大數(shù)據(jù)背景下建筑設(shè)計的改變

1 邵帥 2 侯憲偉

（1 山東新興建筑規(guī)劃設(shè)計研究院，山東 濰坊 261000；2 濰坊昌大房地產(chǎn)發(fā)展有限公司，山東 濰坊 261000）

引言

在對建筑進行施工時，應(yīng)該對施工現(xiàn)場進行有效管理，促使施工進度和相關(guān)的設(shè)計質(zhì)量取得顯著效果，這樣才能確保建筑企業(yè)的管理質(zhì)量，從而推動建筑企業(yè)順利開展施工作業(yè)。保證施工現(xiàn)場的秩序，增加建筑工程的施工質(zhì)量，這也將在很大程度上提升相關(guān)工作人員的使命感以及責(zé)任意識，從而全面落實建筑工程中各個環(huán)節(jié)人員可以充分承擔(dān)起責(zé)任，將責(zé)任落實到個人，進而推動建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

一、現(xiàn)代建筑設(shè)計的轉(zhuǎn)變

在20 世紀(jì)50、60 年代，由于當(dāng)時處于新中國成立之初，資源條件非常有限，城市住宅建筑設(shè)計多側(cè)重于低標(biāo)準(zhǔn)、小戶型的節(jié)約型住宅，為的是節(jié)約成本，控制造價，以適應(yīng)當(dāng)時的社會經(jīng)濟條件。隨著社會經(jīng)濟條件的逐步改善，在70 年代左右，城市住宅建筑仍然保持經(jīng)濟節(jié)約的特點，但是其標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，例如，住宅建筑開始以獨門獨戶的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，不僅注重住宅建筑的使用性能，同時也對住宅的內(nèi)部空間進行合理劃分，使住戶能夠在一個舒適、通風(fēng)良好的環(huán)境內(nèi)居住。到了80、90 年代，城市住宅建筑又從獨門獨戶向一套多戶的合住戶型轉(zhuǎn)變，城市住宅建筑的類型逐漸多樣化，出現(xiàn)了錯層、疊復(fù)式單元等住宅類型。住宅內(nèi)部的舒適度不斷提高，人們的滿意度也有所增加。到了90 年代中期，人們開始追求生活品質(zhì)，對住宅建筑美感和藝術(shù)氣息的要求逐漸顯露，對城市住宅建筑的設(shè)計開始追求舒適度和景觀特色。但是，隨著社會的發(fā)展，這種價格過高、浪費資源的景觀舒適型住宅建筑，逐漸被社會淘汰?，F(xiàn)如今，城市住宅建筑的設(shè)計開始以資源節(jié)約、可持續(xù)發(fā)展等理念為依托，爭取建設(shè)空間適宜、環(huán)境質(zhì)量高的生態(tài)文化型住宅，以滿足人們在物質(zhì)和精神層面的不同需求。

二、大數(shù)據(jù)背景下建筑設(shè)計所面臨的機遇及挑戰(zhàn)

時代的進步與發(fā)展讓科學(xué)技術(shù)逐漸向?qū)I(yè)化和綜合化的方向發(fā)展，使定量化程度逐漸成為衡量學(xué)科發(fā)展程度的重要標(biāo)志，其中也包括建筑設(shè)計。在大數(shù)據(jù)背景下，建筑設(shè)計正面臨著嚴(yán)峻的信息化、科技化及可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。在進行建筑設(shè)計時，過去依賴建筑設(shè)計師個人經(jīng)驗和直覺的設(shè)計已逐步被淘汰，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計手段已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑的需求。在此背景下，可以將學(xué)科優(yōu)秀成果向建筑設(shè)計的方向進行引入，為建筑設(shè)計提供全新的“方法論”，以構(gòu)建全新的建筑設(shè)計理論及方法體系。隨著新興學(xué)科的不斷發(fā)展，在建筑設(shè)計領(lǐng)域也出現(xiàn)了全新的方法。首先，設(shè)計條件包含了人文特征、地理信息及建造技術(shù)和實體功能空間等多個領(lǐng)域，既包含了定量的工程技術(shù)數(shù)據(jù)，也包含了對使用者心理感受和評價信息的定性分析。在進行建筑設(shè)計時，不僅要關(guān)注柵格數(shù)據(jù)，也需要關(guān)注矢量數(shù)據(jù)，因此人們無法在缺乏輔助工具的情況下明確建筑設(shè)計數(shù)據(jù)的實際價值。為此，需要積極關(guān)注建筑設(shè)計的數(shù)據(jù)運用，結(jié)合現(xiàn)有住宅建筑設(shè)計中的缺陷，將建筑設(shè)計當(dāng)作一個復(fù)雜的系統(tǒng)，以構(gòu)建系統(tǒng)完善的建筑設(shè)計體系。

三、大數(shù)據(jù)在建筑設(shè)計中的運用

（一）社會趨同

建筑設(shè)計學(xué)的發(fā)展與人文發(fā)展是同步進行的，隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，很多建筑設(shè)計人員都開始利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，在人類發(fā)展特征的研究中結(jié)合人文知識來創(chuàng)建完整的數(shù)據(jù)分析體系。這不僅可以優(yōu)化建筑設(shè)計，還有助于建筑行業(yè)的長遠發(fā)展。在建筑設(shè)計中，個性化需求不斷提高，大數(shù)據(jù)可以分析當(dāng)?shù)厝藗兊南M水平和收入情況，建立科學(xué)的建筑支出計劃。在文化選擇過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)也可以更好的滿足個性化需求。大數(shù)據(jù)技術(shù)在不斷的積累中會更加客觀的反映規(guī)律。在公共建筑設(shè)計過程中，數(shù)據(jù)分析的主要方面是人們的消費傾向，通過大數(shù)據(jù)分析可以指明建筑設(shè)計的方向，這也是傳統(tǒng)建筑設(shè)計與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合的重要運用，使建筑行業(yè)在大數(shù)據(jù)背景下取得更好的發(fā)展。隨著工業(yè)化時代的到來，大量創(chuàng)新的施工技術(shù)涌現(xiàn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以讓每個設(shè)計團隊都可以在最短的時間內(nèi)選擇最為科學(xué)的設(shè)計方案。

（二）提高設(shè)計者的素質(zhì)

對于設(shè)計圖紙而言，它是在施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)上來進行的，因此應(yīng)該保證施工現(xiàn)場的一致，這樣才能推動后續(xù)工作的順利進行，使其更加科學(xué)合理，同時在一定程度上還能幫助相關(guān)施工人員，為其工作展開提供理論引導(dǎo)。然而，從當(dāng)前實際狀況來看，有一些住宅建筑設(shè)計者的圖紙比較形式化。首先，相關(guān)的設(shè)計者實際上沒有到過施工現(xiàn)場，沒有對施工現(xiàn)場有全面的認(rèn)識與了解，這將導(dǎo)致設(shè)計者在設(shè)計過程中圖紙和施工主體缺少一定的關(guān)聯(lián)性，并且只是一些形式設(shè)計缺少相關(guān)的創(chuàng)意思維。其次，相關(guān)的設(shè)計者缺少相應(yīng)的技術(shù)能力，并且沒有同施工現(xiàn)場人員進行溝通與交流，這將致使其設(shè)計的圖紙不能符合實際工程需要，這也將在很大程度上影響接下來的施工作業(yè)，使其作業(yè)更加困難，嚴(yán)重的情況下可能會導(dǎo)致返工以及建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等現(xiàn)象。對此建筑施工企業(yè)應(yīng)該強化對相關(guān)設(shè)計者的培訓(xùn)工作，增強相關(guān)人員的職業(yè)技能。在增強設(shè)計者綜合素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，再提升他們的責(zé)任意識以及使命感，從而全面增強設(shè)計者的綜合素養(yǎng)，以此保證其設(shè)計能夠符合實際住宅建筑工程的需要。

（三）三維協(xié)同設(shè)計數(shù)據(jù)交互模式

異形建筑的空間關(guān)系、結(jié)構(gòu)形式、節(jié)點構(gòu)造較為復(fù)雜，而二維圖紙中的信息數(shù)據(jù)屬于分散的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，設(shè)計人員難以完全理解異形建筑中的相關(guān)信息，也更容易導(dǎo)致專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間不協(xié)調(diào)的情況出現(xiàn)。BIM 三維正向設(shè)計可以使中心文件數(shù)據(jù)庫集成各專業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)，有效地組織專業(yè)設(shè)計協(xié)同，提高多專業(yè)協(xié)同配合效率，更快發(fā)現(xiàn)并解決問題。此外，BIM 技術(shù)可將設(shè)計數(shù)據(jù)通過信息化、參數(shù)化、可視化等方式進行表達，也可以有效地支持設(shè)計階段多專業(yè)協(xié)同設(shè)計工作?；贐IM 的協(xié)同設(shè)計工作方式分為兩種：中心文件模式和鏈接模式。中心文件模式是一種數(shù)據(jù)在服務(wù)器端，支持多個設(shè)計人員實時協(xié)同工作的模式。在這種工作模式下，多個設(shè)計人員的設(shè)計數(shù)據(jù)可以集成在同一個中心文件中，并實時進行數(shù)據(jù)交互，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計工作中存在的問題。鏈接模式是在一個BIM 模型基礎(chǔ)上鏈接其他一個或多個BIM 模型的映射工作模式。這種工作模式下，可以將多個BIM 模型文件集成到同一個中心文件數(shù)據(jù)庫中，各專業(yè)的模型數(shù)據(jù)也可以實現(xiàn)實時同步更新。BIM 三維正向設(shè)計采用兩種協(xié)同設(shè)計模式，中心文件模式適用于專業(yè)內(nèi)的協(xié)同設(shè)計工作，而鏈接模式適用于專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計工作，兩種工作模式共同促進設(shè)計數(shù)據(jù)流通。

（四）創(chuàng)建設(shè)計知識數(shù)據(jù)庫

建筑設(shè)計數(shù)據(jù)大多以分散的非結(jié)構(gòu)化形式或半結(jié)構(gòu)化形式存在，難以進行有效的數(shù)據(jù)儲存和知識回溯。數(shù)據(jù)中蘊含的設(shè)計知識和內(nèi)容只能依靠工程師進行人工識別和讀取，無法由計算機及產(chǎn)業(yè)鏈下游參與方使用的軟件直接識別、進行分析和管理，且文檔采取簡單的檔案管理系統(tǒng)，通過人工進行數(shù)據(jù)分類和保存，無法將數(shù)據(jù)積累和知識沉淀工作常態(tài)化。因此，需要創(chuàng)建可用于設(shè)計數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫。在建筑設(shè)計中，完成項目歸檔后，采用SQL 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對設(shè)計施工圖BIM 模型中的數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化儲存。為了保證數(shù)據(jù)庫在使用中的一致性和連貫性，每個BIM 三維正向設(shè)計項目以單個數(shù)據(jù)庫的形式存在，且以唯一編碼名稱對項目數(shù)據(jù)庫命名。此外，還需對需要提取的數(shù)據(jù)信息進行規(guī)劃，在項目中提取建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)的BIM 模型基本數(shù)據(jù)，并將形成數(shù)據(jù)的表單儲存在數(shù)據(jù)庫中。以后出現(xiàn)類似設(shè)計項目，可以直接從本項目設(shè)計施工圖BIM 模型中獲取相關(guān)參考數(shù)據(jù)。

（五）對施工現(xiàn)場安全進行智慧化管理

在建筑施工現(xiàn)場管理中，施工安全管理有著重要的意義，應(yīng)針對其中的隱患進行跟蹤及處理，有效解決施工中的安全問題，通過開展有效的安全管理來加強對人員的安全保障。傳統(tǒng)的安全管理中主要采用檢查表法、經(jīng)驗法等來處理安全隱患，這種方式存在信息雜亂、問題跟蹤不便及事后統(tǒng)計困難的問題，安全管理人員需要消耗大量的時間進行資料整理，這使安全隱患處理受到了較大的影響，因此，可借助現(xiàn)代化技術(shù)來改善現(xiàn)場管理，通過建立相應(yīng)的安全防護系統(tǒng)來實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的全面監(jiān)控管理，使監(jiān)控管理發(fā)揮出良好的作用，為現(xiàn)場施工提供安全的條件。由于建筑施工現(xiàn)場存在著較多的安全隱患，這些安全隱患對于建筑工程建設(shè)效果和質(zhì)量安全有極大影響。這就應(yīng)強化各類現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用力度，加大安全隱患分析力度，同時合理規(guī)劃處理方案。保障建筑施工現(xiàn)場指揮管理力度和安全水平，從而落實相應(yīng)施工和綜合管理良性開展目標(biāo)。例如，使用區(qū)域安防監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)高度集中化的監(jiān)控，將區(qū)域中的視頻監(jiān)控進行整合，還可實現(xiàn)煙霧感應(yīng)、溫濕監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)報警等，能夠起到防水、防火的作用，加強了安全防護效果，同時，系統(tǒng)能夠進行視頻錄像、云臺控制及語音對講等，實時獲取現(xiàn)場的信息，對施工各環(huán)節(jié)的情況有全面的了解，使管理人員在開展管理工作的過程中獲得有效的支持，提升了管理的效率，還能夠減少管理工作量，進一步提升安全管理水平。

（六）選址和布局

建筑業(yè)的發(fā)展與其他行業(yè)有著密切的聯(lián)系，需要利用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)各方面信息的無縫集成。在建筑物的選型和設(shè)置過程中，利用BIM 軟件對不同的數(shù)據(jù)進行了集成，為工作人員的實際工作提供了技術(shù)依據(jù)。在開發(fā)使用大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能建筑時，如在設(shè)計工作中的選址，充分考慮到工作場所的人口變化和人口流動以及其他因素，如家庭收入，綜合數(shù)據(jù)分析和運用信息技術(shù)的核心技術(shù)，貼近城市、安全行業(yè)的公司，并能有效地利用所提供的信息進行營銷的科學(xué)知識。智能建筑空間布局，公共建筑合理謹(jǐn)慎空間布局，使用大數(shù)據(jù)量技術(shù)分析消費傾向，提出智能建筑空間布局建議，使用OASYSMASMOTION 軟件可以模擬建筑空間布局，總體配置看是否合理。大數(shù)據(jù)技術(shù)在商業(yè)項目網(wǎng)站建設(shè)中具有巨大的潛力。利用大數(shù)據(jù)，我們可以捕捉到特定地區(qū)的人口密度，并比較人口分布在分布期間的變化。

結(jié)束語

綜上所述，建筑設(shè)計行業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展在一定程度上促進了建筑設(shè)計和大數(shù)據(jù)技術(shù)的高效整合，不僅可以在解決城市化建設(shè)問題的基礎(chǔ)上開辟出全新的路徑，還可以推動我國多個領(lǐng)域的發(fā)展，對于我國城市化建設(shè)有著非常重要的現(xiàn)實意義。伴隨著我國城市化進程的加快，建筑設(shè)計大數(shù)據(jù)成為重要的融合性技術(shù)，具有十分突出的應(yīng)用價值。在推動建筑行業(yè)發(fā)展的同時，使其可以與現(xiàn)代建筑市場相適應(yīng)。