打印技术打印出了全球最高的3D打印建筑——“6层楼居住房”和全球首个带内装、外装一体化3D打印“1 100m2精装别墅”(图6)。只要研制出合适的建造原料，就可利用“3D打印技术”将数据变成实体，体现“定制产品”般的建设过程。

1.4设计要求的提高

随着环境与能源所带来的挑战日益加剧，建筑行业中对“绿色建筑”“海绵城市”等可以促进城市环境优化，减少全寿命使用中的能源消耗和粉尘排放，能更好地适应和抵御自然环境的技术重视程度不断提高，并逐步落实到建筑规范性文件之中。同时，保障性住宅建设、城市更新、旧有建筑活化、古建维护、地下管廊建设等新的课题不断被提出，这也不断提高行业对新技术的要求，建筑从业人员也必将面临新的挑战。这不断开拓的眼界和需要，使建筑设计不仅局限在工程技术范畴，还要求在技术中贯彻社会学目标，如关怀低收入人群、减少阶层差距，创造更有吸引力的城市等，使建筑设计成为学习型、研究型行业。

2　建筑产业的应对措施

展望未来，基于技术革新洪流中，建筑设计企业如何生存、发展？如何承担起自身的社会责任？就像现代建筑的前辈一样，把规划和建筑设计思想当作改变世界的“火与剑”，力求改善当时社会矛盾、社会不公的状况，设计出一个更安全、卫生，更平等，更加适于人们工作和发展的新世界。

2.1紧跟技术前沿

在新常态下，我国的建筑产业将改变之前粗放型的增长方式，建设量亦有所下降，这就要求建筑设计企业要紧盯着技术发展前沿，研究利用技术发展提供的可能性，加大学习、研究力度，设计出引领发展的好作品，增强自身的专业竞争力。如加快BIM设计技术的推广，使建筑设计企业能设计体型复杂、要求严格的建设工程，使各工种设计协同更紧密。及时更新设计软件与工具的使用，解放设计思维，借助科技的力量，提高设计效率，同时方便同甲方及合作伙伴之间的沟通与成果展示。同时，投身“建筑工业化”进程，重视“绿建”技术的发展，关注国家对行业技术性的指导政策，在这一发展迅速的设计领域占得一席之地。

2.2整合产业上下游

BIM技术的出现，天然地将建筑开发建造上下游全过程连成一体，提供了以建筑设计企业为龙头，整合开发建造全过程的可能性。相比早就形成设计总包一体化的石化、港航等产业，建筑行业总包代建方兴未艾。在装配式建筑的实施过程中，经完善设计后的图纸进入工厂，由厂家按照标准统一进行预制生产，最后将预制完成的建筑配件运送至现场由大型机械直接拼装成建筑。在此过程中，装修、管线、设备安装一体成型，经过简单现场施工，即可完工。设计方、生产厂商与施工方间的紧密合作可以大大提高生产效率，整合了设计方的软件优势和研发特性，生产商的流水线生产能力和施工方的人力优势，建筑设计企业与相关上下游企业联合形成合力，过程中不断反馈及优化，不仅可以为客户提供更专业、更广泛的服务，而且随着整个行业的分工更加精细化，客户很难再找到有专业团队能熟悉建造的整个过程，依靠专业总包代建团队也将成为市场的必然。

2.3加强团队协作机制

设计企业要注重建立自身的“协作团队”。现代建筑设计，不光是建筑本身各专业设计，还包含景观设计、夜景照明设计、装修设计、特殊结构设计、智能化设计、声学设计等；还有很多新的领域，如标识设计、展示设计、动态显示设计、工艺流程设计等。将来，AR设计等很快就会来临；未来，在技术上面临既要“将专业的事给专业的人做”，又要“技术可靠，控制规范和法规风险”，还要“团队综合效率最优，具有生机和活力”，这是建筑设计企业团队建设的难题。要做到先进的项目管理机制，除了提高员工的个人素质，加强对员工的专业技能培训之外，项目管理软件的更新可能是解决方案之一。

2.4有效利用社会资源

面临如此复杂的挑战，建筑设计企业独立承担显然不切实际。要善于借助社会力量，营造有助于建筑产业有序发展的社会环境。笔者认为，与政府部门以及教育科研机构的对接必不可少。

2.4.1与政府部门的沟通

与政府部门的沟通旨在希望政府在政策的顶层设计上给予相关支持。良好而完善的相关政策对建筑产业的合理健康发展至关重要。在企业改制合并和建筑项目总包、代建、招投标等制度改革上，投入更多精力，完善制度建设。这样，才能前瞻性地发挥技术革新带来的巨大可能性，使之成为生产力。

在相关建筑设计法规规定和由规划建设等部门制定的规章规定方面，也要有顶层设计的考虑，统一标准和解释权，减少相互矛盾、减少设计资源浪费。对报批等诸多方面允许一定宽容制度，容忍多种格式存在，加快评估速度，减少需有专门软件处理的报批项目，使新的先进设计手段容易推广。

在各部门间，建立更通畅的协调，沟通机制，使消防、人防、市政、电力、电信、环保、绿化、文保、土地、水利等与规划建设等主管部门联成整体，使工程不因局部的调整而整体停顿，才能避免技术的进步性成为“麻烦制造者”。

在政府的决策上，更需要科学、稳定、理性，这样才能为新技术发展提供更好的环境。否则，沟通越广的技术，改动时影响越大，也打击企业技术革新的主动性。

2.4.2与教育科研机构的对接

产业技术的更新必然要求从业者提高自身的技术水平。人才是企业发展最坚实的后备力量，也是技术发展、社会进步的原始动力。产业的前景和当下的矛盾必须要由建筑设计企业进一步反馈给教育机构，使之提前获知行业发展的方向，及时更新知识结构，提前掌握技术发展所需的各项技能，使学校培养的人才更好地适应未来技术发展，如此才能促进建筑设计企业技术进步、升级，并推动技术革新的进一步发展。

同时，建筑设计企业应求助于研究机构。只有发展出更好的平台或跨平台的软件，才能将设计测量、建造使用和未来长期维护管理的各种不同要求沟通起来，才能为将来建立“物联网”“智慧城市”“数字地球”等打下技术基础。城市未来的发展趋势必将实现虚拟和现实的混合，这也将是“AR”“VR”技术发展的机遇(图7)。这些技术手段所提供的可能性将引起人类城市形态、社会形态和心理生存形态等方面的变化，将成为未来研究机构的热点课题。

3　结语

在新技术革新的大环境下，“智慧城市”“绿色城市”等新兴城市概念不断被提出，并逐渐成为现实。材料能源消耗最优化，生活环境最优化，产业发展环境最优化，是当下建筑设计产业发展的前进目标。在不远的将来，可以设想：孩子在高科技智能化的学校里，可以享受“智慧城市”高速互联网带来的最优的课程、最好的老师。用AR技术进行的课堂教育，实体和虚拟信息相互混合，提供更多的服务功能，使人们生活条件更优化，相互沟通、旅游、购物更加便捷，有更多的时间休闲、学习。社会学习，研究风气愈盛。服务业的发展使社会环境更加和谐，每个人可以利用的资源更多，能充分发掘自身潜力，世界走向大同。这是新技术革新大环境下的未来，也是建筑设计行业发展的未来展望。让我们为创造这样的未来而努力。

[1]龙文志. 建筑业应尽快推行建筑信息模型(BIM)技术[J].建筑技术，2011(01):9-14.

[2]李晓娟,任思琪,黄国彬.国外高校图书馆应用增强现实技术的案例研究[J].图书情报工作，2015(06):73-81.

[3]蒋勤俭.国内外装配式混凝土建筑发展综述[J].建筑技术，2010(12):1074-1077.

[4]王子明,刘玮.3D打印技术及其在建筑领域的应用[J].混凝土世界，2015(01):50-57.

图 片 来 源

图1http://image.baidu.com

图2《Minority Report》电影截图

图3福州市建筑设计院BIM所

图4http://www.360doc.com/content/14/0618/09/13331890_387673224.shtml

图5http://www.sh.xinhuanet.com/zhuanti2010/yuanda/picture20108.html

图6www.yhbm.com

图7《Iron Man 2》电影截图

Outlook based on the architectural technological innovation

YANG Dadong

(Fuzhou Architectural Design Institute, Fuzhou 350011)

With the new technologies appear continuously，our traditional construction industry is now being impacted, covering from the design to the achievement exhibition and the whole industrial chain of construction. This article recited several most affective new technique innovations to the construction industry at present, base on this, some thoughts of the facing opportunities and challenges to the future architectural design industry are made, then propose the corresponding measure.

Techniques innovation; Corresponding measure

杨大东(1969.3-)，男，副总建筑师，首批一级注册建筑师。E-mail:b970921@163.com

2016-08-05

TU20

A

1004-6135(2016)09-0004-05