BIM技术应用：概念设计阶段改进

概念设计阶段即为建筑设计人员对方案的构思阶段,概念设计是建筑设计方案阶段中最具创造性的部分。概念设计的BIM应用需要考虑项目所有相关问题,包括功能设置,成本、建造方法、使用材料、环境影响、文化、审美需求等。并且在这一阶段需要预先考虑整个设计团队中各专业人员的配置。

4.1.1　设计文件的收集和整理

在概念构思的前期,先收集来自项目任务书、拟建场地、气象气候、规划条件等相关设计信息。对这些信息的分析整理与归纳整合是BIM概念设计的根本前提。设计工作开始时,设计人员通过对基地进行调研,并数字化收集设计工作的先决条件:基地的地质学条件、一年中太阳的运行轨迹、季风方向、周边建筑环境、地域特色、风土人情等。同时仔细研读设计任务书,并尽可能去了解业主的意图及需求,思考什么样的设计能满足业主要求并适合于基地及项目要求。充分利用各种已知条件,在设计的最初阶段就可以朝着最有效的方向努力,并做出适当的决定,避免潜在的失误。

这一阶段,设计人员根据业主或规划建设部门提供的建设基地及其周边的地形情况的原始规划建设条件,利用BIM建模软件进行创建,并将之前采集的各种数字化信息和现场条件导入BIM设计环境中。

4.1.2　场地分析和形体推敲

完成基地模型的创建工作后,结合调研结果对基地条件进行详细梳理。若遇到复杂的地形,可以利用BIM技术平台结合GIS及相关分析软件对设计条件进行判断、整理、分析,找出主要关注点。BIM场地分析包括两方面内容:自然地形和建筑环境。建筑与场地的关系不仅要体现看待场地的视角,还要考虑在建造中是利用场地现有条件,还是改造环境。

初步完成设计场地的BIM分析工作后,将对建筑面积、功能要求、建造模式、可行性等方面进行深入分析,确定建筑设计的基本框架,包括平面基本布局、体量关系模型、建筑在基地中的方位、结构形式、空间布局、内部空间品质、与基地环境的关系以及对当地文化的解读等内容。

具体到所在场所的层面上,建筑需要获得具体的形体。这一过程有些类似于传统设计过程中的总平面设计,但通过前期的BIM环境构建,具有直观的三维表现和简单的体量模型。应用BIM的概念设计,其中的体量模型不仅仅源自于对各个建筑功能体的分析、归类、组合,而是把功能、形体、环境这三者紧密地联系在一起,在此基础上建立一个合适的体量来容纳具体的功能,并对环境给予合适的交互策略,或融合,或独立,使得建筑和场地的配合更为有机,形体的产生更具逻辑性。

建筑设计人员往往需要快速地生成概念方案,并评估备选方案的优劣,因此评估过程需要实时直观的,并可以通过使用类比的思维过程进行方案比较的呈现方式。相较传统的概念设计方式,应用BIM技术的概念设计可以更好地满足工程项目概念设计的需求。同时,概念设计主要依赖于设计团队中实际经验丰富、专业知识扎实的主建筑师,他们基于自身的知识储备和直觉进行设计工作,并及时提取设计团队内其他成员的反馈意见。团队内部的交流、沟通在这一环节显得尤为重要。快速的勾勒功能和方便协同工作和交流的功能成为应用BIM技术的概念设计阶段方案生成的最主要需求。(www.xing528.com)

基于同样的需求,操作简单的软件成为概念设计的辅助工具,如Sketchup、Revit等软件。这些软件支持快速形体生成,有效促进了设计团队内对建筑空间设计的视觉感受和空间交流。纯几何的操作适用于所有形状,样条曲线工具为复杂形体的创建提供了解决方案。利用这类建筑师可以创建出复杂而合理的形体,并能快速的审视其视觉效果。经过反复的使用,软件的操作可以融入建筑设计人员的设计思维过程中。作为较为独立的设计工具,它们可以解决一部分概念设计阶段中的挑战。同时还可利用相关软件解决概念设计阶段需要解决的问题,如空间编程、能源使用、财务可行性研究等。

Revit Architecture的“概念设计环境”功能为可为建设项目提供创建各种概念体量模型的工具,可以使用设计中的点、线和边、面图元来快速创建各种体量形状。“概念设计环境”提供两种建模工具:内建体量和可载入概念体量族。概念设计阶段,设计人员在二维视图中推敲设计方案,载入体量族功能可以提供方便的操作支持,并使用可载入体量族来创建概念体量。表面有理化功能弥补了BIM设计软件早期在处理复杂形体方面的功能不足。表面有理化先将体量形状表面进行UV网格分割,然后给分割的表面应用六边形、八边形、错缝、箭头、菱形、棋盘、Z字形等各种图案填充,最后可以将自定义的填充图案嵌套到体量族中,从而创建特殊体量表而形状。

通过建立体量模型并进行多方案比较分析,设计人员进而深入推敲建筑形体之间的内在逻辑以及建筑与场地的关系,更加准确、高效地得到概念设计的最优解。

4.1.3　概念模型分析

为使BIM概念设计的体量关系在各方面都满足设计要求,需要对其进行模型分析,包括统计面积、体形系数、容积率、建筑密度等技术指标,以及日照条件、风环境等模拟分析。当发现设计存在问题时,及时做出调整。通过利用BIM技术构建的环境和体量模型,及时对模型面积进行统计,可以有效控制设计方案的面积指标,避免因概念模型不精准而造成面积指标存在较大的误差。Revit软件有相关的第三方数据接口,支持Ecotect、绿建斯维尔等分析工具的数据导入导出,通过综合运用以上BIM软件,对设计方案形成一个整体把控,为后续的BIM方案设计提供基础。

4.1.4　建立和深化体量模型

在Revit软件平台中,基于之前的概念设计,建立建筑工程项目单体的简单几何模型,即体量模型。之后继续深化体量模型。深化体量模型需要考虑建筑设计方案反映当地的民俗习惯,通过统筹考虑,协调建筑与周边环境的关系。深化体量模型的过程与建造成本、建筑利用率、建造的复杂程度、项目交付时间等均密切相关。