BIM在主题乐园设计中的全面应用-还有多远？(迪士尼、环球影城、六旗山水、万达)

BIM在主题乐园设计中的全面应用，还有多远？(迪士尼、环球影城、六旗山水、万达）建筑设计是在一定的思想和方法指导下，根据各种条件，运用科学规律和美学规律，通过分析、综合和创作，正确处理各种使用要求，处理如结构、施工、材料、经济等之间的相互关系，为创造良好的空间环境提供方案和建造蓝图所进行的一种活动。它既是一项政策性和技术性很强、内容非常广泛的综合性工作，也是一个艺术性很强的创作过程。乐园设计作为一种公共娱乐空间的设计，除了需要符合一般的建筑的地方标准和国家标准，其中加入的诸多专用设备和娱乐设备，既需要符合相关的国家和地方标准，还需要嵌入合理的文化要素，达到娱乐的要求。在这些前置要求的置入下，就会使乐园设计本身的规划，造型，设备，系统集成等相当复杂，对乐园设计的过程提出相当难度的挑战。工程制图学科和计算机图形学的发展工程制图是一门专业基础学科，以画法几何的投影理论为基础，以直尺、圆规、图板为工具，以黑板、木模、挂图为媒介，已有200多年的历史，使用正投影法来呈现设计物体的外形，尺寸，构造等内容。建筑作为工程学科，工程制图已经成为连接建筑师和工程人员的桥梁，是设计学科的通用语言。在设计的早期阶段，通常使用铅笔绘图纸来呈现设计，这种方法原始而又古老，效率不高，而且一旦发生失误，就要大量使用橡皮来擦除和修改，经常发生图面破损的情况，经常打断设计师和建筑师的设计思路，给设计工作带来阻碍和损失。在20世纪50年代，随着计算机的发明，在大量科学家和工程师的努力下，使用计算机来呈现设计，从一种设想，慢慢变成现实，并随之产生了一门新学科—计算机图形学。手工绘图时代的绘图工具早期的建筑设计手工绘制施工图对于大多数建筑师来说，立意构思的过程仍是在大脑和草图纸上完成的，电脑技术在这方面确实还不能与传统的方法相抗衡。而在建筑设计过程中，随着现代设计朝智能化和信息化发展，出现了计算辅助设计（ComputerAidedDesignCAD）软件和系统，无论是方案设计、初步设计还是施工图设计都广泛地采用了CAD技术。使用CAD技术可以缩短设计周期、提高图纸质量和设计效益，可以产生直观生动的建筑空间效果，还可以促进新型设计模式的产生。初代的CAD系统主要体现在二维层面，例如Autodesk公司的AutoCAD。对比传统的建筑手工制图，二维CAD应用系统发挥了巨大的作用，大大提高了绘图精度，工作效率和设计质量，缩短了设计周期，并有着方便修改和容易细节推敲，可以任意放大图面无限修改细节等优势，但受限于当时计算机的中央处理器的计算能力及显卡的即时渲染处理能力，二维CAD制图系统的能力也有其局限性。用二维的图纸表达三维的建筑，必然要将原来完整的建筑模型割裂成平，立，剖面等多个不同侧面，引入大量重复信息，效率低下。总的说来，二维CAD软件系统存在的不足有：各专业协作设计缺少一个统一的技术平台，二维设计禁锢了设计师的空间想象力和创造力，设计修改工作量巨大，图纸审查和细节检查复杂抽象，项目各参与方缺少信息交流平台，存在信息断层等。对于乐园设计来说，相较于一般的建筑项目，更多专业设备，更复杂的业态，更梦幻的建筑造型，对应于二维建筑设计平台，只能聘请更多的高等级的工程师和设计师用线条来勾勒天马行空的想法。第一个迪士尼乐园的规划草图随着现代设计的趋势向有机主义发展和计算机图形学的进一步发展，对于复杂形体在计算机系统中的建模和模拟终于成为可能，其中的代表和佼佼者就是著名建筑师扎哈.哈迪德。在整个80年代，这位先锋建筑师的概念只能存在于纸面上，当时的计算机和计算机图形学不能支持复杂形体或对复杂形体的支持不好。在概念设计的层面上，不能对空间和建筑的形体上对设计形式做技术上的呈现，在工程建造上由于缺乏相应的技术手段，也不能在客观上还原建筑师的想法。扎哈.哈迪德建筑设计草图在时间进入90年代后，得益于微型计算机的中央处理器（CentralProcessingUnitCPU）的计算能力不断加强和显卡的晶体管的数目急剧增加，加上计算机图形学的突飞猛进，制造业的图形设计逐渐三维化。这股浪潮也随之向建筑设计行业蔓延，对建筑的设计和施工也带来革命，CAD设计系统逐渐由2D设计向3D设计进化。在计算机3D图形学的参与下，逐渐发展出参数化设计的思维，参数化建筑的核心正是三维设计软件的参与，利用数学参数的思维来主导建筑的设计。在此前提下，扎哈.哈迪德完成了她职业生涯中的第一个重要项目----维特拉家具公司（Vitra）的消防站，该项目竣工于1993年。为扎哈.哈迪德赢得巨大的声誉，她也由于此项目获得2004年建筑学的最高奖项----普利兹克奖。扎哈.哈迪德作品维特拉家具公司（Vitra）的消防站在技术和潮流的推动下，利用计算机三维平台参与建筑设计逐渐成为潮流。与二维设计系统相对比，三维设计的系统更加直观和具象，在具有学科背景的技术人员在相对少数的培训时间后，即可使用软件参与项目的设计。在此类软件的应用下，可以有效提高设计师的效率并减少设计中的人因误差。三维曲线和复杂的流线形空间构建在此过程中，越来越多三维建模和渲染软件应用于建筑行业，如3DMax,3DstudioVIT,formZ等。通过这些软件可以创建表面赋予材质，颜色以及光学效果的逼真建筑效果图，使计算机可以越来越逼真地呈现建筑的最终建成效果。在向业主汇报时，可以加以直观呈现。但这些3D模型仅仅是几何体的组合，其中无法包含特定建筑的构件的属性，例如构件特征，门窗参数等。只能用来推敲设计的外观和空间布置等，无法进行协助分析各个方面建筑的性能，也无法作为协同设计和协同管理的平台。BIM概念的出现和传统三维软件的对比随着信息化的推广，逐渐出现了对建筑设计施工整个产业链的整体把控的思维。1975年BIM之父ChuckEastman，提出“BuildingDescriptionSystem”系统，但受限于当时的科学技术条件，还无法从技术层面上应用此思维，来指导建筑设计和施工的实际应用，直到2002年，Autodesk公司提出建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM),是对建筑设计的创新，随着计算机软硬件水平的迅速发展，全球三大建筑软件开发商，都推出了自己的BIM软件。如Autodesk的Revit,Bentley的BentleyArchitecture,NemetschekGraphisoft的ArchiCAD等。主流BIM软件公司的主流协同平台CAD时代和BIM时代的软件对比相对传统的3DCAAD（ComputerAidedArchitecturalDesign），基于BIM技术的应用系统可以创建出包含大量真实建筑信息的虚拟建筑模型。其中包含了建筑的构造，工艺和建筑材料等建造一个建筑所需要的组成部分。它是一个囊括建筑所有信息的综合数据库，这个数据库不仅可以用于建筑设计，还可以用于建筑性能分析，结构分析，设备管理等。BIM平台集成的建筑产业的相关功能现代建筑设计和施工中包含众多设备，设计流程极其复杂，在设计过程中由于设计方和设备供应方的信息不对称或沟通问题，通常在设计和施工阶段都会存在一系列的问题。乐园项目由于众多非常规设备和专用设备的加入，建筑本身的非规则造型，与传统建筑设计相比，有综合性高，技术难度大的特点，设计和施工都有很大的技术和管理难度。在乐园项目的设计期，由于目前各国各地图设计资源分布不均匀，特别乐园设计的先锋性，相对而言，国外的设计公司的设计理念和方式较国内领先，在此前提下，各专业团队，业主设计团队可能并不在同一处办公，由于地域位置不同产生的时差，也会对设计过程产生不可估量的影响。在引入BIM平台协同设计后，BIM设计平台的软件间为各专业使用的不同软件数据协同提供了统一的文件接口，确保各专业的数据模型可以使用同一平台，各专业设计时只需要完成本专业的模型并上传至统一的云办公平台上，通过项目的设计协调员通知其它专业设计师及设计项目的总控，即可实现最终设计模型的共享和统一，避免了设计过程中的设计误差。Autodesk公司的BIM平台协同办公架构主题乐园设计中BIM平台的应用在乐园设计初期阶段需要各专业设计师和供应商、业主保持沟通，协同设计，确保项目顺利完成设计和施工。在乐园设计施工中导入建筑信息化模型设计（BIM）也成为未来乐园设计的潮流。在上海迪士尼的设计和施工过程中，就导入了BIM的设计，并在设计施工的整个过程中，积极应用此技术，最大程度上还原了设计师关于梦幻传奇世界的设想。乐园建筑BIM模型乐园项目在设计中，一般专业分类为：乐园规划设计(THEMEPARKLAYOUTDESIGN)，乐园景观设计(LANGSCAPEDESIGN),乐园建筑设计(THEMEPARKFACILITYDESIGN),乐园建筑结构设计(FACILITYSTRUCTUREDESIGN),乐园电气设计(ELECTRICALSYSTEMDESIGN),乐园包装设计(THEMEDDECORATIONDESIGN),乐园给排水设计(WATERSUPPLY/DRAINDESIGN),乐园暖通设计(HVACDESIGN),乐园控制系统设计(CONTROLSYSTEMDESIGN),乐园声学设计(ACOUSTICDESIGN),乐园音频设计(SHOWAUDIODESIGN),乐园视频设计(SHOWVIDEODESIGN),乐园灯光设计(SHOWLIGHTDESIGN),乐园标识装饰图元设计(SIGNAGE&GRAPHICDESIGN),乐园演出行动设备设计(ACTIONEQUIPMENTDESIGN)等。BIM平台各专业协同设计模型集成在主题乐园各专业进行分项设计时，由于各装业的设计师和工程师对于各自专业的专注和对整体项目的认知不足，就容易产生与其他专业的冲突，在各自并行设计时，图纸没有进行整合，在施工阶段，各专业间的冲突，会产生极大的工程调整成本，而如果项目中导入BIM的系统设计，在设计阶段就可以对共用的模型进行整体复核，解决空间的分配问题，避免施工阶段的调整和变更，极大的节省成本和施工时间。BIM模型关于模型各专业的碰撞检查BIM模型关于模型各专业的碰撞检查随着建筑信息化模型设计（BIM）的在乐园设计行业的引入，所有的专业都可以在共同的建筑模型中导入自己所专注的专业模型，并生成用于最终建造的实体模型。在此过程中，可以通过软件的操作和模拟，直观的查看最终的建成效果，并将三维模型数据应用于实际的施工建造。由于BIM模型中已集成了所有专业模型数据，各专业的空间干涉和碰撞可以在设计阶段就通过建筑BIM模型来提前分析，提前检查设计中存在的误差，防止各种专业设备在工厂定制完成后，现场施工时因相互冲突而不能安装。由于采用参数化的设计，在作设计调整时，只需要改动设计参数，就可以方便的修改和调整整个模型，并对其他有影响的专业模型做一次性的调整，极大减轻各专业设计师的工作量，并减少由于人工因素而产生的设计误差。BIM模型关于模型各专业的干涉检查在全专业模型合并入BIM系统后，可以直接生成用于施工的乐园平面，立面，剖面图，实现三维和二维间的无缝切换，直接生成用于招标或指导现场施工的二维图纸，各专业的修改和调整也可以直接反馈到模型中，借助IPAD，智能手机等终端手持设备，可以直接查看三维模型和平面，立面，剖面及结构节点，详细建构详图，有所见即所得的效果，可实现无纸化办公。BIM平台在建筑和和结构专业间的切换BIM模型直接生成平面立面剖面图节点详图与传统建筑的设计项目相比，乐园建筑设计由于娱乐主题设计的需要，通常建筑的外形造型复杂，细节繁多，这给设计和施工团队都带来了挑战，传统的建筑设计使用二维图纸来绘制，在可以深入细节的同时，在各个视图的外形协同上就会产生误差，比如墙面装饰件的正视图和侧视图有细节冲突，在视图分开设计时并不容易察觉，在生产阶段发现时，只能做临时调整，将对现场安装带来不确定因素。且为实现与建筑的结构固定，通常需要在构件内部预植入钢结构构件，由于造型复杂，在现场结构放样后，通常会出现安装误差，在非常规形状结构难以调整的制约下，将对现场的施工带来