信息化时代的室内设计 – BIM及其在室内设计中的应用

时间:2011-04-02    来源:装饰杂志     BIM编辑:wang

一、传统计算机辅助室内设计面临的挑战
    传统的计算机辅助室内设计主要采用AutoCAD 等设计软件进行二维的平、立、剖面图设计,在3ds Max等三维软件中制作效果表现图。这种工作模式与传统手工绘图方法步骤类似,只是利用了计算机作为媒介,较手工绘图要高效、精确,并未从根本上将设计师从繁重的绘图任务中解脱出来。传统设计软件无法做到平、立、剖面图之间及其与三维模型之间相互关联,某一图纸作了变动,其它图纸得相应手动修改,甚至重绘,往往会出现各种图纸表达互不相符的现象。
    为了推敲细节与最终设计效果,设计师完成平、立、剖面图设计之后,用 3ds Max 等软件建立三维模型并可渲染成照片级的效果图。由于用 3ds Max 软件建模操作复杂,设计师难于熟练掌握,有关用3ds Max建模方法的研究应运而生[1-2]。但是此类三维模型并无集成相关信息,其目的仅仅是为了得到三维浏览动画或效果表现图,其价值不能带入后面的施工图设计和项目管理阶段。
    以上问题是目前计算机辅助室内设计中面临的普遍问题,是进一步提高设计水平和设计效率所面临的严重挑战。只能通过计算机新技术的应用来解决这些问题,建筑信息模型技术提供了可靠的解决方案。
二、建筑信息模型
    建筑信息模型[3](Building Information Modeling,BIM)是近年来出现的一项新的建筑数字技术。它采用信息化建模技术,大大提高了建筑信息的集成化程度,它将使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高,成本降低,为建筑业的发展带来巨大的效益。
    建筑信息模型技术应当包含建模和应用两个方面的含义:从建模的角度来说,建筑信息模型是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,是对该工程项目相关信息详尽的数字化表达。它既包含建筑物三维模型的几何信息,还包含了建筑构件的物理特性和功能特性及其相关的项目生命周期信息。从应用的角度来看,建筑信息模型强调了对信息完全数字化的要求,可以在项目的生命周期中随时给模型增添各种工程信息,满足项目的各种需求。
    基于BIM技术的设计软件(以下将简称为BIM设计软件)包含了以下三种主要的技术思想 :
第一,在三维空间建立起单一的、数字化的建筑信息模型,建筑物的所有信息均以统一数据库的形式保存在该模型中,以便于更新和共享。
第二,在设计数据之间创建实时的、一致性的关联。因此,由同一个数字化建筑模型生成的所有设计图纸、图表均相互关联,各数字化构件实体之间可以实现关联显示、智能互动。对设计数据的任何更改, 都马上可以在其他关联的地方反映出来。
第三,支持多种方式的数据表达与信息传输。BIM 软件既支持传统的平、立、剖面图等二维方式和图表表达,也支持轴测图、透视图等三维方式表达甚至动画方式显示,还支持XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)以便于网络传输。
三、建筑信息模型技术在室内设计中应用的优势
    将BIM技术应用于室内设计将会带来的革命性变化,主要体现在以下多个方面。
1.信息化建模
    BIM设计软件不再提供只能画点、线、圆等简单元素的几何绘图工具,而是在设计过程中直接放置墙体、门、窗、梁、柱等构件图元,建立起由构件组成的信息化模型。软件带有强大的构件库,各种构件、家具、厨房设备、卫生洁具都存储在库中,可以随时调用。模型建立后,便可自动生成室内设计表达所需的各种图纸。
2.设计数据关联变化、智能联动由于生成的各种图纸都是来源于同一模型,所有的图纸、图表都是相互关联的,避免了不同视图之间出现的不一致现象。如果需要对设计 进行更改,无论在哪一张视图上改动,相关联的图纸、图表上也跟着发生了关联变更,这种关联变更是实时的。
    关联变化与智能联动还体现在构件之间存在着关联关系。例如在模型中安装在顶棚上的灯具,如果要把顶棚升高或降低,灯具的高度就会随之升高或降低;如果把模型中的顶棚删除,顶棚上的灯具也会随之删除。
3.可视化分析
    前面提到,BIM 设计软件建立起的模型就是设计的成果。至于各种平、立、剖面图,以及三维效果图、三维动画等都可以根据模型随意生成,这就为设计的可视化分析(空间分析、体量分析、效果分析、细节处理)提供了方便。设计师可以利用三维模型在任意的视角上推敲设计,确定材料材质、饰面颜色、灯光布置、固定设施等,检查管线和构件的碰撞情况,确定各种管线穿越构件的准确位置,从而做到对设计进行细致的分析,保证了设计的质量。
4.更加关注细节
    室内设计十分关注细节,可视化分析为处理好细节创造了条件。灯光、材质、饰面、家具等细节影响着设计的最终效果。不管在概念设计阶段还是深化设计阶段,BIM 设计软件都支持设计师生动而方便地表现这些细节。
5.丰富的附加功能
    由于BIM的数据库中包含了所代表的建筑物的详尽信息,这样就为BIM的进一步应用创造了条件,为设计工作增加了很多附加功能。
    可以利用它自动统计工程量。从模型中生成各种门窗表、材料表以及各种综合表格十分容易。要统计某间隔墙的面积、体积,或者装饰构件的数量、价格、厂家信息也十分方便。设计师很容易利用它来进行工程概预算,为控制装修报价或投标报价提供了精确的数据依据,保证了实际成本的差异率在可控制的范围内。利用它生成采购清单等能够保证采购数量的准确性。
    室内设计除空间功能设计和视觉艺术设计外,还包括室内声、光、热环境的设计。尤其是大型公共建筑室内空间对声、光、热环境有着很高的要求。由于BIM包含的丰富数据中也包含构件材料的各种物理数据(热阻值、隔声系数等) ,这就为直接把信息化模型导出到诸如Ecotect、IES等分析软件中进行声、光、热环境的建筑物理分析创造了条件。
6.实现信息共享与协同工作
    在建筑信息模型中,有关建筑工程的所有基本构件的数据都存放在统一的数据库中,实现了信息集成。这就可以以 BIM为核心构建协同工作平台,使室内设计、电气、给排水等不同专业的设计人员都能够通过网络在同一个建筑模型上展开协同设计,还可以通过协同工作平台与业主、承建商、材料供应商等进行协调与沟通并及时传达信息,各种信息能得到有效的管理与应用,保证设计协调、高效、顺利地进行。
四、建筑信息模型技术在室内设计中的应用实例
1.林肯中心爱丽丝杜利音乐厅改造工程美国纽约市林肯中心的爱丽丝杜利音乐厅最新改造工程应用了BIM技术,取得了令人满意的效果。[4]该项目要求在现有空间的墙体系统中
    采用新型材料,并规定了严格的误差及有限的工期。音乐厅内部采用了半透明的、弯曲的木饰面板的墙板系统。设计师应用Digital Project 建立室内的三维模型,包括木墙板、承重钢结构、剧场缆索提升装置、暖通水电系统等各个方面,并考虑了各构件、各系统的相互影响,使工程得以顺利进行。其中有以下几点,凸显了BIM技术的优越性 :
(1)设计师通过Digital Project 与建筑木业厂商、板材顾问进行协同工作,又快又好地共同完成了内部面板设计,随后可直接按设计要求进行面板的制造、安装。
(2)设计师通过Digital Project 将各分包商的三维模型整合在一起,并提供了预生成该项目的数字化三维视图,完成了诸如管道系统布局等复杂系统的设计,分析和解决了管道系统的碰撞冲突问题,避免了因为碰撞冲突引起的修改设计、 返工等问题。
(3)设计师利用Digital Project 建立起三维信息化模型,分析了设计中各个部分的衔接问题,确保所制造的面板能精确地安装,确保了施工的顺利进行。
2.上海世博会德国国家馆
    2010 年上海世博会德国国家馆是由175 根钢柱支撑起来的钢结构现代建筑,外围使用膜结构。整个建筑造型新颖,由四个不规则几何体组成,空间关系复杂。[5]德国馆由于建筑造型和空间关系复杂,如果沿用传统二维设计手段则根本无法进行该项目的室内设计工作。例如,钢结构与内板、内装饰板之间有很多夹角相连的关系,这种立体结构难于用二维投影表达。设计人员在设计中应用了 Revit 等三维设计软件,先建立起三维模型,模型建成以后计算杆件的大小,再根据杆件的尺寸进行内板、外板和膜的设计,从而准确地解决了用传统二维设计手段难以解决的问题。
    由于采用了先进的BIM技术,从方案到施工图的全部设计所用时间不到半年,其中包括了建筑的室内设计,保证了工程的顺利完成。[6]
五.结语
    基于BIM技术开发的三维设计软件为室内设计师提供了一个从概念设计到施工图设计、可视化分析、渲染图和文档制作的统一环境,消除了设计图档之间不一致的现象, 保证设计协调、 高效、 顺利地进行,保证了设计的质量和进度。实践证明基于BIM 技术的三维设计是一种非常有效的手段,设计者用三维概念来分析空间构成关系,最终实现设计的立体表达,实现设计目标的优化,实现设计信息的充分利用。
    BIM 设计软件的应用可以改变并加深设计师对空间的认知和对室内构筑形式的理解,其设计构思的意义和方法也在逐渐被认识,同时为室内设计教育带来了新的课题,这也是正在发展的信息技术对设计思维带来的新的冲击、新的革命。
 

 

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