在欧洲、美国和日本经济下滑的大环境下，已为人们熟知的BIM 技术在建筑领域开始崭露头角。它被赞誉为简化和重塑陈旧建筑的最佳解决方案。早期的模型是从汽车业发展而来的，因为汽车销量与模型变化的周期有着紧密联系。传统的汽车设计是通过建造泥塑模型来研究复杂的三维立体结构。这就意味着敲定一个新模型的结构要花费大量的时间，而从泥塑模型转变为设计图纸花费的时间将会更多，因此模型的变化周期会耗时四到五年。电脑辅助设计（CAD) 技术的引进是汽车设计领域的一次革命，它使数字模型取代了泥塑模型，实现了通过虚拟的电脑空间来研究多种替代模型和生产流程。因此模型设计的研究变得经济而且高效，模型设计完成后就可以立刻转变为设计图纸。使用CAD 设计的图纸与生产系统直接连接，这样就极大地缩短了整个模型变化周期。
 

第一代应用于建筑领域的BIM 技术是想通过引进三维CAD 技术来提升效率。尽管这一效率在一定程度上已经得到了证明，但是建筑工程自身并没有因此而发生实质性的改变。从根本上说，建筑是一种一次性的生产过程，其中设计和生产（执行）过程是分开进行的。由于传统上建筑的设计系统是在二维空间完成的，因此在执行阶段将二维图纸转变为三维来实现节省人力的想法，其实是加重了设计者的负担。第一代BIM 技术强迫设计者在设计过程中承担着既创造二维设计又负担三维设计的责任，设计者对于这种状态表示很不喜欢。
 

然而，设计者还是充分意识到了三维空间中设计数据的价值。单从设计过程的角度来看，如果BIM 技术能够以一种更好的方式来证明自身的价值，那么建筑的设计过程和质量都将获得提高，如此创造的设计环境才是设计者所欢迎的。BIM 技术率先在结构设计领域做出努力，如今三维模型对于研究建筑结构中的复杂因素已经变得必不可少。在环境设计领域，使用电脑计算流体力学（CFD) 的热工环境和光照环境模拟以及三维模型都成为了设计过程中的基本部分。由于设计者总是被要求实现复杂且具有美感的结构和建筑造型，因此通过电脑绘图实现设计可视化来向客户进行讲解也已成为标准步骤。
 

如今从整体实践上看，针对不同功能，例如结构设计、环境设计和艺术设计的三维模型创建与二维图纸实现仍然是两个分离的过程。而BIM 技术的优势在于它可以把这些过程通过统一的标准融合在一个三维模型中，同时它还可以针对不同的目标有的放矢地进行使用。除了节省劳力和提高设计过程的效率，使用这种一体化的BIM 技术还能够使建筑最终具备更好的功能和更高的质量。这种借由电脑模拟技术和动画技术统一建筑可视化的方法来追求高效设计的BIM 技术被称为第二代BIM 技术。木材会馆、保木美术馆和索尼城大崎都是由日建设计在日本开展的项目，同时也是追求第二代BIM 技术的产物。
 

日建设计同样致力于研究第三代BIM 技术。如果第一代BIM 技术意在简化执行过程，第二代旨在提升设计质量，那么第三代BIM 技术的定位就是为客户提供便利。如果设计阶段的BIM 技术在执行阶段能够恰当地被维护，那么保留“建造全程BIM 技术”便成为可能，即记录反映建筑建造过程中所有的细节信息。这样的BIM 技术无疑会成为建筑管理和维护的一种有效工具，其作用就好像医生对病人健康情况所做的医疗记录一样。
 

以一座办公建筑为例，假设它有50 年的寿命，其用于清洁、能源使用和保养维护的费用是起初设计和建造成本的四倍。在整个建筑生命周期中投入适当的维护和管理，并结合“建造全程BIM 技术”数据，能够给客户带来极大的方便（不是仅限于降低成本）。日建设计始终致力于对BIM 技术的运用，坚信“生命周期BIM 技术”的理念——包含设计、执行和建筑管理，这种理念有助于为现今的建筑行业提高效率和标准。
 

保木美术馆
 

该美术馆为现实主义绘画（现实主义绘画展现了超越摄影图片的细节）专门展所设计。业主在决定将个人私藏的300 幅现实主义绘画向公众展出之后，雇佣了日建设计作为该馆的设计方。我们并没有被要求在典型矩形结构的美术馆空间内设计画廊，而是需要让画廊中的画能够根据某一特定的主题，以线性方式被观看。因此，我们设计这间美术馆的任务便是建造适合观赏现实主义绘画的最佳画廊。
 

针对这些现实主义绘画，我们考虑了照明器具的摆放、壁纸的纹理、墙壁的接缝，甚至挂画所用的横杆和细绳这些有可能使人们在充分享受绘画细节时分神的种种因素。最终得到的结论是一间彻头彻尾抽象的画廊应具备简洁、无缝的空间，展览品在其中好似凭着自己的意愿浮游，如此一来就与业主藏品的风格相契合。据此，我们在追求这一目标的道路上开始了反复的试验。
 

BIM 技术在本项目的空间设计中证明了其自身的巨大潜力，它全方位地结合了设计、结构和设备，包含了彼此包裹且具有不同轮廓的画廊以及使用BIM技术实施的照明系统和空调系统的计算机模拟技术。
 

 

 

 

木材会馆

木材会馆是一座办公大楼，同时它还是东京木材批发商协会的总部。日本使用木材修建建筑历史悠久且闻名于世。但是伴随着19 世纪国家现代化进程的开始，易燃的木料很快饱受诟病，并被贬抑为“不现代的”材料。由于作为城市建筑材料的功能遭到冷落，木材迅速从日本城市空间中的大型建筑的外立面上消失。
 

而设计木材会馆面临的一大挑战在于要重新发掘木料的巨大价值，其中包括在传统建筑的使用中对于木材的“感觉”以及打磨等技术的创新，这些都有助于重塑它在城市范围内大型建筑中的使用。运用模拟技术来研究木材究竟会在怎样的条件下燃烧，进而向人们阐述在火灾发生时如何从木结构建筑中安全撤离，这也显示出木材在不违反防火条例和没有防火设施的情况下可以被欣然地使用。作为设计者，我们非常乐于看到在该建筑竣工之后，一些与建筑相关的法律和法规被重新修订，允许日本的公共建筑使用木材建造。
 

木材会馆独一无二的外立面是由主结构（梁柱）钢筋混凝土与附属结构（比如屋檐和栏杆）木材结合而成的。该设计旨在抵御日本强烈的晚霞光照。BIM 技术在营造建筑的三维结构和通过电脑模拟技术检测效能方面被证明是最完美的设计工具。
 

我们同样使用BIM 技术检测了数字建造过程。建筑的顶层有一间大型会议厅，其上方架有几根24m 长的木制横梁，它们的构建运用了日本传统的细木工艺。细木工艺的物理结构极其合理和高效，可是通过手工完成这种接口需要花费大量的时间同时需要具备大量的专业知识，因此这种技术今天已很少在建筑中使用。具体到本项目，由于所有接口的完成均通过计算机数控技术（computer numerical control，简称CNC）完成，使得细木工艺的准备工作被安排得极为精确，其完成速度也比手工完成的速度提高了100倍。BIM 技术和数字建造使得建造精准度大大提高，无须个体手工劳动，建造速度也提升了100 倍。这两个因素在木材使用的复兴和木材的经济利用上起到了决定作用，在木材会馆的实现过程中传统的细木工艺一旦与奢华的建筑相联系，那它就成为了必不可少的部分。

 

 

 

 

索尼城大崎

本项目为全球跨国企业索尼的研发部门和行政部门的联合总部。这一巨大工程的建设一直伴随着20 世纪经济快速发展的模式进行调整，而现今随着环境保护意识时代的来临，工程将继续进行调整和建设。建筑师不得不设计大型建筑，尽管他们知道这将会给环境带来不良影响，所以他们有些时候尝试着通过利用大片树木和灌木的景观设计来进行弥补。假设建筑物能够对环境改善做出一些贡献，就像树木越多越对环境有利一样，建筑物数量越多体量越大就会对它自身的环境产生更多有利的影响。如果这样一种建筑能够得到修正，它一定能够在大规模的城市建筑中产生一种思考模式的转变。在本项目中，日建设计的设计师试图设计一种既能充分利用日本降水充足这一特点，又能利用雨水给建筑物降温并降低建筑物周边环境温度的建筑。
 

设计所解决的一个具体问题即是城市“热岛”效应。这种效应的源头是热量的积累，而这些热量来自于建筑师和城市规划者覆盖在城市中心区域的混凝土结构建筑物和其他吸热基础设施。“钢筋水泥丛林”是冰凉、冷漠大都市的代名词，而实际上它是热量积聚的熔炉，滋生了不良的自然环境。东京市的温度在过去的100 年里已经升高了3˚C，其中因全球变暖引起的仅略高于0.6˚C，其余的2.3˚C 则是热岛效应的结果。
 

在出现“钢筋水泥丛林”之前，日本一直有着通过浇水来抵消热量的传统。在盛夏时节，人们总是在自己的花园和庭院里浇水，因为水分的蒸发有助于降低温度。在亚洲的热带地区，水被贮存在不透明的罐子里。水分渗透在罐子的表面，引起了罐子渗水，水分的蒸发降低了罐子的温度，罐子里的水才得以保存。这种古老的方式巧妙地利用了水分蒸发的潜伏热，与常态方式相比，降温效果提高了600 倍。

 

索尼城大崎的建筑外立面在每一层均有阳台，阳台的栅栏由呈网状且可利用太阳能的陶瓷管组成，雨水可以贮藏在这里。蒸发的水分从陶瓷管的空隙渗出，降低了周边环境的温度。设计制作的实体模型表明建筑外立面通过这种系统最高可降温10˚C。当把从试验中得到的数据植入BIM 技术并进行模拟之后，我们可以发现140㎡ 的外立面能够使地表温度降低约2˚C。

 

2˚C 可能看起来并不起眼，但是建筑物对周围温度所起的作用是极易理解的，即仅仅通过对雨水的利用，就能够抵消过去一百年“钢筋混凝土森林”出现后所带来的“热岛效应”引起的温度升高。日建设计将这种原始的立面称为“生态表皮”。当我们提出将其作为设计方案时，我们认为这与索尼全球创新引领者的身份相符，同时从建筑BIM 技术产生的大量模拟技术也证明了我们的方案。诚然，项目的设计已经离不开BIM 技术。BIM 技术在营造建筑的新环境友好型趋势过程中发挥着关键的作用。
 

其实从中获益的不仅是环境。附着在生态表皮上的阳台向着外部建筑框架的主立柱前排延伸，这种安排提供了更宽阔且在建筑结构上不间断的空间。在出现紧急情况时，这些阳台可充当每一楼层的安全逃生通道。现在，当我们设计超级摩天大楼时，就会不禁想起在9•11 恐怖袭击时人们是如何被困在世贸大厦里。当浓烟充斥他们的办公室时，被困者试图攀爬破碎的窗户以逃生，但是求救无门，最终只能殒命高楼。 我们有时会想如果这些建筑配有阳台的话该有多好，有多少生命也许会因此得救。自此以后，我们竭尽所能地在设计超级摩天大楼时为其配备阳台，或者基于设计阳台的前提， 修正该类型建筑的外立面设计方案。在索尼城大崎项目中，阳台不仅用于支援生态表皮，而且是保证索尼研究人员和员工安全的逃生路线。通过利用基于BIM 数据的逃生方案模拟技术，我们对有效逃生路线的研究进行了反复测试，最终保证了此设计的疏散时间是通常办公楼疏散时间的一半。假如没有BIM技术，我们在将设计理念提升为具有说服力的实际方案时就会面临困难。