基于技術革新大環境下的建筑設計展望

楊大東

(福州市建筑設計院　福建福州　350011)

?

基于技術革新大環境下的建筑設計展望

楊大東

(福州市建筑設計院福建福州350011)

新技術的出現不斷沖擊著傳統的建筑產業，涵蓋了從設計到成果展示以及施工的整個產業鏈。文章列舉了時下對建筑產業產生較大影響的幾種新技術變革，并基于此，對未來建筑設計產業所面臨的挑戰和機遇做了一定思考，并提出相應應對措施。

技術革新;應對措施

0　引言

近年來，隨著諸多技術快速的發展，整個人類社會處于新技術革命的門口。技術進步和產業轉型席卷世界。對于建筑設計產業，也產生巨大的影響。變革，正以沛然莫御的力量迎面向我們沖擊而來。

1　技術的更新和變化

1.1設計手段的發展

建筑設計產業在近二三十年的時間里從在紙上一筆一劃的精細刻畫到如今借助各種電腦軟件從概念的研發到設計成果的展示再到最后施工圖紙的成型，整個工作流程已然發生翻天覆地的巨變。得益于3dsMax、Maya、Rhino等三維建模的軟件的應用，許多之前無法想象或是無法精確施工的建筑作品不斷問世。技術的突破不僅改變著建筑師的工作方式，其影響更直接呈現在建筑成果上。相較工業革命后流行于全世界的方盒子式現代建筑，越來越多動感流線型的房子進入我們的視野(圖1)。在此緬懷下剛剛逝去的曲線建筑大師扎哈·哈迪德，她的流線型建筑讓世人看到建筑形態的另一種極致。

BIM(建筑信息模型)技術作為繼CAD(計算機輔助設計)技術后出現的建筑領域又一重要的計算機應用技術，將大大提高建筑工程的集成化程度，提高工程設計與施工全過程的質量控制與工作效率。其定義為：創建并利用數字模型對項目進行設計、建造及運營管理的過程[1]。BIM技術的出現改變了建筑師一貫以來將二維圖紙繪制與三維立體建模分開操作的工作模式。繪圖由二維CAD繪圖軟件走向三維BIM(建筑信息模型)軟件，協同由CAD的外部引用進展到BIM在同一個模型上展開。各工種間的實時展示、溝通、協調變得更加精確，極大地提高了工作效率。BIM技術天然的平臺屬性，可以將面積、材料、工程量計算、預制構件制作、施工進度安排、裝修調節布置等一系列上、下游工作連貫起來，使工程變得更精確、更可控，使之更“數字化”。“物聯網”“智慧城市”“數字地球”也將在這一平臺上生長起來。項目管理軟件發展，為復雜的協作配合提供了更多的可控性。

虛擬現實技術的發展也讓建筑師的設計手段產生巨大變革。借助最新的虛擬現實技術，建筑師可以將設計思路更直接地轉化為三維信息模型，通過手部的直接操作，形成虛擬建筑模型。設計成果的制作，溝通與展示都將更為便捷(圖2)。

1.2展示技術的更新

二維的CAD更多的是一種技術的表述，BIM的三維屬性，使之更簡單、易懂，使技術人員、客戶能夠同時對設計中的形體組合、材料選擇、顏色搭配等進行探討，這對技術人員提出了很大挑戰。也許在不久的將來，由BIM技術構建的虛擬現實模型中(圖3)，技術人員可以直觀漫游其內，檢視設計的不足，追求更完美的作品。與此同時，也可能要忍受客戶不停抱怨，做出無止境的修改。甚至，精細化的設計使工程在設計過程中，即可感受建成后的空間尺度和造價、工期等所有信息。

也許，就如購物逐步由線下發展到線上一樣，未來城市和建筑也逐步由實體向實體虛擬混合模式發展。在一個建筑空間或城市空間里，許多展示在你眼前的景象只是“影像”，由“AR”(增強現實技術Augmented Reality，簡稱AR)和“VR”(虛擬現實技術Virtual Reality，簡稱VR)等技術構成。“AR”技術屬于虛擬現實技術的一個分支，其特點是應用電腦技術將虛擬信息，數字信息疊加到現實場景之中，將虛擬信息帶入現實中，人們可以同時觀察到真實世界和虛擬世界，還能使用戶以各種方式跟虛擬場景進行交互體驗[2]。2015年5月22日晚，在悉尼歌劇院外墻面上進行的燈光秀就是“AR”技術的一個應用案例。利用高功率的投影機，將圖案與色彩投射在建筑外表面，可以讓建筑的外立面在瞬間產生多種多樣的變化(圖4)。有了AR技術的介入，建筑外立面的概念已被弱化，立面可以根據業主的喜好任意調整變換，這對建筑設計行業帶來的影響不言而喻。“VR”技術是利用電腦模擬產生一個虛擬的三維空間，在虛擬世界中提供信息以刺激人的視覺、聽覺等感官，達到身臨其境的效果。試想不久后的將來，建筑師通過VR技術將建好的建筑模型展示給甲方，甲方可多方位多角度地對方案進行觀察與體驗，具有更強的直觀性和自主性，對提高建筑師與甲方之間的溝通效率具有良好的促進作用。

1.3建造技術的突飛猛進

CAM(計算機輔助加工技術)的進展，促進了“建筑工業化”的進步。用現代工業生產方式和管理手段代替傳統的，分散的手工生產方式來建造房屋，我國也正在推廣這一技術。設想，建筑師設計好的每一個構件，由機械化手段預制生產，再由大型機械直接拼裝形成建筑，體現標準化、機械化、工廠化、組織管理科學化的特征。這種裝配式的建筑生產方式已成為現代建筑工業化最重要的實施手段，這也要求建筑師在施工之前將所有建造過程考慮在內，如結構、設備管線、拼裝方式、節點處理過程等。這種裝配式的建筑生產方式具有提高質量、縮短工期、節約能源、減少消耗、清潔生產等許多優點[3]。在世界范圍內已經有許多成熟的裝配式建筑落成，在我國，遠大集團的裝配式建筑試驗已將這種技術發揮到極致。2010年，遠大集團利用裝配式建造技術用24h建成建筑面積幾千平米的遠大館，震驚世人(圖5)。建筑所有構件全部在工廠內預制生產，運送到現場后一次性吊到安裝部位，工人只需要進行常規裝配工作，現場沒有成堆的泥沙漫天的粉塵，不僅極大地縮短了工期，還很好地維護了現場環境。

3D打印技術的出現為建筑行業帶來了全新的機遇和挑戰。作為一種新興的技術類型，3D打印技術的應用在近幾年迅速擴展到了各個領域，也包含著建筑領域。該技術的主要特點是可直接根據計算圖形數據，利用某種合適的可塑性材料，通過增材制造的方法，直接生產出所需的產品。相較于傳統制造工藝，其優勢在于無需機械加工或者任何模具，就可直接利用數字信息打印出形態各異的工業產品，大大縮短了生產周期，提高生產效率，節約用材、節約成本，同時還能提高產品的尺寸精度[4]。2015年1月，盈創建筑科技公司利用3D打印技術打印出了全球最高的3D打印建筑——“6層樓居住房”和全球首個帶內裝、外裝一體化3D打印“1 100m2精裝別墅”(圖6)。只要研制出合適的建造原料，就可利用“3D打印技術”將數據變成實體，體現“定制產品”般的建設過程。

1.4設計要求的提高

隨著環境與能源所帶來的挑戰日益加劇，建筑行業中對“綠色建筑”“海綿城市”等可以促進城市環境優化，減少全壽命使用中的能源消耗和粉塵排放，能更好地適應和抵御自然環境的技術重視程度不斷提高，并逐步落實到建筑規范性文件之中。同時，保障性住宅建設、城市更新、舊有建筑活化、古建維護、地下管廊建設等新的課題不斷被提出，這也不斷提高行業對新技術的要求，建筑從業人員也必將面臨新的挑戰。這不斷開拓的眼界和需要，使建筑設計不僅局限在工程技術范疇，還要求在技術中貫徹社會學目標，如關懷低收入人群、減少階層差距，創造更有吸引力的城市等，使建筑設計成為學習型、研究型行業。

2　建筑產業的應對措施

展望未來，基于技術革新洪流中，建筑設計企業如何生存、發展？如何承擔起自身的社會責任？就像現代建筑的前輩一樣，把規劃和建筑設計思想當作改變世界的“火與劍”，力求改善當時社會矛盾、社會不公的狀況，設計出一個更安全、衛生，更平等，更加適于人們工作和發展的新世界。

2.1緊跟技術前沿

在新常態下，我國的建筑產業將改變之前粗放型的增長方式，建設量亦有所下降，這就要求建筑設計企業要緊盯著技術發展前沿，研究利用技術發展提供的可能性，加大學習、研究力度，設計出引領發展的好作品，增強自身的專業競爭力。如加快BIM設計技術的推廣，使建筑設計企業能設計體型復雜、要求嚴格的建設工程，使各工種設計協同更緊密。及時更新設計軟件與工具的使用，解放設計思維，借助科技的力量，提高設計效率，同時方便同甲方及合作伙伴之間的溝通與成果展示。同時，投身“建筑工業化”進程，重視“綠建”技術的發展，關注國家對行業技術性的指導政策，在這一發展迅速的設計領域占得一席之地。

2.2整合產業上下游

BIM技術的出現，天然地將建筑開發建造上下游全過程連成一體，提供了以建筑設計企業為龍頭，整合開發建造全過程的可能性。相比早就形成設計總包一體化的石化、港航等產業，建筑行業總包代建方興未艾。在裝配式建筑的實施過程中，經完善設計后的圖紙進入工廠，由廠家按照標準統一進行預制生產，最后將預制完成的建筑配件運送至現場由大型機械直接拼裝成建筑。在此過程中，裝修、管線、設備安裝一體成型，經過簡單現場施工，即可完工。設計方、生產廠商與施工方間的緊密合作可以大大提高生產效率，整合了設計方的軟件優勢和研發特性，生產商的流水線生產能力和施工方的人力優勢，建筑設計企業與相關上下游企業聯合形成合力，過程中不斷反饋及優化，不僅可以為客戶提供更專業、更廣泛的服務，而且隨著整個行業的分工更加精細化，客戶很難再找到有專業團隊能熟悉建造的整個過程，依靠專業總包代建團隊也將成為市場的必然。

2.3加強團隊協作機制

設計企業要注重建立自身的“協作團隊”。現代建筑設計，不光是建筑本身各專業設計，還包含景觀設計、夜景照明設計、裝修設計、特殊結構設計、智能化設計、聲學設計等；還有很多新的領域，如標識設計、展示設計、動態顯示設計、工藝流程設計等。將來，AR設計等很快就會來臨；未來，在技術上面臨既要“將專業的事給專業的人做”，又要“技術可靠，控制規范和法規風險”，還要“團隊綜合效率最優，具有生機和活力”，這是建筑設計企業團隊建設的難題。要做到先進的項目管理機制，除了提高員工的個人素質，加強對員工的專業技能培訓之外，項目管理軟件的更新可能是解決方案之一。

2.4有效利用社會資源

面臨如此復雜的挑戰，建筑設計企業獨立承擔顯然不切實際。要善于借助社會力量，營造有助于建筑產業有序發展的社會環境。筆者認為，與政府部門以及教育科研機構的對接必不可少。

2.4.1與政府部門的溝通

與政府部門的溝通旨在希望政府在政策的頂層設計上給予相關支持。良好而完善的相關政策對建筑產業的合理健康發展至關重要。在企業改制合并和建筑項目總包、代建、招投標等制度改革上，投入更多精力，完善制度建設。這樣，才能前瞻性地發揮技術革新帶來的巨大可能性，使之成為生產力。

在相關建筑設計法規規定和由規劃建設等部門制定的規章規定方面，也要有頂層設計的考慮，統一標準和解釋權，減少相互矛盾、減少設計資源浪費。對報批等諸多方面允許一定寬容制度，容忍多種格式存在，加快評估速度，減少需有專門軟件處理的報批項目，使新的先進設計手段容易推廣。

在各部門間，建立更通暢的協調，溝通機制，使消防、人防、市政、電力、電信、環保、綠化、文保、土地、水利等與規劃建設等主管部門聯成整體，使工程不因局部的調整而整體停頓，才能避免技術的進步性成為“麻煩制造者”。

在政府的決策上，更需要科學、穩定、理性，這樣才能為新技術發展提供更好的環境。否則，溝通越廣的技術，改動時影響越大，也打擊企業技術革新的主動性。

2.4.2與教育科研機構的對接

產業技術的更新必然要求從業者提高自身的技術水平。人才是企業發展最堅實的后備力量，也是技術發展、社會進步的原始動力。產業的前景和當下的矛盾必須要由建筑設計企業進一步反饋給教育機構，使之提前獲知行業發展的方向，及時更新知識結構，提前掌握技術發展所需的各項技能，使學校培養的人才更好地適應未來技術發展，如此才能促進建筑設計企業技術進步、升級，并推動技術革新的進一步發展。

同時，建筑設計企業應求助于研究機構。只有發展出更好的平臺或跨平臺的軟件，才能將設計測量、建造使用和未來長期維護管理的各種不同要求溝通起來，才能為將來建立“物聯網”“智慧城市”“數字地球”等打下技術基礎。城市未來的發展趨勢必將實現虛擬和現實的混合，這也將是“AR”“VR”技術發展的機遇(圖7)。這些技術手段所提供的可能性將引起人類城市形態、社會形態和心理生存形態等方面的變化，將成為未來研究機構的熱點課題。

3　結語

在新技術革新的大環境下，“智慧城市”“綠色城市”等新興城市概念不斷被提出，并逐漸成為現實。材料能源消耗最優化，生活環境最優化，產業發展環境最優化，是當下建筑設計產業發展的前進目標。在不遠的將來，可以設想：孩子在高科技智能化的學校里，可以享受“智慧城市”高速互聯網帶來的最優的課程、最好的老師。用AR技術進行的課堂教育，實體和虛擬信息相互混合，提供更多的服務功能，使人們生活條件更優化，相互溝通、旅游、購物更加便捷，有更多的時間休閑、學習。社會學習，研究風氣愈盛。服務業的發展使社會環境更加和諧，每個人可以利用的資源更多，能充分發掘自身潛力，世界走向大同。這是新技術革新大環境下的未來，也是建筑設計行業發展的未來展望。讓我們為創造這樣的未來而努力。

[1]龍文志. 建筑業應盡快推行建筑信息模型(BIM)技術[J].建筑技術，2011(01):9-14.

[2]李曉娟,任思琪,黃國彬.國外高校圖書館應用增強現實技術的案例研究[J].圖書情報工作，2015(06):73-81.

[3]蔣勤儉.國內外裝配式混凝土建筑發展綜述[J].建筑技術，2010(12):1074-1077.

[4]王子明,劉瑋.3D打印技術及其在建筑領域的應用[J].混凝土世界，2015(01):50-57.

圖 片 來 源

圖1http://image.baidu.com

圖2《Minority Report》電影截圖

圖3福州市建筑設計院BIM所

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

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

圖6www.yhbm.com

圖7《Iron Man 2》電影截圖

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

楊大東(1969.3-)，男，副總建筑師，首批一級注冊建筑師。E-mail:b970921@163.com

2016-08-05

TU20

A

1004-6135(2016)09-0004-05