BIM技术在住宅装饰中的运用

何煊强

（闽西职业技术学院 城乡建筑学院，福建 龙岩364021）

2019年，住房和城乡建设部发布BIM（Building Information Modeling,以下简称BIM）行业标准《建筑工程设计信息模型制图标准》和《建筑信息模型设计交付标准》，推动了中国建筑业向工业化和信息化的转型升级。但与此同时，国内住宅装饰行业依旧停留在手工现场量房、CAD绘制施工图、手工报价和采用传统施工技术手段阶段。在建筑装饰领域中，装饰施工工艺复杂，多工种交叉，施工难度大。尤其在建筑设计和施工阶段，常由于对后期的装饰施工考虑不足，造成资源浪费。BIM技术能够对装饰设计、施工、后期维护等各项指标进行充分管控，因此在建筑装饰领域中的应用前景极为广阔。

1.BIM相关软件与传统设计软件的区别

目前，国内住宅装饰技术领域大多采用美国欧特克公司开发的CAD软件。这种CAD软件以二维图纸为设计目标，设计成果包含平面图、立面图等，图纸只有数量与几何信息。对于复杂、异型的装饰空间，传统二维图纸很难表达清楚空间流线型转折结构。如由著名建筑设计大师扎哈·哈迪德设计的长沙梅溪湖国际文化艺术中心装饰三维效果图采用3DMAX软件建模渲染，由于模型只是二维图纸的立体表达，除了长度等几何信息，空间几何形体不具备任何物理信息。

相较而言，BIM技术基于真实的虚拟三维空间,所有信息都与实物保持一致,以三维模式为基础,可以实现3D图像。这种物理三维空间映射的虚拟三维空间，可以直观地观察住宅装饰完成后的整体效果,而且也能使一些隐蔽工程实现“所见即所得”。在3DMAX软件中，修改三维模型无法和CAD绘制的二维图纸产生映射和联动，而BIM技术却可以弥补这一缺陷[1]。BIM全生命周期的技术应用可以为企业节约大量人力资源成本和企业运营成本，给企业和业主创造经济效益，在住宅装饰领域具有广阔应用前景。

2.BIM技术在装饰领域的工作流程

住宅BIM技术应用于装饰领域的工作流程，大致可分为信息收集、方案设计、工程报价、施工指导、后期维护5个阶段，如图1所示。

2.1 信息收集阶段

信息收集，指的是装饰设计师收集室内三维空间数据和地理位置等信息的过程。基于装饰工程的特点和要求，设计师需要在设计前进行现场数据的采集。之前，相关数据采集通常利用人工手段，对现场原始建筑尺寸，包括墙、地面尺寸、天花尺寸、立面尺寸、开关插座位置、给排水管道位置等进行测量。采用BIM技术，可以利用三维扫描技术将“点云”数据导入到BIM软件中，结合BIM数据库关联材料，辅助模型构建，为之后的精确算量、施工深化提供原始数据。传统方法采集的仅是室内空间数据信息，而采用BIM技术，即使没有采集室外信息和数据，也可以利用BIM技术中的GIS城市系统，收集室外环境信息，如楼层、朝向、所在建筑的地理坐标位置以及日照时间的长短、风力的大小和风向等，为设计师在装饰设计阶段提供原始数据，利于设计方案优化，减少装饰施工误差。

2.2 室内外环境分析阶段

建筑设计在设计阶段会有建筑环境分析过程，但以往这种环境分析，数据基于整栋建筑物和小区，缺少个体样本的具体数据分析。这种差异化的数据结果需要设计师对某个住宅空间进行单独分析。现在则可以利用BIM软件对室内外空间进行环境分析，来优化室内空间设计方案。

2.2.1室内采光和日照分析

依据现有建筑设计规范，起居室、卧室、书房、厨房采光等级要求达到IV级，卫生间、过厅、楼梯间、餐厅要达到V级。这些规范要求只在前期的建筑设计阶段有所考虑，而在后期住宅设计中，建筑设计师则较少考虑，且相关规范给的都只是最低要求，无法满足业主的差异化需求。另外，传统的技术手段也没有办法让设计师对此作深入的计算分析。

如今，如需改善住宅的采光条件，设计师可以利用BIM系列软件中Ecotect Analysis的BIM模型进行采光分析，并利用前期数据收集阶段收集的楼层信息、地理位置、朝向等原始数据，根据窗洞口的面积、形状、位置（图2）、室内材料的不同来调节采光效果[2]。

图2 窗户高度对室内照度分布的影响

2.2.2热环境分析

热环境分析是基于单独住宅室内外热环境分析，主要分析室外热负载影响因素以及室内热环境受室外热环境的影响。利用BIM技术中的Ecotect Analysis软件，可分析室内环境参数对于室内热舒适的影响，通过运用一些设备来调节室内的空气温湿度等，为居住在室内空间的人员提供良好的热环境。

2.2.3声环境分析

声环境分析的目的是创造适宜的声学空间与环境，减少和消除噪声，保证听觉的安全，获得良好的视听环境。早期的声学环境分析大多数应用于剧院、电影院等一些特殊的声学环境场所。随着BIM技术的发展，声学环境分析不再依靠复杂公式计算，普通家庭也可以享受这种技术服务。设计师可以用BIM模型导入ODEON软件进行声学分析，根据分析结果，改良室内的声环境。如利用软件，可以实时模拟仿真分析窗户采用中空隔音玻璃、室内界面加装吸音棉等室内声学的改良效果。

2.3 方案设计阶段

2.3.1概念设计

在室内装饰的概念设计阶段，设计师不再依赖草图大师等类似方案设计软件，而是利用BIM技术中的Revit软件中的体量进行方案构思。在这个阶段，设计师不仅需要关注空间中的几何信息，还需要关注模型背后的各种材料、设备信息。在概念设计阶段，各空间的设计元素需不断调整和优化，模型变动非常多。在CAD图纸中，“家具图块”升级成了BIM软件中的“族”。这时可以利用BIM模型中“族”来串联起整个空间[3]，为将来的深化设计工作奠定良好的基础。通过BIM技术建立的三维模型，可以实现装饰空间可视化。模型不再是单独的数据个体，每个装饰“零件”相互间可以做到有效联动，平立面图纸间的关联紧密,真正实现“牵一发而动全身”。

目前，最新的BIM技术提供了一种类似AI人工智能的衍生设计技术，可以应用于装饰平面构思阶段。衍生式设计是人类和计算机之间的协作设计的过程。在此过程中，设计人员定义设计参数，软件生成设计方案（备选方案）。设计人员根据设定的可量化目标对方案进行评估，结合以前的经验和设计人员的反馈进行改进研究，并根据设计的原始目标对结果进行优化排名。

在Revit2021软件中，可以采用衍生设计功能进行室内空间分析，根据设计师给出的限定条件，衍生出符合业主的设计方案。需要注意的是，这种衍生是基于业主方给出的限定条件得出的结果，每个业主给出的限制条件不一样就有不一样的结果。例如，一套原始的三居两厅原始户型，根据楼层、朝向、空间实际、居住人数输入条件，软件会演绎推理出符合条件的多种方案供设计师选择。衍生设计可以帮设计师从大量的方案中选择更符合业主的设计方案。

2.3.2深化设计

深化设计是对概念设计细化的过程，准确来说是施工辅助阶段。此时的模型必须服从现场的实际情况。住宅装饰工程的深化设计阶段也是BIM技术真正落地的阶段。利用BIM模型建立的过程，设计师可以直观地推理装饰节点造型尺寸、材质之间的逻辑关系，在建模的过程中还可以更直观地观察空间不同界面的衔接关系，从而避免细部的设计缺陷。此外，还可以利用深化阶段的三维模型成果导入三维打印软件当中，利用三维打印机满足个性化的装饰构件需求。

2.4 装饰工程造价阶段

住宅装饰工程造价预算，通常由专门的造价人员根据设计师的二维图纸进行手工算量。一些隐蔽工程往往需凭借造价人员经验计算，容易造成一些项目遗漏和错算，给整个工程造价带来不确定因素，导致实际结算结果与预算偏差较大。

BIM模型具有完备性、关联性、一致性及可视化的特点，使得工程量的统计变得简单、准确。在Revit软件中，设置好“族”的参数，通过明细表计算出实施过程中各部门所需要的成本,避免了人为计算误差。在BIM软件当中，设计师可以根据不同施工阶段与装饰材料，按照模型用明细表提取工程量清单（图3），一键生成造价。例如，修改一个室内空间层高，空间里面的其他装饰构件数据都会自动与修改后层高保持同步，减少了重复性的修改劳动。模型建立后，其可自动根据BIM软件生成的CAD二维图纸一键生成工程量清单。这种基于三维模型的计量、计价方式准确率更高，也更为高效。设计师可以直接向客户完成报价工作，不需要专门的造价人员，降低了企业人工成本。

图3 Revit一键提取门明细表

2.5 施工指导阶段

施工前期，之前装饰施工图纸主要是二维的CAD图纸，但BIM呈现的是以三维模型空间转换的二维平面信息。采用BIM技术，施工现场交底不再依靠二维的CAD图纸，而是利用BIM数据作为后台的VR/AR技术；隐蔽工程不再隐蔽，施工方与设计方通过数据交换信息，设计师也不用频繁地去施工现场。在施工过程中，施工人员把装饰施工过程按照工艺流程分成土建施工、水电施工、设备施工等项目。利用BIM技术，在不同的施工阶段对应不同的数据信息，可以在不同的施工项目中穿插安排不同工种的施工，从而加快施工进度。施工后期验收阶段，施工人员利用BIM的“点云”技术，采用三维尺寸复核，可以大大减少误差。在整体施工过程中，设计师和施工人员始终通过可视化模型进行技术交流，大大地提升了信息传递准确性，加快了整个项目进度。

2.6 后期维护阶段

目前装饰技术很少介入到装饰的后期维护阶段，这是由装饰工程的特殊性决定的。比如，现在大多数客户都是采用“半包”模式，即部分装饰建材、机电设备由客户自己购买，这就导致工程在后期使用中出现问题时，无法判断是材料问题还是装饰施工的问题。现在，设计师可以利用BIM基于数据存储的特点来进行后期维护。在BIM模型创立阶段，利用通用标准的IFC格式文件可存储大量信息的特点，输入装饰空间所用到的材料、设备等信息。装饰信息不再以二维图纸方式储存,各种信息如材料的物理数据、使用要求、厂家信息等均以数据形式存储。如果部分构件损坏需要更换时，可以通过移动终端在模型信息中找到厂家联系更换。

3.BIM软件上的一些不足

3.1 装饰功能还不够全面和深入

BIM软件在功能上还偏重土建和建筑设备领域，从BIM应用最多的Revit软件界面上就可以看出来（图4），菜单栏里面的功能设置大多与结构和建筑设备相关。在装饰设计领域，常见的天花、墙面构造节点很难用Revit软件创建，用内建模型命令创建费时费力；后期的模型碰撞检查过程中，发生碰撞的构件需手动调整等。

图4 Revit菜单栏

3.2 装饰“族”文件还比较少

Revit装饰“族”在实际项目中的重要性不言而喻。装饰项目涉及到的族类型和族样式特别多，但目前装饰族文件类型偏少，样式比较粗糙，设计中需要设计师花费很多时间去制作各式各样的族文件。假如有已经做好的族，设计师直接导入到项目中应用，可节约大量时间，利于设计师更多地关注设计本身，而不是去做不同的族文件。

3.3 不同的BIM软件数据交换不兼容

目前，国内使用较多的BIM软件分为两大类，一种是基于Revit平台开发的各种插件，以鸿业、广联达等公司开发的软件为代表；一种是自己研发平台，以鲁班等公司开发的软件为代表。不管是自研平台还是基于Revit平台，由于没有相关条文规定统一文件格式，造成这些BIM软件之间兼容性不够好。

3.4 目前BIM模型的精度不够

装饰设计要求BIM模型精度与实际保持一致，要求达到LOD500模型精度，但目前BIM软件在操作性上，还存在一定的差距。

3.5 BIM软件的制图规范与现行的国内规范不一致

目前应用较多的BIM软件是美国欧特克公司产品，软件制图规范都是遵循欧美国家制图规范，与我们的国家标准存在一定差异，BIM软件导出的CAD图纸还需要进行二次修改，才能符合现行的装饰制图标准。

4.总结

BIM技术从信息收集阶段直到后期的维护阶段贯穿装饰工程的全过程，为业主和施工方都带来较大的经济效益。随着国产BIM装饰软件的发展，装饰族库数据不断的丰富，相关行业规范的出台，BIM技术在装饰工程上的运用将更加广泛。2020年，中国提出数字基建振兴计划，传统装饰技术已经适应不了数字经济的发展，BIM技术的加入势必为装饰行业带来一场新的产业革命。