【AT】漫谈BIM 及其他——BIM 之于绘图术

引言

BIM技术在建筑行业中的出现和发展，已经显得越来越难以忽视。相比于嗤之以鼻的反感漠视或盲目冲动的妖魔化的技术崇拜，我们似乎应该保持更审慎和耐心的心态来接触和审视它。下面，我们尝试着将新兴的BIM技术放回到漫长的建筑学发展历程中，看看能得到些什么？

关于绘图术

回溯到公元前7世纪，古希腊的建筑师是用模型配合文字标签的方式来阐释设计意图和建造要点的；到了公元前5世纪，也就是卫城的时代，建筑师开始采用足尺的细部模型来推敲和规范建筑装饰的操作，但仍然罕有关于图纸的记载；在此后的近两千年里，建筑师更多以“写作”的方式来交代设计。那时的建筑先驱，如戴达罗斯（克诺索斯宫的创造者）、伊克蒂努斯（帕提农神庙的创造者），不仅要有卓越的艺术天赋，更须精通各类匠作工艺并熟悉材料。那些神庙建造的主持者定然是超人，凤毛麟角甚至不世出，而建筑设计也很难成为“行业”。

可以说，正是绘图术的出现才催生了现代意义上的建筑师行业。人类真正系统地以绘图作为传达、阐释建筑设计意图的手段是从16世纪的人文时代开始的。一方面，如阿尔伯蒂、塞利奥、帕拉第奥等大师仍沿袭着维特鲁威“十书”式的写作；另一方面，伯鲁乃列斯基将透视法科学化了，艺术家们终于得以通过图纸来精确地推敲空间和形体的视觉呈现，而瓦萨里在佛罗伦萨创立的艺术设计学院则将系统的绘图术普及开来，并藉此将建筑学的思想层面从匠人的手工传统中解放出来（图1）。

图1 圣彼得大教堂平面图-米开朗基罗

绘图术的解放来自它的抽象性，如果说透视法仍是在详实地模拟视觉扭曲过程的话，那么更加抽象的“剖切-投影”图在设计上的普遍应用则彻底地在思想层面上修建起了建筑学与其他艺术门类在技术工艺以外的专业门槛，并通过这种经由图纸编码-解码的神秘的“造物”过程，将建筑学渡入“大艺术”的殿堂（图2）。

图2 剖切-投影过程

剖切-投影图的典型图式以平面图、立面图和剖面图（立面图是基于对地面的正剖切获得的建筑投影）为代表，这些至今仍作为我们的绘图基础。剖切-投影图不仅是成果表达的图式，更是16世纪以来执行设计推演的主要视图界面（图3，4）。

图3 斯卡帕基于古堡博物馆正投影执行设计

图4 莱特，丹纳住宅平面图，1900

由于今天的专业人士对这些视图过于熟悉，以至于常常会忽略一个重要的事实：剖切图和投影图在真实视觉中原本都是不存在的。如平面图是通过对墙体的水平剖切获得的正投影，空间在水平向的布置、尺寸及连通-隔断关系等都得以清晰呈现——这其中，剖切的抽象性使人得以在同一界面上同时洞悉并处理所有房间的关系，而在真实的视觉世界中，只要一个人置身于一个房间，就不可能观察全部其他房间的情形，即便飞身获得鸟瞰的视角，也只能看到外部体量而丧失了内部空间感知（图5）；与此同时，正投影则通过屏蔽视觉中必然存在的透视扭曲效果，使得投影中所有几何度量都得到只有触觉才能获得的精确、稳定的表达（图6）。

图5 建筑经过剖切后可以获得的全面、系统的空间关系感知

图6 萨伏伊别墅平面图（笔者自绘）

这些视图并不来自于对真实体验的描摹，必须要围绕着几何学的空间想象以及分析、归纳的理性认知才能得以建立。一方面，这些理性图式具备了某些符号的特征，在应用中需要转译才能与人的体验相接应，这种携带着神学色彩的解码过程，极大地提升了建筑学在思想领域的地位；另一方面，抽象图式在将几何层面的问题讨论得更加透彻的同时，也使建筑设计挣脱了原本必然纠缠的物质性讨论，建筑师从此开始渐渐与匠作疏离开来。

绘图术之为“术”，不仅是制图与表达的“技术”，从某种意义上更是决定设计方法的“学术”。基于不同绘图术所执行的建筑设计，所获得的形式类型也必然不同。比如，文艺复兴的建筑群及单体内部闪出那条通敞的视廊轴线，是通过由连续透视线来实现空间表达的科学透视法推敲设计的必然结果，以透视法为起点是不可能获得以影壁开始序列的中式庭院或放置屏风的中式空间的（图7，8）。

图7 雅典学院，基于透视的空间序列

图8 中国的影壁是空间序列的第一个要素

许多时候，与其说建筑师是在选择绘图术，毋宁说是在选择设计方法或建筑类型。而对主投影视图的选择，则决定了建筑师将更多的设计力量投放在哪里——以立面图作为主视图的古典主义时代，在柱式应用和立面细部比例的匹配与推敲诸方面的卓越成就早已无须赘述；而现代主义在将平面图选为第一界面的同时，也注定将设计专注于平面布置，自由平面、流动空间应运而生，相应的，现代主义的“简洁”则多存在于立面；路易斯·康在金贝尔美术馆中以剖面关系作为设计起点，在复杂剖面中引入莫测的光效果的同时，也顺理成章地获得了平面和立面上双重的极简形式（图9）；正轴侧图由于实现了对平面和立面在同一界面上的同时呈现，不仅能引入更丰富的几何信息，也实现了设计在三度空间中的快捷检视，为海杜克、埃森曼等许多致力于空间操作的大师所青睐（图10）。

图9 剖面图控制了金贝尔美术馆中最丰富的设计特征

图10 菱形宫平面及正轴侧图，

平立剖面与空间关系得以在同一计界面中推敲

绘图术的意义尚远不止于此，同样出于剖切-投影图在材料构造上的抽象性，建筑师在同一图式下才有机会将不同的物质性代入同一界面，这种类型学方法自19世纪以来一直催动着类型的归纳以及在同一类型下的多形式演绎。在理论领域，迪朗在《建筑学教程》中将建筑形式的投影抽象推向极致，并藉此将历史上千差万别的建筑名作归纳为清晰、简明的若干类（图11）；而建筑史家维特科威尔则用相同的方法将帕拉迪奥的上百个住宅收敛为十余个平面原型（图12）。

图11 迪朗：《建筑简明教程》插图，基于平面投影的极致抽象

图12 维特科威尔：帕拉迪奥的平面类型

在操作层面，柯布西耶的加歇别墅与特拉尼的法西斯宫尽管功能不同，外观各异，却都来自帕拉迪奥的住宅平面原型；而朗香教堂和拉图雷特修道院的平面形式也与12世纪的丰塔纳修道院如出一辙……（图13）

图12 维特科威尔：帕拉迪奥的平面类型

绘图术对建筑学的影响远不止于上述种种，本文意在讨论BIM在现代绘图术语境下的影响，故仅将后面有可能涉及的内容略作梳理，恕不多赘述。

现、当代绘图术观察

不同绘图术在设计方向上的取舍，在不同的时代及不同大师们的手中固然能带来不同的设计类型和形式风格，但倘若我们把目光投向“世俗”中的整个行业重新审视，其所“取”者，通常多关乎社会生产力，而其所“舍”者，带来的恐怕就是行业顽疾。

如今的多数建筑师仍基于16世纪以来的剖切-投影图工作，同时沿袭着现代主义的传统——主设计界面多默认为平面图（规范的工程图纸排序将总平面和平面图放在整套图纸前面）。关于这种绘图术选型的优势，前文已述，这里我们主要审视其缺陷和盲点。

对于前文所提到的设计力量投放不均的问题：随着行业规则的不断丰富、完善，各类投影图都有着明确的深度标准，从某种程度上均衡了分配在不同视图界面上的设计力量；从管理上，技术分工的进一步细化让许多从业团队有机会分派不同的设计师分别执行平面和立面的设计，这也有效地通过团队配合缓解了由主界面选择所带来的对其他界面的漠视。但问题也随之而来——在各界面上分别执行的设计趋于离散，同一设计要素被绘制在不同的视图中，甚至被不同的人分别设计，许多建筑师对设计的推敲仅对特定的视图负责，不同视图间的对应关系通常仅能通过“对图”来保障。随着设计在各界面上的不断推进、深化和修改，通过对图或经验来维系的对应会越来越脆弱，“不交圈”的问题几乎成为必然。

即便抛开“不交圈”的技术焦虑，分界面的操作也导致了对空间塑造的漠视——尽管空间被认为是现代建筑的绝对核心。无论在平、立、剖任一界面中，我们都不可能直观地获得空间判断，在分面投影中反映的空间形态仅由读图者在意识中拼合、还原而成，这是当代建筑教育中如此强调“空间想象能力”的原因。换言之，在常规的设计界面中，根本就没有提供直接针对空间检视和推敲的视图，而这种基于剖切-投影图建立起来的图纸体系，同样也使空间成为设计审核、校对以及沟通的死角——对于全领域而言，我们无法想象仅凭空间想象来推进的设计能达到什么样的普遍深度和精度。当然，诸如SketchUp之类的软件技术都在致力于弥补上述空白且确实行之有效，但这种空间制图与标准设计制图分离的状况，仍无法避免前面所讨论的由于视图界面分离而导致的不交圈问题；从行业角度来看，在设计过程中加入空间建模环节也会导致工作量激增，与投影图同步推进空间模型势必导致周期延长，而分阶段跟进空间模型则又使问题回到空间判断与设计推进的分离。由此引发的问题不止出现在对空间效果的把握上，在空间关系稍复杂的设计中，诸如设备管线的布置或材料构造的交接之类容易在空间中发生碰撞的错误，很难在标准的技术图纸中获得及时的纠错，这些原本非常直观和简单的碰撞检查，却成为校对和审图环节中最重要和核心的工作，并往往需要由经验丰富的老将来完成。即便如此，仍有大量问题被推到施工现场才被发现。因此种种，许多建筑师只好在设计成果中将空间体验寄托于效果图渲染所制造的“幻觉”；而面对工地上的管线碰撞，也不得不通过“降低吊顶”来逃离现场——这些都无异于饮鸩止渴。

上述问题都出在不同投影界面之间的关系上，但即便回到单一的剖切-投影界面中，我们仍然能看到类似的问题——这一问题恰是由剖切引起的。如前文所分析的，剖切的妙处在于它为建筑师呈现了某些在平常的视觉体验中无法呈现的关系，但在呈现之前，我们首先要对空间实施剖切，而剖切的位置不同，其所反映的关系可能也存在极大的差异——理论上，一张剖切图只能阐释空间中极窄、极薄的区段内的关系。需要特别指出的是，这并不是增加几个剖切位置就能解决的问题：通过剖切反映既有空间的关系，与在选定的剖切界面上执行设计完全是两回事。对于设计操作而言，一旦剖切位置以及由剖切所确定的初始关系被事先确定下来，建筑师评估和推敲这些关系的思维层面也被锁定了——因此，与其说建筑师是在通过剖切图来设计空间，不如说是在设计那张剖切图本身。在这样的设计界面中，被剖到的关系无疑能获得精确和透彻的解决，但如果建筑师企图将这些解决贯彻于整个空间，那么他就必须用这幅剖切图来规范与剖切位置相连续的其他空间关系，并通过沿着垂直于剖切面的方向拉伸来生成空间（图14）。事实上，许多建筑师是通过同化空间的生成方式来确立剖切图的“代表性”的，而不尽如我们通常认为的，选择有代表性的剖切位置来解决空间问题——这是宿命。

图14 巴西利卡剖透视图，建筑空间沿典型剖面拉伸而成

在这种模式下所获得的空间都有很明显的单向性，即空间在剖切面的方向上关系更加复杂、精巧，而在与之垂直的拉伸面上趋于简单。对此，我们可以对比一下马赛公寓户型在两个方向上的剖面（图15），而前文提到的金贝尔美术馆则更加极致；但如果遇到如赖特的古根海姆美术馆那样沿环形螺旋展开的空间，剖切-投影图所能反映的信息就非常有限了，单向的剖切反而破坏了螺旋连续的空间特征（图16）。

图15 马赛公寓剖面图，基于剖面的空间复杂性

图16 纽约古根海姆剖面图，剖投影很难全面反映空间关系

有趣的是，这一问题在平面图上的表现并不像在剖面图中那么明显。为了抵抗重力，墙体通常在竖直方向上是平直连续的，而平面布置由于不受重力限制往往更加自由，从古至今大多数建筑的基本体量都可视为由平面向上拉伸而成的，这一点在砌筑工艺中表现得最为显著。但是随着结构技术和材料科学的发展以及近百年来建筑学领域在空间操作上的不懈拓展，建筑空间越来越趋于摆脱平面解析关系而在真正的空间维度中寻求变化，如弗兰克·盖里或扎哈·哈迪德的建筑，甚至找不到有“代表性”的剖面图和平面图（图17，18）。

图17 古根海姆博物馆剖面·立面图

图18 扎哈的广州大剧院平面、剖面图

在理论层面，近年来诸如涌现理论和拓扑学等思想在建筑学领域所受到的广泛关注，也都不断地挑战着剖切平面在空间操作上的权威。至少，基于剖切-投影图所建立起来的绘图术体系，似乎已经不像之前的几个世纪中那样雄辩了。

CAD

立足于前文对绘图术的追溯与观察，我们不难发现如今我国建筑设计领域通过以CAD为代表的计算机辅助制图技术所执行的绘图术操作，与16世纪以来建立的剖切-投影图的制图体系并没有本质上的差别。这样的结论听起来不合情理，但建筑学作为一门非常古老的学科，自古至今其实一直固守着非常稳定的学科核心，尤其对工具而言，出于建筑学所固有的人文、艺术特性，比起那些科学技术含量更高的其他理学或工学领域来，工具所能带来的根本性变革往往非常有限。

就像钢笔取代鹅毛笔所带来的便利，并不会从根本上改变写作的方式一样，当初针管笔取代了鸭嘴笔的时候——这一转变其实发生在非常近的“当初”——建筑师们也并没有为此准备迎接一个全新的时代。因为从动作上看，手握针管笔的“现代”建筑师，仍然非常明显地与16世纪的人文主义者们执行着相同的操作。同样以文学来类比，用电脑打字来执行写作的文学家，究竟比他奋笔疾书的前辈们“进步”在哪里呢？而即便存在这种“进步”，那恐怕也早在打字机发明之时就已经发生了。同理，我们恐怕也有必要仔细审视此前的信息技术（IT）带给建筑学领域的改变。

总体而言，CAD在制图中的作用主要是其替代了手工绘制，而从图学原理上则并无革新。有趣的是，我国现行的《房屋建筑制图统一标准》（目前的版本是GB/T 50001-2001）在总则中就说明该标准是同时适用于计算机制图和手工制图两种方式的，其图纸尺寸与线宽组合的基本规定也完全是围绕着手工出图的逻辑来制定的。

那么，CAD的优越性体现在哪呢？

首先，度量精准是基于计算机技术最直接的优势。与手工制图先确定比例尺再绘制的方式不同，CAD的绘图空间可以实现无限广阔的真实尺寸，剖切-投影图被以真实的尺寸绘制出来。一方面，这省却了纸上绘图过程中的数据换算，使尺寸的思考和确定更加直观，避免了换算环节中可能出现的错误；另一方面，这也为更智能的尺寸标注和出图提供了前提。

从不同设计精度的表达方式来看：纸上绘图由于比例的限定，需要在不同的比例尺下绘制不同尺度和精度的图；而CAD的绘制空间不仅无限广阔，而且可在屏幕中无限缩放检视，这在理论上就完全支持设计者将设计进行无限深化。换言之，设计的表达精度不受图纸幅面和线条密度的限制。

CAD领先于手工绘图的另一得天独厚的优势，是它在“复制”和“修改”两种操作上的便捷。在手工制图的时代，两张图纸无论有多少重复的内容，都需要分别完全绘制，而相同的技术设计（如节点详图）也不得不在不同方案中反复绘制。所以，在计算机制图并不普及的年代，除依赖对《标准图集》的索引外，还有通过直接索引“重复利用图”来作为提高效率的权宜之计——这种索引至今仍写在现行的《建筑工程设计文件编制深度规定》中，但在实践中早已绝迹了。基于计算机制图，建筑师可以很方便地将既有的成熟做法复制到新的设计中，把交接关系交代清楚并做出必要的调整。对于读图而言，能将各部分设计呈现于同一套图纸，比起在图纸索引下翻阅各种图集，显然更具优势。而修改的便捷，则不仅直接解决了手工制图中在墨线上改图的麻烦，还让有较高相似度的设计得以基于同一份图纸修改而成。

从绘图术的角度来看，上述优势都只关乎“怎么画”的问题，而很少触及到“画什么”。相较于手工制图逻辑，CAD对绘图术最大的突破在于它可以支持基于“图层”的绘制。当然这并不是计算机技术的首创，“图层”（layer）的概念来自将绘制不同内容的透明胶片相叠加，从而将原本抽象和孤立的分析图重新综合起来。在设计领域中，图层的方法曾广泛应用于麦克哈格的景观生态学中，并被形象地称作“千层饼”。CAD绘图空间中的图层避免了胶片叠加后在清晰度上的损失，可以成为名符其实的“千层饼”。建筑师通过将不同逻辑的图形绘制在不同的图层上，使图式获得了多样的分析性，并可在不同的意图下自由地让特定的图层隐藏、显现和叠加，而对线型、色彩的选择又进一步丰富了分析的维度——这带来了真正的绘图术领域的变革，建筑师由此获得了前所未有的便捷的系统性分析视角。

CAD的普遍应用，确实带来了绘图效率的提高以及修改、变更质量的改善，但是必须指出的是，由于目前行业中仍以打印或晒图作为规范的出图成果，这实质上将设计成果的输出重新锚固在了16世纪的技术标准上。在“图纸”上，不仅精确、实时的度量无法实现，最关键的是，有着变革意义的图层信息完全被放弃了。当然，这并不完全源自设计领域的内部选择，很大程度上也出于配合施工阶段照图施工的技术习惯，这是整个行业链条带来的问题。比起材料科学、施工技术的更新频度，设计领域的技术演进显得异常微弱和迟缓，这更让图层方法的引入显得弥足珍贵。

当前建筑师对图层的应用，早已放弃了其作为成果输出的可能性，转而将其作为团队内部技术管理的环节，多用图层来实现对设计要素和图则要素的分类管理。由于行业标准对图层功能的漠视，图层在分析、表达上的巨大潜力一直未能得到充分的开发。这是非常可惜的事。

一个有趣的问题是：既然CAD在绘图术上带来的实质性变革有限，那么是什么让我们在手工制图与计算机制图之间感受到如此巨大的差异呢？是动作。尽管CAD制图与手工制图输出了相似的图纸成果，但前者通过鼠标和键盘的敲击实现，后者则以手执笔完成——这是为什么同样作为工具革新，针管笔取代鸭嘴笔时我们几乎感觉不到改变。

改变技术动作给建筑师带来的影响绝不仅在制图途径方面。

首先，手的灵活度远远超过鼠标，这让手工制图更适合推敲和表现自由、微妙的形式变化；而在绘制直线、圆等规则、理性的几何形时，则必须借助工具。比较而言，CAD的制图逻辑刚好相反，越规则和理性的图形，就越匹配计算机的参数逻辑，也就能越快捷地被绘制出来，而对于缺乏参数控制的自由形，CAD的“样条曲线”功能不仅在绘制上捉襟见肘（很多时候是以描图的方式完成的），在推敲和调整时就更显笨拙。好在，现代主义美学为当今的建筑定下了相对简洁的基调，而工业传统又给建筑技术提供了相对标准化的材料及工艺范式，所以CAD在绘制自由形上的短板并没有在今天带来行业性的困扰——试想同样的短板如果放在文艺复兴或新古典主义时期将带来的灾难性后果吧（图19）！反过来，这种制图上的偏好又反过来进一步加强了当代建筑师的形式选择。

图19 古典细部图

更微妙的变化是，美术基础在建筑学素养中所占的比重渐渐弱化了，当然出于美学养成的美术训练尚在，但从绘图术的角度出发，美术作为一项来自身体训练的技艺，已经逐渐被通过敲击键盘实现的计算机控制所取代。在手绘图时代，建筑师所选择的形式类型与其擅长绘制的图形息息相关，而一旦肢体习惯退出形式操作，建筑师在形式选择的自发机制上出现了空白，建筑师就开始越来越依赖于视觉，形式选择变得更加多样和随意，这是当今建筑设计形式表达繁冗过盛的潜在诱因之一。

这种形式表达多样化的倾向，似乎又与前面讨论过的由计算机制图特征导致的形式偏好相矛盾——其实，这是一个非常古老的问题，抛开古典主义的控制线不谈，近在19世纪末，路易斯·沙利文就通过“无机”的几何演算来生成“有机”的自然图形，希望由此追寻自然形式的理性原则，这里已经蕴涵了典型的“参数化”思想（图20）。在沙利文的时代，这种做法充满哲学意味，但在计算机制图的时代，参数化不仅弥补了计算机制图的短板，还在有理化的同时极大地拓宽了形式类型。

图20 沙利文用纯几何形推演的自然形式，已经有了参数化的味道

此外，对于手工制图退出后所出现的形式机制的空白，尽管丧失了身体动作的感性记忆，敲击键盘的动作却更匹配理性的逻辑运作，我们惊喜地发现，计算机操作的动作与参数化的数据输入更加匹配。遗憾的是，直到今天，许多建筑师手中的计算机图形仍然更多是基于用鼠标模拟肢体动作来实现的，这才是计算机制图中形式困境的真正根源。

BIM带来了什么

终于谈到BIM了，这是一个过新的话题，尽管阐释BIM的人倾向于将其追溯得远些，但形成今天意义的BIM概念却是非常新近的事。在建筑学这样古老的学科体系里，这不过十数年的新事物甚至无从判定价值，所以，我们恐怕要追溯得比远些更远些才行。

重新审视“BIM”的意义：B-Building-建筑；I-Information-信息；M-Modling-模型。其中，“建筑”是范畴定义，无须多言；而“信息”与“模型”两个核心概念，居然回到了古希腊时代的在建筑模型上添加标签信息的古老模式。这是一个令人惊喜的发现，我们也许并没有迎来一个划时代的新事物，倒是回归了比文艺复兴还远为古老的方法——这样一来，我们反倒可以参详，BIM可能为我们带来什么。

1

直观性

由于建筑设计是计划还未建造的房子，所以筹划者（建筑师）总要借由某些在眼前可见之物来帮助推敲。从这一点出发，那“眼前之物”一定是趋于直观的，会尽可能逼近最终预期的成果——这正是模型的妙处。

BIM在设计界面上对模型的回归，在某种程度上帮建筑师寻回了久违的直观性。当然这绝不是“退步”，如前文所讨论的，16世纪以来的绘图术借由抽象的图形解码机制，帮助建筑师在同一张图纸上呈现和推敲更多的信息，但恰恰是其抽象性，让图纸成果与建成成果在认知上渐行渐远；而BIM的直观性则重新给予建筑师“直接”推敲建筑的机会。从模型角度来看，传统的建筑整体模型很难做成可步入的足尺模型，所以古希腊以来对建筑的讨论多集中于建筑的外观体量，对于这一点，只要比较一下帕提农神庙的“外观体量”与“内部空间”在对后世影响上的落差就可知晓，一直到文艺复兴，即便是相对大尺度的模型也仍然只能用于推敲外观（图21）；反观建筑信息模型（BIM），与CAD一样，模型是在无限空间中建立的虚拟现实，不存在成比例缩小后在体验尺度上的限制，可以同等地获得外观体量与内部空间的虚拟体验，这是BIM模型更胜真实模型之处。

图21 米开朗基罗通过模型向教皇汇报方案

当然，在建筑信息模型技术出现之前，就已经涌现出品类繁多的计算机建模技术了。作为典型BIM平台的ArchiCAD的前身概念也是“虚拟现实”，而信息模型领先其他计算机建模技术最大的优势在于它完全可以在等同于剖切-投影图的图形信息界面上完成建模（图22）——如我们在“关于绘图术”中提到的，剖切-投影图的图形信息尽管抽象，但信息量远大于直观模型。传统的计算机建模技术通常只提供视效模拟，而无法对剖切-投影图体系下的技术出图负责，因而其角色通常只能是辅助性的；而BIM技术意在取代现行的设计方法和绘图术，就必须建立相应深度的剖切-投影图纸界面，这些界面不止帮助建筑师通过剖切模型来获得现行的规范的技术图纸，还在建模中进一步推进了模型的操作细度。在这里，设计思维甚至无需大规模转换，随着设计在传统的剖切-投影界面中的深入，模型也顺理成章地进入相应的深度。

在这种空前的模型细度下，在建筑信息模型（BIM）构筑的虚拟现实世界里，模型不仅能帮助建筑师检视外观体量和内部空间，还能辅助材料、构造等细部技术设计在空间维度中的操作。

图22 ArchiCAD绘制界面

2

信息化

如果BIM技术为建筑师带来的改变仅在模型的细度上，那么我们就完全无从讨论它可能对传统绘图术掀起的波澜。古希腊模型体系在获得直观性的同时，其技术信息的含量和精度是远不及剖切-投影图的。为此，用于阐释抽象化、系统化和要素化设计要点的文本标签就变得必不可少，由于这类纯粹信息文本的介入，设计信息密度被极大地提高了——我们甚至可以认为，绝大多数设计的推进和深化都是在“处方签”上通过写作的方式实现的。如果说在建筑学中，实体模型和虚拟模型从未真正退出过建筑师的操作体系，那么BIM技术真正寻回的，正是那张被尘封已久的“处方签”。

那么，如今的“做法标注”和“设计说明”是否是古希腊设计处方的后裔呢？并不尽然。

做法标注是完全遵从剖切-投影图的逻辑布置和展开的。在典型的平面、剖面投影图中，对任何独立的建筑要素都没有完整的信息表达，每个要素都只呈现为在剖切面上的一个断面形状。在这种情况下，对建筑要素的标注几乎是不可能的，真正能实现的其实只是对要素中一个特定剖切断面的标注，这些标注并不能被整合进对单个建筑要素的设计中，而是被分别分散在不同的平面和剖面图里（图23）——所以，做法标注是作为剖切-投影图的附属说明呈现的。这里略有特殊的是详图，规范的工程详图是由一组对同一要素不同位置和方向的剖切图构成的，比起平面图和剖面图中的做法标注来，其整体性和系统性更强，但内容仍多以阐释剖切层次关系为主，信息仍然是离散的。总体而言，做法标注尽管是文字性的，但它的操作逻辑更接近于“绘制”。

图23 作为窗分别呈现于平面和剖面

相较而言，设计说明的特征与古希腊的“处方签”更接近。设计说明有完整、系统的书写逻辑，解决普遍性的设计问题，阐释系统性的设计逻辑与要领，并且与剖切-投影图系统各自独立，并不追随图纸标注，信息性强，属于典型的“写作”方法。设计说明的短板在于，由于通篇独立成文，它与图形信息的对应度偏低；同时，在针对建筑要素的设计要点的阐释上，尽管设计说明摆脱了剖切图的离散框架，但通常只能对要素以类为单位组织信息，信息的精度和细度仍然受限。

相较而言，设计说明的特征与古希腊的“处方签”更接近。设计说明有完整、系统的书写逻辑，解决普遍性的设计问题，阐释系统性的设计逻辑与要领，并且与剖切-投影图系统各自独立，并不追随图纸标注，信息性强，属于典型的“写作”方法。设计说明的短板在于，由于通篇独立成文，它与图形信息的对应度偏低；同时，在针对建筑要素的设计要点的阐释上，尽管设计说明摆脱了剖切图的离散框架，但通常只能对要素以类为单位组织信息，信息的精度和细度仍然受限。

反观BIM技术的信息系统，其基本框架与古希腊的模型-信息签的方式非常相近。由于可视化的图形是三维模型而非投影，信息标签可以直接与建筑要素的实体关联，甚或纯文本信息就是建筑要素的一部分（图24）。

图24 雨棚族信息参数

在古希腊，由于模型的生成来自雕塑工艺，而信息标签则来自书写，这两者本无关联，它们之间的关联，需要由建筑师通过索引甚至粘贴的方式建立起来。在这种模式下，尽管模型的视觉信息与标签的纯文本信息都是充分的，但由于两种信息各自独立和完整，两类信息之间缺乏相互拆解和分析的机制——这或许是剖切-投影图法从16世纪起取代模型-标签法至今的根本原因，剖切-投影图尽管不够直观，但分析性极强。

而各类信息的密切关联及分析性，恰恰是BIM技术得天独厚的优势。以Revit平台为例，任何一级独立的建筑要素，都有一个唯一名的欧姆尼分类编码（Omni Class）与之对应，这使得所有要素都先天获得了独一无二的信息附着点。从操作角度而言，文本信息不止是以写作的方式生成，在建模过程中执行的图形信息也会同时生成与之并行的文本信息。相应的，由书写方式输入的文本信息，也会决定或改变与之相对应的图元。换言之，图-文之间并没有主动与从动的关系，无论从哪种途径输入或编辑信息，都会获得与之相关其他形式信息的响应——在图面上执行的门窗设计和选型工作不仅能动态地同步生成门窗列表，同时，对门窗列表的修订也能同时实现对图面的修改（图25）。

图25 门列表

这种信息模式被称作“结构性信息”，即信息单元自己知道自己“是什么”，在建筑信息模型中，墙知道自己是墙，柱知道自己是柱，这与剖切-投影图的“非结构性信息”模式有着本质性的不同。在剖切-投影图中，一组双线，要在被“指认”为墙后才代表墙，而在标注更多信息之前，它并不具备任何与墙有关的信

息；而在建筑信息模型中，一旦我们定义一堵墙，它不仅遵从我们着意定义的性质，同时也将先天地具备了属于墙的其他性质——几何尺寸、热工性能、构造层次、工艺要点、材料选型、造价标准等等（图26）。这种先天携带信息构架的结构性信息的模式上百倍地丰富了建筑设计过程中的信息含量，但却并没有以同样的规模扩大信息拟定的工作量。

图26 Revit-墙体-分析属性

在信息应用方面，建筑信息的统计、归类和运算也获得了空前的系统性。浅显的例子如：建筑师仍以习惯的图面或建模的方式完成可视的建筑设计成果，由他分别在不同设计阶段和设计环节执行的信息确定工作，可以一键生成门窗列表、材料列表、造价表等等；更重要的是，借助BIM技术平台自身以及与各信息处理工具的协作，热工分析、碰撞检查等功能也在充分的信息量下由高阶技术渐渐成为简易操作（图27）。

图27 碰撞报告

BIM的分析性主要源自其信息的分析性，不妨认为，与剖切-投影图模式中文本信息追随图式的逻辑相反，在BIM技术中三维模型是追随甚至归属于信息系统的；而反观古希腊的建筑模型，其用雕塑手段来映射建筑成果的方式仍具有抽象性（模型通常仅外形逼近建筑，而工艺、材料则往往遵循雕塑逻辑），而BIM信息的结构性，则进一步使模型现实化了。在古希腊古老的模型-信息签模式的基础上，BIM技术将模型的现实性与标签的信息密度分别极致化了，这也构成了“信息-模型”模式的核心意义。

3

标准化

在古希腊的模型制作中，模型总是比目标建筑缩小许多倍的。从几何学上，这是相似形原理，简言之，希腊建筑美学的“比例”体系就是一套以相似形比例控制而不限定尺度的美学法则，这与建筑师从推敲小尺度模型开始到完成等比例的大尺度建筑的工作过程不无关联。在有限的比例控制下，不仅方便模型的制作和推敲，同时也有利于建筑要素的规格化制作。这是一套极具优势的建筑法则，从古希腊时代创生的多立克、爱奥尼和柯林斯三种柱式，古罗马时代增加了塔斯干柱式，文艺复兴时代增加了组合柱式，五柱式的法则在古典主义语境下沿用至今，这或许是最早的也是贯彻最长久的“标准化”体系了（图28）。

图28 塞利奥，五柱式图解

可惜的是，工业化并没有推动现代建筑将标准化贯彻到底，不断膨胀的资本动机反将建筑形式推向不断求新求异的怪圈。如前文讨论的，剖切-投影图的绘图术体系首先对断面而不是独立的建筑构件负责，可以说从文艺复兴以来，建筑师一直是在剖切-投影图的体系下顽强地坚持着古希腊以来的标准化。这可以解释为什么相同的绘图术用于古典建筑时对美术素养的要求如此之高，因为多数作为体量呈现的建筑要素并不适宜在剖面或立面中推敲，故而更多地要交托于雕塑和绘画。现代主义以来，由于抛却了古典建筑美学，传统美学标准所赖以立足的比例体系也随之没落，功能主义促使建筑师们赋予建筑平面更多的复杂性，却在现代美学的倾向下将建筑要素的形式不断简约化（图29），加之价值取向上更重空间而漠视实体，事实上，标准化一直没能真正得到发展。

图29 维特根斯坦，白屋

相比之下，BIM模型的操作是可以以分类体量要素而非断面为基本单元的，这是推敲和表达标准化构件的前提，尤其是在装配式技术的前提下，标准构件可以被建模、引用并装配起来。就建筑建造程序而言，这种“标准构件 装配逻辑”的方式远比“整体剖切 详图剖切”的方式更匹配标准化的逻辑（图30）。

图30 立面爆炸图所显示的要素关系（笔者自绘）

不过单就体量要素建模这一点而言，BIM模型的优势并不比其他建模工具更明显。另外，如果标准化仅能应用于装配式技术，也极大地将标准化概念狭隘化了，BIM技术下的标准化机制，其实远不止于此。以Revit平台为例，Revit的分析逻辑并不从幻灯片式的“图层”出发，而是以定义建筑要素性质的“类别-族-类型”（category-family-type）系统，如“墙”、“柱”、“梁”、“板”等都是典型的类别；而以墙为例，同一类别的“墙”往下细分，“砖墙”、“混凝土墙”等又分属于不同的“族”；同属于一族的“砖墙”，再往下细分200mm厚度、300mm厚度等又属于不同的“类型”。这些都基于建筑逻辑，故而可以在“类别-族-类型”分类系统控制下更充分地设置标准化参数；进而，对于同“族”而又不同标准规格的建筑要素，在Revit中可以通过创建“类型”选择设置分级的标准规格、自由的输入规格以及各种定值或变量，这意味着建筑师有机会在确定具体的标准化规格之前，先选择合适的建筑要素，随着设计的深入，再逐步敲定、修改以及丰富要素规格，而这些经过推敲的要素，可以在其他的位置甚至其他设计中被重复引用，并继续不断深化和丰富。

BIM平台中的标准化功能，不仅能帮助建筑师在不转换表达逻辑的前提下完成设计，同时也实现了模型建立上的标准化机制，由于系列标准蕴涵于相同的“类”（Revit中为“类别”）中，使得建模上的标准化更胜于建造的。所以，许多应用BIM技术在两三年以上的设计团队，由于有了充沛的标准化要素的积累，可以大幅提高设计和建模效率（图31）。

图31 抓点幕墙模型，可智能引用并不断深化（笔者自绘）

4

参数化

在标准化的讨论中，其实已经涉及了参数化的问题。在BIM技术中，参数也不止应用于标准，其实BIM模型的形式生成模式就是参数化的。

前文已述，不同的绘图术逻辑对建筑的操作重点会产生微妙的影响。剖切-投影图逻辑下，建筑师会不自觉地将剖切面复杂化；古希腊的模型制作，是遵从于雕塑逻辑的，这使得建筑也更依赖雕塑式的装饰表达。那么，BIM技术会导致什么样的设计倾向呢？

首先，尽管是模型，但虚拟环境中的BIM模型显然不遵从雕塑逻辑，这是为什么尽管BIM建模可以执行复杂雕饰模型的操作，但在操作上仍显繁琐。第二，从技术动作上分析，计算机建模是基于鼠标定位和键盘输入的，那么最适合的建模方法应该不是“画图”，而是“写图”——输入参数恰恰是最适合计算机建模的模式。从这一点上，BIM模型的构形方式及技术动作与CAD更加接近，都不太适应自然、随意的形体，但在数学参数控制下的构形上却表现卓越（图32）。

图32 Dynamo参数化设计界面，可支持更复杂的参数化工作

参数化成为模型属性的真正核心，由于形式的推敲生成与身体动作脱开了，建筑师开始与空间的细部形态相疏离，而更趋近于遵从数学逻辑。与剖切-投影图中基于断面推敲而在径向简单拉伸的特征不同，参数化方法下，模型可以在空间上双向、甚至多向获得更复杂的形式逻辑。以Revit的体量生成逻辑为例：多数空间体量是在“轮廓”和“边”两套并行的形体下生成的，其中“轮廓”就是剖切-投影图中的断面，“边”是径向拉伸成形的路径，与传统构形方式的区别在于，“轮廓”可以是多重变化的，“边”也可以是复杂路径，这样的构形逻辑在支持更复杂的空间体量的同时仍能对形体进行精确定量（图33）。可以说，在BIM模型空间中操作诸如“盖里式”或者“扎哈式”的形体都变得更容易和直观了。

有趣的是，参数化将BIM技术的适用边界同时拓展向“技术标准化”与“形式非标化”两个极端，这不仅能丰富建筑设计的视野和手段，或许甚至还将改变建筑师从事建筑设计的基本思维。

图33 异形车站模型，在多个空间维度上发生变化，仍能精确定量（笔者自绘）

5

成果交付——从出图到出模

接下来谈谈建筑师对于新技术最为关心和焦虑的问题——出图。无论是“信息化”与“参数化”的“写图”逻辑，还是以模型为中心的操作界面，都必然导致建筑设计成果的变革。然而与此矛盾的是，成果标准作为行业标准的基石，也作为建筑全周期中设计阶段与其他环节的交接手段，往往是最难变革的。因此，我们必须审慎地观察和评估新技术在既有成果标准下的表现。现行的行业出图是基于剖切-投影图的，从16世纪起建筑师就在此操作界面下执行设计了，那么“出图”并无需周折，只是对设计操作的定稿和规范化而已。从出图角度而言，BIM技术相较犀牛、SU等模型工具最大的优势，就是可以直接通过剖切模型来获得符合工程图纸标准的投影图，这也是BIM有机会成为核心设计平台的前提。

前文已述，这种基于剖切断面来呈现建筑详情的成果，由于对剖切位置以外的图形信息缺乏表达，对于那些构形逻辑较复杂的形体，要想构建起清晰的空间及体量表达，就必须大幅度增加剖切的位置和角度以丰富图形信息的阐释。在手工绘图以及CAD制图中，每增加一个剖切面，就意味着成倍地增加了绘图的工作量，从而极大地拉高了人力和实践成本，同时图纸间出错的几率以及修改设计时牵动的工作量都会被飙高；但在BIM工作模式下，由于设计成果是以模型方式构建于虚拟空间中的，模型中已经包含了丰富、全面的图形信息，建筑师可以根据需要选择剖切位置并形成图纸，除了图则设置、有限的细节调整等少量工作外，出图计划并不对工作量构成那么大的影响。在现行的行业出图标准下，能在设计成果中提交更多的剖切图纸，尤其是能根据需要随时“供应”特定的图纸，成果交付以及后续跟进解决问题的质量无疑是大幅提高了。

但必须指出的是，增加剖切-投影图的数量仅能让整套图纸的图形信息表达逼近模型的信息量，却不可能让两者的信息量持平。所以，许多基于BIM平台的出图中，会围绕着常规的剖切-投影图插入一些直观的透视图、轴测图以及剖轴侧图作为注解，以尽可能地将模型在图形表达上的优势和信息量呈现出来，相比过于依赖空间想象的抽象的投影图而言，这种补足已经极大地优化了读图环境（图34）。

图34 基于Rivet的室外花架图纸（笔者自绘）

从更长远的策略出发，无论是增加图量还是插入立体图注解，都只是基于现行绘图术的权宜之计，选择了BIM技术的建筑师或许终究将回归古希腊的模型逻辑——只有从二维的剖切投影回归三维空间体量，模型的优势才能获得真正的解放。或许问题的症结并不在“出什么样的图纸”，而是是否要将图诉诸于“纸”，对于BIM技术而言，“交付模型”才是正解。其实，计算机空间虚拟技术在建筑学中的应用已经持续了数十年，只是它尚不足以撼动有数百年历史的投影图传统。诚然，我们已经讨论过投影图的抽象性在宏观把握以及表达精确度量上的优势，但我们根本不必放弃这些，围绕着空间模型，这些图形信息完全可以与其他信息文本一道被组织和整合起来。

迎接变革，貌似已经万事俱备了，东风何在？或许不全在建筑师们的转变，只要工地上的工人师傅仍然攥着图纸工作，上述种种恐怕终是空谈。不过，随着平板电脑技术、空间投影技术、3D打印技术以及那些或许并不为建筑师所熟知的技术的不断完善、普及和降阶，这一天可能并不太远了。

被BIM带走的以及将被带走的

面对新兴事物，憧憬与焦虑总是同时存在，有时候我们甚至很难证明技术是进步的。我们可以憧憬BIM带来的划时代变革，当然，也可以认为这不过是对另一种古老模式的回归，是无止境的轮回的一部分。无论如何，审慎地评估得失都是必要的。

首先，所有优势的获得都伴随着牺牲它的对立面，BIM技术对模型直观性的回归，同时也意味着对剖切-投影模式抽象性的弱化。对于建筑技术的解决而言，直观性无疑大有裨益，但如果站在建筑学的思想层面，回到设计发起的分析和探索阶段，问题的推进和解决则往往非常依赖抽象性。19世纪自迪朗开始的在抽象的剖切-投影图式中推敲问题的方法，至今仍是建筑师执行设计操作的主要途径，这种类型学方法的选择，不仅来自于现代建筑师的自发，也得益于将剖切-投影图作为主要工作界面的强制性——当建筑师不能自由检视设计的直观面貌时，一些抽象的关系就自然成为首要被考虑的对象。像柯布西耶那样通过研究中世纪修道院平面从而“获得”现代的拉图雷特修道院空间启示的类型学方法，反而会因为过早地被模型带入确定性而丧失原型研究所能带来的更多可能性和潜力。必须注意的是，这种现象学方法的“退位”并不只影响到个别大师的名作，要知道，现代建筑教育的整套系统几乎都是建立在对剖切-投影图的学习和研究基础上的！

第二，从建筑师的从业任务上看，最大的变化莫过于“信息化”的引入。站在行业和学科的常规状况上看，数百年来的建筑师都更擅长处理图形信息，设计过程中，多数问题都是在图面上推敲的，而对于图形以外的技术信息、逻辑信息以及概念信息等等，其信息量大概就相当于设计说明加上标注的规模。BIM的信息功本身并不能丰富信息量，它仅相当于一个更大的信息容器，面对如此巨大的信息容量，以今天建筑师的知识结构和信息驾驭能力，是否做好准备了呢？

第三，即便回到图形信息本身，从二维图纸到三维模型的转变，也绝非绘画与雕塑的类型差别。对于终将诉诸三维的建筑，二维图纸上所呈现的真实空间和体量状况是相对有限的，当许多详情都要基于“空间想象”的时候，对质量很深度的严格把控也无从谈起。对于现行的剖切-投影专业图则而言，行业里通常只需要控制到让整套图纸“交圈”（在许多情况下这都属奢望），而在剖切面以外，在那些图纸并未交代的地方，问题是可以被搁置的，许多问题甚至可以被滞后到施工现场才得到解决或不解决。而在模型空间中，所有的有形问题都将在建模过程中得以呈现，比如设备专业在建筑空间中的走位，大量碰撞必然在设计阶段被检视出来，这从建筑过程的全周期来看，当然是好事，但不能忽视的是，无形中建筑师的工作强度和压力也成倍增加。在提醒建筑师准备好更饱满的热情和责任心来应对新挑战的同时，建筑行业是否也准备好为建筑师未来增加的付出提供回报了呢？

第四，“建筑信息模型”先天的“建筑”属性，是它区别于犀牛、SU等模型工具的本质特征，换言之，其他模型工具都不受形体类别的限制，而BIM模型则仅适用于建筑。这种专业化模式一方面让BIM技术得以更加专注地应对建筑的技术问题，并形成有序的建筑信息框架；但另一方面，先在的建筑要素分类也在某种程度上束缚了建筑师的思维。如Revit平台中作为基本信息和图形框架的“类别”，就是基于“楼梯”、“墙”、“楼板”等典型的建筑构件进行分类的，建筑师要执行建筑操作时，需要先选择在既定的“类别”下创建，而智能化的BIM运算也基于这些分类来进行。如果我们狂想手握BIM技术的是卡洛·斯卡帕，他的楼梯是否也适宜在“楼梯族”下创建？或者当他进入了“楼梯族”界面后，是否还能构思奥利维蒂展厅中“东拼西凑”的楼梯（图35）？

图35 “楼梯族”逻辑下是否还能执行斯卡帕的离散化的楼梯设计？

当然，我们该有的焦虑和警醒一定远不止于此；当然，我们也有理由期待，随着技术的发展和完善，许多问题都可以被解决。但是，鉴于我们前面对16世纪以来绘图术发展的回顾，鉴于仍未被CAD解决的剖切-投影图的不够直观，鉴于仍未超越幻灯胶片的图层逻辑的分析性，鉴于城市中仍未因计算机参数化而减缓的非理性形式泛滥，鉴于近五百年来建筑师未尝被撼动的工作方法……诸如此类，许多东西是古老的建筑学所不能改变的，更是人类天性中的栖居本性所不能改变的，我们更不能苛求由一门技术来改变。或许，我们今天所看到的BIM的无奈，会成为此后数百年建筑师们不得不面对、甚或不得不遗忘的现实。

张翼

广州同尘建筑设计咨询有限公司主持建筑师。主要研究方向：东西方建筑史，造园史，现、当代建筑技术。

张诗奕

同尘设计工作室

合伙人，BIM项目经理

鲍戈平

华南理工大学

建筑学院副教授

注：文章原文已刊登于《建筑技艺》杂志2015年10月刊BIM专题。