BIM 技術在長效住宅設計運維中的應用研究

高 鏑

(北京工業大學，北京 100124)

1 概述

1.1 我國的長效住宅

在我國，城市人口密度高，住宅面積小且使用壽命較短，居住條件也相對較差。隨著人們對居住水平認識的不斷提高，消費者已經逐漸從對“大房子”的追求轉變為對“好房子”的追求。新的居住價值觀造成了居住需求的轉變，住宅的空間形式也隨之發生著變化。然而傳統的住宅在空間多樣性上的欠缺以及在住宅建設中很少考慮住宅全壽命周期的更新和改造等問題一直沒有得到解決，可改造性能差也使得住宅居住品質不能得以長期維持，既浪費了大量的資源，也是社會財富的巨大損失。

因此大力發展長效住宅逐漸成為在彌補住宅個性化缺失的同時節約社會資源，提升住宅使用價值的重要解決手段。開放住宅是長效住宅的基礎，其對住宅全生命周期運行狀況的關注及以人為本的設計初衷為住宅建設指明了方向。目前我國已經開始了對開放住宅的研究，并建成了一些實驗性項目，典型案例如北京雅世合金公寓等。但同日本、荷蘭等國相比還存在著明顯的差距，其中不僅包括部件的標準化生產等硬性的技術能力，相關的政策支持和配套措施也是不容忽視的重要一環。只有當產業與政策相互配合，我國的長效住宅建設才能得到長久穩定的發展。

1.2 我國的長效住宅設計體系和其面臨的困境

我國的長效住宅設計體系大體可以分為三個層面:工程層面、設計層面、使用層面。三者共同構成了開放住宅的全生命周期。

1)工程層面包含項目開發商、建筑設計師和住宅用戶，三者共同決定了長效住宅的使用性質和設計方向，其核心應是住戶的使用需求。然而由于缺少現實有效的供開發商、建筑師及用戶之間交流的平臺，用戶參與程度同理想狀態相去甚遠。

2)設計層面包含支撐體設計、填充體設計及內裝修部品設計。在支撐體與填充體相繼實現后，部品設計已經悄然成為影響開放住宅使用的關鍵。然而由于缺少相關改造經驗與建筑信息，用戶在填充體改造過程中容易對支撐體部分造成一定程度的破壞且改造方案在施工前沒有有效的技術手段來表達和驗證，填充體的改造往往留有遺憾，甚至產生不可協調的困難從而重新施工，造成不必要的建材浪費。

3)使用層面包含填充體變更、部品更換以及社區維護管理。填充體與裝修部品相對使用年限較短且容易更換。由于部品類型與數量繁多，需要對其信息進行統一的記錄與管理方便日后查閱。對于開發商來說，開放住宅的后期維護同樣需要完整詳細的建筑信息。因此建筑信息整合是長效住宅維持高效運轉與資源節約的關鍵所在，需要一種高效的技術手段完成以上工作。

2 BIM技術為長效住宅帶來改變

由于以上問題的存在，我國的長效住宅在其核心環節——長效性及開放性的體現上存在著很大的欠缺。而隨著BIM技術的出現和不斷完善，則為我們帶來了相應的解決方案。

BIM技術作為建筑業信息化的最新解決方案已經在世界范圍內得到了一定程度的實踐和驗證，其對建筑物在全生命周期中建筑信息的關注及其具備直觀性、協作性的工作方法都相比于傳統的建筑設計手段有了飛躍性的提升。下面對BIM技術在長效住宅設計使用過程中可能發揮決定性因素的部分展開探討。

2.1 開放性帶來的溝通平臺

長效住宅的核心環節是工程層面中的三者之間實現完整、實時的溝通與互動。住宅用戶將對填充體的個性化的使用需求反映給建筑師和開發商，三者共同決定住宅未來的設計走向，同時避免溝通不暢造成的日后拆改。而我國目前對住宅用戶提供的參與平臺更多時候顯得“有名無實”，有些“菜單”式的裝修選項其實質也是以增加賣點為目的的。因此我們需要找到一種住戶參與設計的方法，真正建立起聯系三者之間參與溝通的橋梁，以便充分體現長效住宅的開放性特點。

BIM技術的出現，打破了建筑行業間傳統的以圖紙為媒介的低效交流模式。開放性的信息模型讓不同環節的參與者之間可以有效、無損的瀏覽設計過程中的建筑信息。這種即時、直觀、低成本的溝通模式不僅節約了資源，更讓住宅用戶也可以依據獲得的部分建筑信息與設計團隊進行交流，根據個人需求完善填充體的設計。

2.2 共享性帶來的協同設計

從單工種單獨完成工作到不同工種協同設計，從不同信息模型的整合到同一模型的整體設計，從虛假的效果表現到實現“所見即所得”，BIM技術給傳統的協作設計方式帶來革命性的進步。隨著“云”技術的發展，使用云服務器也成為了應對BIM龐大計算量的有效途徑。BIM模型可通過設計團隊專享的云服務器或互聯網實現整個工作團隊的共享與協同。建設項目經由一套成熟的BIM共享工作體系實現高效的運轉。

以往住宅用戶很難切實參與到自己住宅的設計過程當中，原因之一是開發商與設計方面對的住戶數量龐大，每位住戶對住房的需求又千差萬別，信息繁雜。用有限的精力與資源很難滿足所有住戶的需求。然而當新的協同方式出現后，住戶完全可以在開發商提供的項目文件中領取自己購買到的修改權限，自行或在專業人士的指導下完成填充體部分的設計或修改優化。完成的填充體模型可以將包含全部建材與家具部品的相關信息統一反饋給開發商，由開發商統一采購和施工，最終連同住房一同交付給住戶。住戶既可免去繁重的“裝修”環節，同時保證了住房的施工質量。

2.3 權限分配帶來的可控性

我們時常遇到這樣的情況:自己的住房因相鄰住戶不負責任地進行家裝改造而遭到破壞，從而產生糾紛。其原因通常在于業主及施工團隊對建筑的結構信息以及鄰里住房的改造信息無從掌握，僅憑經驗盲目施工造成了不必要的損失。

在項目進行過程中設計人員可以從共享網絡中的中心文件中領取各自專業參與的設計環節的模型修改權限，其他人員僅可將模型鏈接后作為參照底圖，沒有修改權。結合BIM技術的權限分配特性，設計人員可以將長效住宅支撐體部分的BIM模型共享到互聯網上幫助住戶瀏覽自己所購買的套型信息，并為其設定設計與修改填充體部分的工作權限，如此一來便可在住戶參與設計的過程中，避免對沒有設計權限的建筑結構(支撐體部分)造成破壞，保證施工的安全性和建筑的長效性。

2.4 三維設計帶來的可視化

長效住宅在我國尚處于探索與實驗階段，其全新的結構體系和管線排布方式與傳統住宅有著相當大的區別，設計難度也有所提升。與以往的二維設計手段不同，BIM模型可以隨時將建筑信息轉化為三維圖形信息在設計人員面前直觀地展示出來。住戶同樣也可以通過專門的第三方軟件參與到設計當中，在專業人員的指導下放置戶內分隔墻;確定整體衛生間和廚房的位置以及形式;修改內墻面以及地面的材料和色彩;擺放及確定家具的位置和尺寸等等;最終通過三維視圖和渲染圖直觀地感受居室內部的裝修效果，避免了在施工結束后住宅效果同預期存在差距而造成的返工。

2.5 可出圖性與糾錯

傳統家裝模式普遍遵循著口述需求—現場測量—施工排查—交付使用的含糊流程，往往因為施工階段的疏忽造成出現預期之外的問題，如果返工不僅浪費了財力也延誤了工期。BIM模式與之不同，設計師在完成BIM模型之后，可以準確、快速地導出包括管線圖、關鍵節點詳圖、碰撞檢查糾錯報告在內的施工圖紙，并在工程中直接指導工人施工，實現有圖可依。這樣做不僅在一定程度上節約了成本，還提高了施工的精度。

2.6 信息、預算與長效性

任何類型的建筑其生命周期都基本遵循5個階段:可行性研究階段，初步設計與施工圖設計階段，施工驗收階段，交付使用、管理與維護階段，銷毀階段。發展建筑的長效性應在其各個階段中都有所體現。在全過程的不同階段中，參與活動的人和他們進行的活動都根據所在建筑全過程的階段不同而不同。不同階段信息交付的完整性與系統性是BIM技術所能實現的另一項重要功能，在項目進行過程中，不同參與方可以在模型中插入、抽取、更新或修改相關信息，完成協同作業。

一個完整的BIM模型包含了工程層面三方關注的全部核心信息，其中非幾何信息(NGI)成為住宅發揮長效性的關鍵因素。模型建立時輸入其內的建筑材料與內裝部品的相關信息(類型、數量、尺寸、材質、價格、顏色、使用年限、經銷商等)都屬于非幾何信息，設計人員可以輕松進行調閱與比對。設計階段住戶可以根據這些信息和自身的預算情況隨時調整工程方案。當住宅交付使用后，運營方也同樣需要這些信息對住宅進行維護與管理。因此，BIM模型的信息深度直接決定了項目的開支與建筑的長效性。

2.7 節能與舒適度

相比傳統的2D設計手段只能在設計完成后依靠獨立的分析工具介入，BIM模型建立過程在住宅的可持續設計方面有著巨大的優勢。強大的信息傳遞能力使得設計師不再需要為了節能計算重新建模而直接使用BIM協同分析軟件進行節能設計。當填充體部分設計初步完成時，住戶也可以在設計師的指導下根據現有的室內部品信息通過BIM輔助軟件強大的分析能力對居室的熱環境、光環境、聲環境等環節進行計算，來了解居室未來的舒適程度并最終通過修改優化相關設計，實現家居環境的節能環保。

3 結語

BIM技術的發展已經走過了十幾個年頭，更多的人已經注意到其對解決我國目前建筑界存在的問題和提升我國建筑產業核心競爭力有很現實和迫切的意義。如今，我國BIM技術已經從發展與完善核心技術的1.0時代進入到探討與挖掘使用方法的2.0時代，設計企業的應用水平有了飛速的提高。同時，隨著北京市《民用建筑信息模型設計標準》的出臺，我國對BIM使用標準的探討和完善也有了實質性的進展。可以說，將BIM技術應用于長效住宅領域的基礎條件已經具備，而真正實現還需要從業者不斷的探索與實踐。

［1］劉 藝.基于BIM技術的SI住宅用戶參與設計展望［J］.生態城市與綠色建筑，2012(6):17-18.

［2］程 勇.探索開放住宅理論在我國住宅設計的應用發展［D］.大連:大連理工大學碩士論文，2008.

［3］趙 倩.CSI住宅設計體系初探［D］.濟南:山東建筑大學碩士論文，2011.

［4］鞠瑞紅.住宅產業化進程中的SI住宅體系設計研究［D］.濟南:山東建筑大學碩士論文，2011.

［5］劉東衛.長壽化住宅引領住宅發展的未來［J］.住宅產業，2010(3):50-51.

［6］上海城建集團.BIM預制裝配式住宅項目中的應用［J］.建筑，2013(11):70-72.

［7］李玉娟.BIM技術在住宅建筑設計中的應用研究［D］.重慶:重慶大學碩士論文，2008.

［8］何關培.BIM究竟是什么［J］.土木建筑工程信息技術，2010(8):73-74.