BIM技术在建筑设计构思过程中的适应性应用

高 崧 李卫东

(1.同济大学浙江学院，浙江 嘉兴 314000；2.上海市城市建设设计研究总院BIM研究中心，上海 200120)

BIM技术在建筑设计构思过程中的适应性应用

高 崧1李卫东2

(1.同济大学浙江学院，浙江 嘉兴 314000；2.上海市城市建设设计研究总院BIM研究中心，上海 200120)

通过比较BIM技术与草图、AutoCAD和Sketchup在建筑设计构思阶段的特性，并以Schon的研究理论为框架将建筑设计的构思过程理性地分解成三个典型行为，同时与BIM技术公认在建筑设计初期阶段的应用点一一对应和分析，指出BIM技术应用在建筑设计构思过程中的不足，最后提出了适应性应用BIM技术的解决方案和研究展望。

BIM技术，建筑构思，建筑设计方法

BIM技术是我国近年来建筑行业出现的一项新兴的计算机技术，它曾被预言将替代AutoCAD在建筑行业中的地位，将在建筑业掀起第二次CAD革新的浪潮，然而经过几年的推广和应用，BIM技术似乎并没有像预想的那样在建筑业引起实质性的变革。其中的原因有很多，本文通过分解建筑设计构思过程，分析BIM技术在建筑设计构思阶段所起的作用中有哪些不足，希望能对BIM技术今后的应用和发展有一定的借鉴作用。

1 BIM技术在建筑设计构思阶段应用文献综述

BIM技术这个概念最早是由美国卡耐基麦隆大学的查克·伊士曼博士于1975年提出，正式命名和推广是由Autodesk公司于2002年开始的(张路薇,关瑞明2016)。BIM被认为是一项覆盖建筑项目从设计、施工到运营阶段的全寿命周期的技术(欧阳东2013)。可是在近几年BIM的实践应用过程中，人们对于BIM技术的预想和期望远不如早期那么高涨。BIM技术的各项优势在建筑项目的各个阶段并没有得到充分的发挥(修龙2013,张东升2016)。尤其在建筑设计阶段，张东升(2016)指出在中国90%以上BIM项目是“后BIM”，即传统的二维图纸完成后再进行三维建模。可直接进行三维设计的BIM技术不能应用在实际的建筑设计项目中。张东升(2016)认为主要有两个原因：一是设计时间不够，二是设计费用偏低。这两个原因的确是现实的问题，然而实现BIM技术的各种软件在建筑设计过程中，尤其在设计构思过程中的应用有哪些不足。在具体的讨论之间，我们有必要来了解一下BIM技术在建筑设计构思过程的普遍公认的应用点。BIM在建筑设计初期阶段的主要作用被认为是可视化设计(秦军2011,欧阳东2013,王滋,杨玉磊et al.2016)；直接进行三维/虚拟建筑的设计(赵昂2006,张东升2016)；能有更多的时间搞设计构思，只需很少时间就能完成施工图(李建成,卫兆骥et al.2007)；在空间设计中的应用(黄渊泂2016)；场地分析(王滋,杨玉磊et al.2016)；模拟(秦军2011)；优化(秦军2011)；应对造型复杂的建筑(秦军2011,黄渊泂2016)；场地、形态、空间、构造之间相互关系的推敲(傅筱2013)。这些应用点从不同方面阐述了BIM技术可以辅助建筑设计构思的特性，然而这些应用点是否真正能帮助建筑师进行建筑设计构思，首先我们要了解建筑师进行建筑设计构思的实质到底是什么。

2 建筑设计构思过程具体分解和BIM技术应用点的对应

Schon(1985)研究了一个建筑学的老师借助草图如何帮助学生摆脱设计的困境的过程之后，得出了建筑设计构思过程的设计行为分解模式，一共有三个设计行为组成：策划；行动；反思。正如图1所示，在设计的构思过程中这三种行为在经验知识的支持下循环进行：图像的信息支持策划的行为出现，而测试的信息支持反思的行为。如果需要设计构思过程能顺利的进行，则这三种设计行为需要不断地循环进行。

通过对于上述各项BIM技术应用点的分析，我们可以找出它们和Schon的建筑设计构思行为的对应关系。

1)可视化对应支持策划行为的图像信息。

2)直接进行三维/虚拟建筑的设计对应支持策划行为的图像信息和行动行为。

3)能有更多的时间搞设计构思，只需很少时间就能完成施工图对应Schon的建筑设计构思行为的整个过程。

4)在空间设计中的应用对应支持策划行为的图像信息和行动行为。

5)场地分析对应Schon的建筑设计构思行为的整个过程。

6)模拟对应行动行为。

7)优化对应反思行为。

8)应对造型复杂的建筑对应Schon的建筑设计构思行为的整个过程。

9)场地、形态、空间、构造之间相互关系的推敲对应Schon的建筑设计构思行为的整个过程。

这些应用点看似与Schon的建筑设计构思过程能很好的对应，但是要让建筑设计构思过程顺利的进行，就是要不断地循环，“即时性”是前提保障。然而在使用各种支持BIM技术的软件，如Revit,ArchiCAD中，构件信息的高度复杂性和系统性抑制了即时性，使得进行设计构思各种行为的时间变慢，不连续，从而打断设计者的思路。草图虽然比较粗疏，但是草图这种即时的反馈特性能使设计行为的循环连续，因此能支持设计者构思设计的顺利进行。而且草图的这种模糊性恰好在一定程度上能激发建筑设计师发散性思维，因此草图的这些特性是使用精确的BIM技术无法达到的。

3 BIM技术和“AutoCAD+Sketchup”组合在建筑设计构思过程中的比较

BIM技术出现的时候，有人认为它可以像AutoCAD那样给建筑行业带来一场变革，甚至可以替代AutoCAD在建筑业的地位。然而经过十几年的发展，BIM技术似乎并没有替代AutoCAD，尤其在建筑设计构思过程中AutoCAD+Sketchup计算机辅助技术似乎仍然占着统治地位。我们需要来比较一下BIM技术和“AutoCAD+Sketchup”组合在建筑设计构思过程中的特点。图2是研究者用来说明BIM技术和二维CAD的所需时间和设计过程对应的不同之处。BIM技术在设计的初始阶段需要投入大量的人力和时间进行建模，而二维CAD则所需时间和人力较少。在建筑设计构思阶段需要快速的思维，在策划、行为和反思之间进行快速循环进行，在这一点上二维CAD符合建筑设计构思阶段的需求，高效和迅速是二维CAD的特点。BIM技术则显示出了它的不足之处。一般用AutoCAD做完平面之后会把平面导入Sketchup进行三维建模，Sketchup的快速建模特性又一次在建筑设计的构思阶段显示出其强大的功效。虽然BIM技术有概念体量的功能(杨远丰,莫颖媚2014)，但是Sketchup的易修改性，是高精度和高逻辑性的BIM技术无法实现的。

4 在建筑设计构思过程中的适应性应用BIM技术

在论述了BIM技术的特性，它与草图，二维CAD，Sketchup的比较,以及了解了建筑设计构思的实质之后，我们需要理性地看待BIM技术，并适应性地将BIM技术应用在建筑设计构思的过程之中。首先，草图仍然是建筑设计有利的工具，在建筑设计构思阶段，需要将草图和BIM技术联合使用，平面功能、流线的设计、平面的形态、三维造型等可以先借助草图，结论明晰之后再用BIM技术加以深化。其次，在形体的推敲方面，BIM技术可以和Rihno，Sketchup相结合，在Rihno或者Sketchup中推敲完形体以后再导入BIM的软件中，进行深化设计。再次，BIM技术的可视化、空间设计和三维设计可以应用在设计构思的后期，即推敲建筑细部和空间的过程中。最后，BIM技术由于其复杂性、精确性和系统性的特性，建模需要大量的时间和人力，因此建立一个团队是必要的，这样建筑设计师可以有更多的时间在设计构思上。当然一些小型的建筑，以个人的力量从设计的开始结合草图就使用BIM技术也是可行的。同时对于BIM技术本身，可以将一些命令和操作简化，如模块化使用BIM的各项命令，使得建模过程缩短，天正目前正在做这方面的尝试。

建筑设计构思过程有其特有的特性和规律，BIM技术的出现在一定程度上帮助建筑师解决了设计后期繁琐的制图和计算问题，但是如何适应性地应用BIM技术，使得设计的过程符合建筑设计构思的特性，从而更好地为建筑设计师服务，是我们需要继续研究的课题。

[1] Schon,D.A.The Design Studio:an exploration of its traditions and potentials[M].London,RIBA Publications Ltd,1985.

[2] 傅 筱.一种对相互关系的推敲BIM作为建筑构思和深化的设计工具[J].时代建筑,2013(2):16-18.

[3] 黄渊泂.BIM技术促进传统建筑设计转型升级[J].中国新技术新产品,2016(3):44-46.

[4] 李建成,卫兆骥，王 诂.数字化建筑设计概论[M].北京：中国建筑工业出版社,2007.

[5] 欧阳东.BIM技术——第二次建筑设计革命[M].北京：中国建筑工业出版社,2013.

[6] 秦 军.建筑设计阶段的BIM应用[J].建筑技艺,2011(Z1):87.

[7] 王 滋,杨玉磊,郭 瑶.BIM技术框架下建筑设计策略探讨[J].建材与装饰,2016(51):73-74.

[8] 修 龙.BIM建筑设计与施工的又一次革命性挑战[J].施工技术,2013,42(11):8-10.

[9] 杨远丰，莫颖媚.多种BIM软件在建筑设计中的综合应用[J].南方建筑,2014(4):57-58.

[10] 张东升.BIM在设计中的应用——设计阶段的BIM等级分析[J].建筑技艺,2016(6):35-37.

[11] 张路薇,关瑞明.BIM技术发展及其建筑设计应用[J].华中建筑,2016(11):66-67.

[12] 赵 昂.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探[D].重庆:重庆大学,2006.

AdaptiveapplicationsofBIMtechnologyindesignconceptionstage

GaoSong1LiWeidong2

(1.TongjiZhejiangCollege,Jiaxing314000,China;2.ShanghaiXiandaiArchitectureEngineering&ConsultingCo.,Ltd,BIMDesignandResearchCenter,Shanghai200120,China)

Through comparing the characteristics of BIM technology, AutoCAD, Sketchup applied in the design conception stage, and according to Schon’s theory dividing the design conception process into three activities, meanwhile parallelizing and analyzing application zones of BIM technology applied in the design conception stage, this paper aims to point out the insufficiencies of BIM technology applied in the design conception stage, and finally, the adaptive applications of BIM technology solutions and research prospects are presented.

BIM technology, design conception, design method

TU712

A

1009-6825(2017)26-0005-03

2017-07-03

高 崧(1976- )，女，博士，讲师；李卫东(1970- )，男，硕士，高级工程师