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1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

　　BIM是BuildingInformationModeling(建筑信息模型)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是利用數字技術(shù)，表達建設項目幾何、物理和功能信息，以支持項目生命周期中的建設、運營(yíng)、管理決策的技術(shù)、方法或過(guò)程。用BIM技術(shù)建立起來(lái)的項目信息模型稱(chēng)為BIM模型。它包含了建筑物所有的幾何信息和非幾何信息(如材料的物理性能、構件的價(jià)格等等)。具體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)的優(yōu)勢主要體現在以下四個(gè)方面:

　　(1)可視化

　　在目前的建筑設計環(huán)境下，建筑的相關(guān)圖紙只是各個(gè)構件在圖紙上采用線(xiàn)條來(lái)繪制表達，盡管有建模軟件做出的效果圖可以使人們對建筑外觀(guān)有感官了解，但涉及到構造形式和系統管線(xiàn)等就不能夠直接以三維形式呈現，需要專(zhuān)業(yè)人員結合平面圖紙來(lái)想象。采用這種方式常出現圖紙間對應不上的錯誤，并且不能夠較好地觀(guān)察建筑內部各單元的關(guān)系。而B(niǎo)IM提供了可視化的思路，運用BIM軟件，設計師可以創(chuàng )造“所見(jiàn)所想即所得”的虛擬建筑模型，它不僅包含建筑體的三維外觀(guān)模型，還包括水暖電等設備系統的三維模型，在設計的任何階段，都可以隨時(shí)看到各個(gè)部分的設計效果。

　　(2)模擬分析

　　二維CAD繪制的圖紙永遠無(wú)法進(jìn)行智能化的分析和模擬，往往需要在相關(guān)的分析軟件中單獨建模計算，這將耗費大量時(shí)間，并且模型粗糙會(huì )使計算產(chǎn)生誤差。而運用BIM技術(shù)創(chuàng )建的信息模型中包含著(zhù)全部的數據信息，因此將模型導入到基于BIM技術(shù)的分析模擬軟件中，即可進(jìn)行結構分析、熱工性能分析、管道沖突檢驗、防火安全檢驗、能量分析、規范檢驗等。不僅省時(shí)，而且保證了數據的準確性，優(yōu)化了設計方案。

　　(3)多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設計

　　由于建筑信息模型包含了建筑中的所有信息參數，因此建筑各工種(建筑師、結構工程師、設備工程師等)都可以基于此模型進(jìn)行協(xié)同設計。例如設備專(zhuān)業(yè)人員可以將建好的設備部分的信息模型上傳到核心數據模型中，然后利用相關(guān)軟件來(lái)進(jìn)行碰撞檢測，發(fā)現設計沖突后，反饋給相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設計人員，及時(shí)進(jìn)行修改。

　　(4)圖紙生成與關(guān)聯(lián)修改

　　基于CAD的設計圖，圖與圖之間沒(méi)有信息聯(lián)動(dòng)，一張圖紙的錯誤常常會(huì )導致大量圖紙的逐一修改，工作量大而繁瑣。BIM技術(shù)則可避免這一現象，設計的中心是模型而不是圖紙，此時(shí)圖紙只是同一個(gè)模型中的數據從不同角度的表現，因此在任意視圖中的修改都會(huì )直接反應在模型中，從而在其他視圖中得到自動(dòng)更新，這極大的減少了修圖改圖的工作量，提升了設計效率。

　　2 BIM技術(shù)應用于建筑照明設計的必要性

　　2.1外在推動(dòng)

　　BIM技術(shù)最早是為建筑設計服務(wù)的，經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，BIM對建筑業(yè)帶來(lái)的變革已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。它對建筑設計的成本預算、場(chǎng)地分析、能量分析、能耗分析、規范驗證、三維協(xié)調等方面都有著(zhù)創(chuàng )新性的提高，在美國、歐洲、日本等地區已經(jīng)相當普及。近幾年，BIM在國內的發(fā)展速度也可謂驚人，住房和城鄉建設部印發(fā)于2011年的《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，“十二五”期間，基本實(shí)現建筑企業(yè)信息系統和加快建筑信息模型的普及應用。合理的政策和良好的發(fā)展環(huán)境為BIM在建筑照明設計中的應用提供了可能性。

　　與此同時(shí)，越來(lái)越多的設計院正在將設計平臺由二維CAD轉向BIM，可見(jiàn)其已經(jīng)成為了未來(lái)建筑設計發(fā)展的趨勢。如今的BIM，其內涵與剛提出時(shí)相比，已經(jīng)大大豐富了，不僅是建筑設計專(zhuān)業(yè)，給排水、暖通、電氣等建筑的子專(zhuān)業(yè)都從BIM技術(shù)中受益，甚至風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)也在思考能否將BIM技術(shù)引入其中。在如此強大的外力推動(dòng)下，建筑照明同樣作為建筑系統中的一個(gè)子系統，也應該緊跟潮流，探索BIM技術(shù)是否能為其服務(wù)。

　　2.2內在需求

　　除外在的推動(dòng)力外，行業(yè)內在的需求也是BIM進(jìn)入建筑照明行業(yè)的重要理由。而探索內在需求就應該考慮照明設計中存在哪些BIM可以解決的問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，現有設計環(huán)境中BIM技術(shù)對照明設計的提升有如下幾個(gè)方面。

　　(1)圖紙修改

　　同建筑設計類(lèi)似，照明設計者也飽受圖紙修改的困擾。而B(niǎo)IM技術(shù)基于一個(gè)總體的信息模型，如前所述，只要在任意視圖中將模型修改，就會(huì )自動(dòng)反映到所有的圖紙中，使得設計師可以將更多的時(shí)間和精力用在設計上，而不是畫(huà)圖、改圖上。

　　(2)信息化

　　以往編制設計相關(guān)的各項報表時(shí)，一般需要根據CAD文件進(jìn)行測量和統計，之后借助excel等軟件制作報表，這樣的工作非常繁瑣、易錯。并且一旦修改圖紙，所有數據都需重新統計。而信息是BIM技術(shù)的核心，與傳統建模軟件建立的模型相比，BIM模型最大的特點(diǎn)就是攜帶信息。因此BIM模型也可以理解為一個(gè)信息庫，可以提供實(shí)時(shí)可靠的報表清單，例如燈具選型表，配電盤(pán)明細表等等。如果設計修改，報表中的信息也會(huì )隨之自動(dòng)修改，既省時(shí)省力，又保證設計的準確性。

　　(3)一體化

　　在照明設計中，設計師要嚴格遵循相關(guān)的設計規范要求，例如照度水平、眩光要求、能耗指標等。很多照明計算軟件可以較準確的計算相關(guān)的物理量，但是在目前的二維CAD設計環(huán)境中，只能將圖紙導入照明軟件中作為參照底圖使用，之后根據底圖再次建模、置入燈具后計算。因此一些設計師為了節省時(shí)間，常常憑經(jīng)驗計算，這樣就不能保證設計的規范性。除計算外，照明設計最后還要向業(yè)主提供夜景效果圖，目前國內的效果圖制作主要有兩種方法:第一是用三維建模軟件例如3DMAX建立模型，之后置入光源文件，通過(guò)渲染生成效果圖;第二種方法是用photoshop等軟件直接將建筑日景的效果圖改為夜景效果。關(guān)于第一種方法，建模依然是件費時(shí)間的事情，盡管建好的模型可以導入照明計算軟件中繼續使用，但放置的光源卻無(wú)法識別，需要重新放置，對于規模較大的項目來(lái)說(shuō)，依然費時(shí)費力。而第二種方法，需要設計師對光有較好的感覺(jué)和想象力，才能準確在PS中選色，而能做到圖上色彩與實(shí)際用燈準確一致的少之又少，所以往往圖與實(shí)際效果有差距。由于BIM模型包含了設計案中的信息，例如光源、建筑表面材質(zhì)的光學(xué)屬性等信息，因此它既能像傳統CAD設計那樣出照明平面圖，還可以直接渲染，或者將模型導入到基于BIM技術(shù)的照明計算軟件中，進(jìn)行計算，實(shí)現照明設計出圖、計算、渲染等相關(guān)步驟的一體化。

　　(4)三維化

　　在目前的照明設計中，效果圖只能反映某一個(gè)角度或者某一個(gè)區域內的照明情況，無(wú)論對于設計師還是業(yè)主來(lái)說(shuō)，在項目竣工前都無(wú)法準確了解項目區域內的全部情況。而B(niǎo)IM技術(shù)是一種全三維的技術(shù)，通過(guò)它可以向人們展現一個(gè)立體全面的虛擬光環(huán)境，設計師可以看到每個(gè)區域的照明情況，以便發(fā)現問(wèn)題及時(shí)修改方案，實(shí)質(zhì)上提高了照明設計的質(zhì)量。此外，通過(guò)這種全三維的設計模式，可以直接看到照明系統的模型，為設計的深入和之后的施工都提供了便利。

　　3 BIM技術(shù)在建筑照明設計中應用的可能性

　　要判斷BIM技術(shù)能否在照明設計中應用，首先應該選擇合適的軟件作為工具，通過(guò)實(shí)踐來(lái)論證其可能性。

　　AutodeskRevit是Autodesk公司的系列產(chǎn)品之一。在最新的版本中，其不再分為面向建筑專(zhuān)業(yè)的RevitArchitecture、面向結構工程專(zhuān)業(yè)的RevitStructure、面向機電專(zhuān)業(yè)的RevitMEP三個(gè)軟件，而是將他們的功能集中于一個(gè)軟件，即Revit2013。本文選擇該軟件作為主體平臺軟件，重點(diǎn)研究其MEP部分在照明設計中起到的作用。

　　目前國內在照明計算方面較常用的軟件主要有:廣泛應用于學(xué)校、設計部門(mén)的DIALux;少數大專(zhuān)院校和少數幾個(gè)較專(zhuān)業(yè)的設計公司中使用的AGI32;建筑設計行業(yè)中進(jìn)行建筑物理性能評估最常見(jiàn)的軟件———Ecotect。

　　經(jīng)過(guò)比較，從三者的計算能力來(lái)看，DIALux和AGI32強于Ecotect。從目前的軟件功能來(lái)說(shuō)，Ecotect最大的優(yōu)勢在于其屬于BIM軟件，因此提供了與BIM軟件的接口，例如gbXML文件格式(GreenBuildingExtensibleMarkupLanguage的縮寫(xiě)，即綠色建筑可擴展的標記語(yǔ)言，包含了項目所有的建筑構件數據)和IFC文件格式(IndustryFoundationClasses的縮寫(xiě)，是由國際協(xié)同工作聯(lián)盟組織制定的建筑工程數據交換標準，為不同軟件應用程序之間的協(xié)同問(wèn)題提供解決方案。IFC模型包括項目、地點(diǎn)、建筑、樓層等建筑分級，墻、板、柱、梁等元素類(lèi)型，材料，標準屬性等信息)。當BIM模型以gbXML或IFC文件格式導入后，可在Ecotect中得到一個(gè)完整的帶有信息的建筑模型，直接進(jìn)行計算。但該軟件主要是在建筑設計的早期階段進(jìn)行建筑物理參數的分析，因此多為估算，在照明計算方面以天然光的計算為主，可計算的照明指標較少，數值不夠精確。

　　AGI32目前只提供了一些二維圖形格式的接口，例如DWG格式。利用導入后的平面圖作為參考，繪制墻體、門(mén)窗等構件，不能充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢。

　　DIALux軟件在較新的版本中已經(jīng)提供了gbXML接口，雖然功能還不健全，導入后只能以多個(gè)室內空間的形式出現，無(wú)法實(shí)現建筑室外照明的計算，但是從中可以看到DIALux對目前BIM潮流的響應，據悉其下一個(gè)階段的任務(wù)就是創(chuàng )造IFC接口，到時(shí)可將Revit中帶有照明設備的模型導入并直接計算，實(shí)現與BIM軟件的完美對接。

　　基于三款軟件在照明計算能力和BIM接口兩方面的綜合考慮，DIALux將是未來(lái)與主體軟件Revit配合使用的進(jìn)行基于BIM技術(shù)的照明設計的照明計算軟件，因此選擇該軟件作為輔助軟件。

　　經(jīng)過(guò)對Revit2013和DIALux4.10兩個(gè)軟件的研究以及它們在照明設計方面的表現，可以說(shuō)以目前的設計環(huán)境和軟件水平來(lái)說(shuō)，還無(wú)法實(shí)現照明設計的全部BIM化。但在政策、潮流和行業(yè)自身需求的推動(dòng)下，將BIM技術(shù)應用于照明設計是必要的，也是必然的。隨著(zhù)Revit軟件的進(jìn)一步發(fā)展和DIALux軟件接口的日益完善，它們定會(huì )成為未來(lái)BIM時(shí)代照明設計的主流設計工具，得到越來(lái)越多設計機構和設計人員的認可，最終實(shí)現建筑照明設計的全部BIM化。

　　4 現存的問(wèn)題及解決方案

　　目前的情況下，在照明設計中使用BIM技術(shù)主要存在如下幾個(gè)問(wèn)題:

　　(1)對硬件的要求較高。對于習慣使用CAD進(jìn)行繪圖的人來(lái)說(shuō)，Revit軟件的運行速度和繪圖的流暢度與CAD仍有很大差距，尤其當項目規模較大時(shí)，通常打開(kāi)模型就需要十分鐘或更長(cháng)時(shí)間。

　　(2)“族”是Revit中構成項目模型的基本構件，是一個(gè)包含通用屬性參數集和相關(guān)圖形表示的圖元組。與“圖層”在CAD中的作用相似，族是Revit軟件中的一個(gè)重要概念。墻體，門(mén)窗，甚至圖紙標注都是一個(gè)個(gè)族文件。在照明設計中所需要的燈具，開(kāi)關(guān)，配電盤(pán)等也都是以族的形式出現。例如在燈具族中，包含了燈具的外形尺寸、配光曲線(xiàn)、功率、光通量、色溫等信息，以滿(mǎn)足出圖，計算，渲染等需求。但是Revit軟件自帶的電氣專(zhuān)業(yè)族數量太少，且多是按國外的標準而做，例如開(kāi)關(guān)的符號就不符合國內的規范要求，因此很多不適用于國內的工程設計。幾乎每個(gè)項目都要根據實(shí)際情況創(chuàng )建若干族，占用很多時(shí)間。而如果僅依靠設計師個(gè)人的力量創(chuàng )建符合我國實(shí)際情況的族庫，難度很大。

　　(3)Revit軟件是一個(gè)綜合的設計軟件，因此與博超、鴻業(yè)等專(zhuān)門(mén)服務(wù)于電氣及照明設計的軟件相比，其功能還有待加強，例如燈具沿墻布置、矩形均布等等均無(wú)法實(shí)現。僅依靠一筆一劃，一個(gè)一個(gè)的布置，效率較低。

　　(4)接口問(wèn)題。Revit自身提供的照明計算無(wú)法滿(mǎn)足設計要求，勢必需要專(zhuān)業(yè)照明計算軟件DIALux的配合，而如果軟件間的接口問(wèn)題不能解決，那么BIM技術(shù)在照明設計中能發(fā)揮的作用也會(huì )大大降低。

　　(5)目前BIM技術(shù)出圖所占照明專(zhuān)業(yè)出圖的數量仍處在較低的水平。其中設計說(shuō)明、圖例表、配電系統圖、節點(diǎn)詳圖等圖紙還無(wú)法繪制。而數目繁多的設備元器件等，由于族庫、輔助繪圖工具不足等原因，仍只能表達到設計方案層次，無(wú)法做到施工圖深度。以目前BIM軟件的成熟度，仍然需要使用CAD作為輔助。若要解決上述問(wèn)題，使得BIM技術(shù)可以在照明設計中使用，主要有以下幾點(diǎn)解決方法:

　　(1)加快Revit軟件的普及。Revit的應用情況也是影響B(tài)IM發(fā)展的一個(gè)很重要因素，它作為新興的BIM軟件，其普及肯定會(huì )有一個(gè)過(guò)程。在CAD依然風(fēng)行而Revit還未根深蒂固時(shí)，出現不被所有人熱衷的情況是很正常的。加強Revit專(zhuān)業(yè)人才的培養是加快其普及的重要途徑。

　　(2)建立族庫。在照明設計中，每個(gè)項目都要根據實(shí)際情況靈活選擇合適的燈具，如果燈具廠(chǎng)家能在目前提供IES配光曲線(xiàn)文件的基礎上，進(jìn)一步提供適用于Revit的燈具族文件，那么對于照明設計的BIM化將會(huì )起到強力的推動(dòng)作用。

　　(3)增強Revit軟件的功能或開(kāi)發(fā)相關(guān)的輔助程序。Revit作為平臺軟件，不可能在每一個(gè)細節問(wèn)題上都做到盡善盡美?；贑AD平臺的天正等插件的開(kāi)發(fā)，使得CAD的繪圖效率和智能程度都得到了大幅提升，在設計院和學(xué)校都被廣泛使用。因此對于目前的Revit來(lái)說(shuō)，急需相關(guān)輔助程序的出現，提高軟件的實(shí)用性。

　　(4)解決接口問(wèn)題。目前基本上所有的建筑類(lèi)分析軟件都具備了CAD的接口，因此對于BIM接口的開(kāi)發(fā)也只是時(shí)間問(wèn)題。只有當各類(lèi)分析軟件都具備了與BIM軟件的接口之后，才能將BIM虛擬模型的優(yōu)勢充分發(fā)揮。

　　5 展望

　　綜上所述，雖然目前還無(wú)法實(shí)現照明設計的全部BIM化，有很多的問(wèn)題需要解決，但正如本文開(kāi)頭所述，將BIM技術(shù)應用于照明設計是必要且必然的。隨著(zhù)BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相應問(wèn)題會(huì )逐一解決，以Revit和DIALux軟件為工具，未來(lái)基于BIM技術(shù)的照明設計步驟應分為項目準備，創(chuàng )建電氣設備族，放置相關(guān)設備，電力系統創(chuàng )建，照明計算，照明渲染和編制圖紙，最終實(shí)現建筑照明設計的全部BIM化，擺脫傳統設計模式的束縛。