BIM 在住区建筑设计中的应用

2012-08-08吕晓高洋

土木建筑工程信息技术 2012年3期

吕晓高洋

(北京市住宅建筑设计研究院有限公司，北京 100005)

近年来，BIM技术在建筑行业的应用越来越普及，尤其是形式复杂的公共建筑，从最初的方案推敲到后期深化的施工图设计均已开始涉入BIM应用的领域，不仅提高了设计者在甲方心目中的位置，也为设计人员大大减轻了因为“无法想象的异型立面、剖面”而带来的麻烦，因此BIM的到来对公建设计的意义非同凡响。

相比复杂的公共建筑，简单、标准化的住宅建筑设计对于BIM应用的研究相对缺乏，也似乎显得不是那么必要，然而从提升设计品质、提高设计效率的角度来看，BIM在住区设计中的应用同样是一次意义重大的行业革命。

1 项目概况

本设计项目位于北京市昌平区，为1818－028地块居住项目普通商品房项目，总用地面积87 193 m2，总建筑面积249 358 m2，地上建筑面积192 966 m2，地下建筑面积56 392 m2。

2 BIM在方案选择及优化中的应用

方案旨在“营造舒适、宜人、低耗优雅”的“绿色住区”，为此，建筑及规划设计不能仅仅停留在场地规划、建筑设计的层面，具体的、量化的模拟分析技术的应用是目前实现走向绿色建筑的唯一切实可行的设计手段。

首先，方案设计阶段，在充分考虑容积率、交通、社区视觉等因素之后确定了两个规划方案，进一步利用ANSYS对方案1及方案2的住区场地内通风状况进行模拟(如图1、2、3、4所示)，根据模拟结果分析(如表1):

表1 方案优劣对比

这样在数据的支持下更理性地确定规划方案的方式，不仅提高了设计师对方案的掌握程度，同时也能够更容易地说服甲方。

完成了住区外环境的控制之外，良好室内环境的营造是“舒适住区”的另一个重要目标。良好的室内环境除了空间尺度的舒适之外，室内风环境和光环境也是极其重要的。因此，在进行户型调整的过程中，在满足功能要求的基础上，进一步使用Airpak、Ecotect分别进行风环境(如图6、7、8)和光环境(如图9)的模拟，在模拟结果的基础上，通过适当的进深、外立面开口的位置、大小的调整，实现户内照度合理，通风良好的目标，完善户型设计。

3 单元式户型基于Revit的应用

众所周知，每个住区项目设计中即便有再多的住宅单体也不外乎于几种形式的单元户型，不同的楼栋也是基于几种户型的拼接而形成不同的单体形式，或者利用同样的户型进行不同的建筑立面处理从而形成不同的建筑风格。

针对住宅的这种建筑设计特点，利用Revit建立三维的户型组，完成标准户型或标准单元模型的创建，利用这些户型组来“链接”组合成不同的楼栋单体，在此基础上进行局部的修改和完善，完成立面上不同的建筑单体。

这样的工作模式，减少了专业内部大量的重复性制图及修改，大大提高了设计效率。另外，通过不断的积累，也可以逐渐形成完善的内部户型库，在以后的住宅设计项目中就更加事半功倍。

4 Revit在建筑施工图中的应用

项目进行施工图设计时，采用了利用初设模型添加设计细部、不断深化的施工图设计方式。在此过程中，由于施工图设计深度的要求及以往的二维出图习惯的影响，对Revit本身也有了更多的需求，无论是其带来的便捷还是问题，都是二维设计中前所未有的。

4.1 Revit中图纸的生成

Revit最大的优势就是三维信息模型的建立，在绘制好建筑平面的同时赋予构建相应的高度及材质等，其剖面、立面都是无需另外绘制的，这种完全自动生成的立面和剖面图完全实现了平、立、剖图纸的高度统一，将传统图纸“对不上”的问题降为0，甚至还省去了校图人员核对平、立、剖的工作量。

另外，在充分展现其优势的同时也存在着一些问题，自动生成的建筑剖面图中建筑构建之间的接合关系无法正确显示，这就为后期的处理带来了很多的麻烦，甚至有的问题难以在三维模型中处理，必须转到二维图中强行修改，这为百分之百实现Revit施工图出图带来了很大的障碍。

4.2 直观的3D节点视图

在施工图的学习中，大部分设计人员在初学时往往是参照以前的样本进行修改临摹，然后在资深设计师的修改意见下照本宣科，如此循环而已。几套施工图下来也不见得真正理解复杂节点的真实构成，更是不知道其设计方式的缘由，然而在Revit平台下的施工图设计颠覆了以往“难以想象其形式”的复杂二维节点，三维的节点展示方式(如图10、11所示)让设计人员更直观地了解其构成，能够更快地学习。

4.3 Revit施工图出图

本次施工图设计力求使用Revit进行设计，并且基本达到了90%的图纸基于Revit平台出图。

在Revit中建立详细的施工图模型后，形成不同视图的图纸，然后在Revit图纸中利用详图线进行出图修正，或者导出到CAD进行少量的补充和修改，形成传统标准的二维交付图纸。

然而，传统的二维绘图方式是在一个大比例的图纸的基础上一步步进行深化，逐步形成二维的细部节点等图纸，图纸之间没有关联的联系性;而三维的绘图方式最大优点之一的“绝对统一的平立剖”成了二维出图习惯的绊脚石，足够统一及细化的三维模型并不再适合二维图形的大比例出图标准和习惯。

4.4 施工图使用建议

按照目前的行业标准和BIM相关技术的支持，最适用的施工图绘制方式是:在Revit中完成建筑三维模型的建立，导出相应的剖面、立面和墙身二维图纸，在此基础上利用CAD作为辅助绘图平台对图形进行补充和修改，生成用于交付和使用的二维图纸。但是，我们相信相信，随着行业三维图纸标准的出台和Revit自身的发展，逐步可以减少甚至离开二维图形软件的协助，逐步实现完全的三维标准制图、出图以及审图、施工使用等。

5 管线综合、碰撞检查

三维管线综合是三维设计参与到建筑深化阶段的一个十分重要的组成部分，三维的管道系统更能直观地反映真实的空间状态。

颠覆了以往二维布线的传统方式，在建筑三维模型的基础上，利用MEP搭建BIM三维管道模型，明确管线的标高和位置，发现并检测出各专业之间的设计冲突，及时反馈给专业的设计者进行协同调整、修改模型，重复核查不断完善模型。经过几次的反复，最终完成一个无需施工现场调整的“零碰撞”三维信息模型(如图12、13)，提高了设计深度的同时，使得设计师对方案的施工可行性有了更好的控制。

6 目前BIM存在的问题

6.1 数据流通接口的开放性

Revit本身虽然在制图上已经实现大多数的需求，但再优秀的软件也不可能是万能的，而BIM本身的意义除了Revit的主导作用之外，更具特色的是软件之间的结合应用。而在实际设计中，无论是方案推敲、建筑的环境模拟还是施工图过程中的结构荷载计算，都需要与其他软件结合应用，那么，实现软件之间“无缝对接”的意义则十分重大。流通接口的开放性应能够保证软件之间互导时完整数据信息的传递，减少或避免信息丢失或后期重复手动输入的工作。