BIM“中国化”道路有多长——浅谈BIM体系对国内建筑设计行为的影响

唐丹明

(福建众合开发建筑设计院 福建福州 350004)

BIM“中国化”道路有多长
——浅谈BIM体系对国内建筑设计行为的影响

唐丹明

(福建众合开发建筑设计院 福建福州 350004)

本文旨在展示BIM设计进程在国内建筑设计过程中的发展现状。寄望BIM中国化带来的国内设计手段的提高。更进一步期待国内建筑师对于建筑设计本原的理性回归，从而使BIM理念从初步的中国化提升到真正的中国化。BIM中国化，于尚未接触BIM平台的建筑师来说，是一次设计手段的开拓；于奋斗在BIM平台上的建筑设计人员来说，是一次关于设计本原的回归；于国内所有从事建筑工作的建筑师来说，是一次关于国内建筑设计热潮的“冷思考”。

BIM中国化;设计过程革命;设计本原;理性回归;冷思考

E-mail:huanrbc@qq.com

引 言

几年前还在校的时候，BIM在大多数学生的概念里，只是一个智能的建模工具，可以方便地输出平面、立面图，还可以直接定义摄像机，输出细致的效果图，甚至动画。

那时候BIM在我们眼里，就是Revit的天下，参数化和可视化结合的操作界面，梁、柱、墙体交接碰撞检测及结构、建筑构件的分类，基本族的建立和编辑，三维可视化设计，全面的软件功能让人耳目一新，甚至它的一些建筑剖切分析表达的功能也让我们欣喜若狂。但是由于缺乏对建筑工程设计过程乃至对建筑工程业务流程内容的了解，BIM在我们眼里，只是一个建筑建模软件。

如今建筑市场进入寒冬，回望BIM体系在国内演化的这些岁月，他的进步只有真正深入了解了其工作流程才能体会到。BIM是属于整个建筑工程设施从思想到成型过程中的一个技术性变革。可以说这十几年来是积累量变的过程，而未来的质变，则寄望于国内建筑师的理性思考和感性回归。在建筑市场冷却下来的归零时代，也进行一场关于设计的“冷思考”。

1 关于BIM体系

关于BIM，不得不絮叨的还是概念。BIM，全称Building Information Modeling，中文名：建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

在谈BIM之前，首先需要澄清，BIM是一个建筑工程业务流程体系，而不只是一个软件或画图工具[1]。

所以现在越来越多的人都在说BIM，其实说的都只是BIM中的设计过程。用一张图表(图1)可以很清楚地说明这一关系。

图1 BIM在建筑全生命周期中的应用

恰如其名(建筑信息模型)，在基于BIM体系的建筑工程设计流程的整个生命周期中，从策划开发到设计施工到运行维护，首先需要应用设计辅助软件进行信息模型的建立，而后通过接口引入相应的软件对建筑信息模型进行信息提取、运算和展示。

基于BIM理念的每一个过程的技术支持软件都不同。目前国内外基于BIM理念的技术支持软件有：Autodesk Revit系列、GraphiSoft ArchiCAD、Bentley、Catia、PKPM、广联达、鲁班BIM等。相关BIM软件还有很多，包括国际上知名的ArchiBUS运维软件，Echotect绿色分析软件，以及大名鼎鼎的Sketchup方案概念造型软件，以及相关的GIS，云计算方案，Lumion场景实时渲染软件，在后续内容中，将就目前设计市场中常用的重要软件进行介绍，如Sketchup配合Rhino及Revit等在设计过程中的运用。

这里列举了国内外业内常用的基于BIM理念的软件，目的在于为我们最主要的设计过程提供更为广阔的思路，为更多的设计理念提供了实现的可能。正如斧、刨、锯、锉这些木作工具对于中国传统木匠的意义。当代建筑师希望从建筑空间到建筑表皮材料，最终到建筑细部构造，无论遇到什么样的设计难题，均能够找到合适的软件解决方案。让构造健全、设计全面合理的建筑产品成为可能。

从目前市场的软件推广和分布情况看来，各大软件开发商首推的基本上是设计软件平台，因为只有完善的软件体系服务于设计过程，才能建立完整的BIM体系运行链条。

因此，设计过程成为了整个BIM体系运行链条的关键。

2 设计过程——BIM体系的核心内容

毋庸置疑，BIM体系的核心内容是建筑工程设计过程。对于建筑行业来说，设计过程也是整个流程得以形成、优化、运转的根本。作为BIM数据库来说，设计过程也是建筑信息模型的创建、调整过程，是BIM其他相关工作内容的依据。

基于BIM理念而开发的设计软件，帮助设计师充分地把设计理念转化为信息模型，并且提供给其他相关内容如节能计算、日照分析、声、风环境分析、结构体系验算、工程造价清单编制等一个一致的平台，从而建立整个BIM体系。

近年来，在国内被广泛推广的是基于Autodesk Revit套件的设计辅助软件平台，它支持在方案阶段使用Sketchup、Rhino等软件进行建筑形体推敲，并且在Revit中导入概念模型进行建筑信息模型的建立。或者直接从平面建立模型进行建筑信息模型的逐步调整、细化。多种设计理念的实现手段使得Revit受到国内建筑机构的青睐。目前，成功的建设行业的业务程序已经把BIM实践当做过程中的一个实验项目进行探索。

在福建省内，福建省建筑设计研究院率先组建BIM团队并完成了大小的工程项目设计过程，虽然只是在设计进程中进行初步的探索，但很显然这样的探索对于这场革命意义重大。

(1)基于BIM体系的设计工作流程

目前业界基于BIM理念的设计进程中，最理想的工作流程是从方案阶段就开始采用BIM技术进行工艺方案的模拟和优化。在施工图设计阶段利用BIM技术进行设计的验证和管线的协调，并在施工过程中利用BIM模型进行施工的配合和指导。

下面的图表(图2)很清晰地表面了这一流程：

图2 项目BIM实施内容

图3 BIM软件协同应用

图4 部署Revit Server

用Rhino制作建筑造型，导出为ACIS的sat格式 内建体量〉链接sat 运用Revit的嵌板工具把一个Surface面生成幕墙

在指定标高位置创建体量楼板 在Rhino修改造型并重新载入修改后的造型 体量楼板和明细表也随着新链接的几何体更新图5 Rhino与revit联合工作的案例

采用一台中心服务器和多台本地服务器进行Autodesk Revit Server的部署，分别在服务器上创建公用专业和土建专业两个中心文件，实现基于服务器的工作协同，对数据进行备份和管理，提高数据同步速度和设计效率(图4)。

欧特克的BIM软件极大地优化了二维设计，为加快施工进度和提高工作效率提供了强有力的保障。

(2)设计理念的表达手段

而建筑师最关注的，还是设计理念如何利用软件语言进行虚拟实现和表达。

比如建筑师哈迪·德团队在方案阶段一般用犀牛软件(Rhinoceros)或maya,配合rhinoscript,grasshopper,maya mel等参数化工具；施工阶段一般用digital project或者catia,这两种软件能把建筑，结构，设备的模型和图纸合在一个文件里，供一个团队分工设计。

下面将借用一个网络上常见的Rhino与Revit联合工作的案例来简单展示这种当下流行的设计手段(图5)。

当然，这样的案例只适用于前卫的建筑形体的塑造，而且这种项目对于大多数的建筑设计机构来说，接触的机会也很少。我们通常更多接触的项目是较为规则的形体。但是要澄清的是，这种新型的设计手段给我们带来的启发不应该只是前卫的建筑造型，更关键的是提供了更加有效的解决设计问题的手段以及更加细致、专注地进行建筑细部设计的平台。

相比之下，徐州建筑职业技术学院的新图书馆项目(图6)则更能说明问题。

徐州建筑职业技术学院坐落于徐州南郊风景文化区，新图书馆位于西校门入口处，是校园新区的形象标志。借用这个案例，用以展示常见建筑工程项目各专业基于BIM体系的实现过程。

此项目中，中国建筑设计研究院选择欧特克公司的系列软件，形成全专业工程制图、管线碰撞检测、绿色计算、疏散模拟、施工模拟、虚拟现实等一系列设计成果，Revit是整合上述设计成果的工作平台。

然而，在BIM工作模式暂未形成，工作团队暂未建立的时候，想要做到项目细节效果实时可见，我们不得不使用现有的软件来模拟，其工作的复杂繁琐可想而知。

以下展示的案例，是福建众合开发建筑设计院在2011年进行永泰汤埕梧桐温泉中心酒店设计过程中，用Sketchup建立的一个细致的工作模型。用这个案例，希望能和Revit的设计过程形成对比。推敲过程采用Sketchup、效果图渲染采用3DMAX、施工图绘图用CAD，繁琐程度可想而知。

建筑效果图 建筑剖面 节点详图

Revit结构模型 Revit暖通模型-局部 Revit电气模型-局部图6 徐州建筑职业技术学院新图书馆项目BIM实践过程

图7 永泰汤埕梧桐温泉中心酒店效果图

但是反过来说，当下对于常见的设计项目，业主也不会要求设计方去进行这种程度的细致推敲。因为大多业主习惯了看效果图，通过效果图定方案已经成为目前设计行业的惯例。可是建筑建成效果与效果图相差甚远，这个在目前也是常见的。

中心酒店由于项目特殊性(度假酒店)，且业主对于未来建成的建筑的不可见性有着极大的担忧。于是我们利用Sketchup进行建筑梁板柱及细部构造节点的推敲。但是由于项目规模较大，我们不得已将建筑拆分为多个部分进行建模。细致而准确的建模及所见即所得的模型展示让业主对于建筑的细节有了更多的思考，且对项目的下一步推进有了更为坚定的信心。

客房单元详模 自助餐厅详模图8 永泰汤埕梧桐温泉中心酒店SU详模

因此，现行的设计工作模式对于越来越精细化的设计过程来说，已经渐渐地显示出了其不足。而基于BIM体系的设计过程能够在提高客户体验，提升设计水平方面提供更多的可能性。

3 现实——BIM“中国化”的阻力

然而，作为建筑师设计理念的理想表达手段，基于BIM理念的设计流程技术支持平台却没有获得业界预想的热烈响应。许多设计单位花重金买下软件套装、组建昂贵的计算机工作站、培养BIM技术人员，却最终发现业界宣称的高效、系统其实只是“徒有虚名”。但是其中的内在原因却有很多方面。

(1)缺乏合适的实践项目

从上面第一个案例可以看出，新的软件平台对于数字生成建筑具有非常大的便利性，然而这种建筑项目在我们的身边开发的并不多。毕竟在我们的城市中更多被需要的建筑应该是实用、经济、舒适、美观的。正如我们在日本大城市街道上所看到的那样，每一栋楼都是一个像是被精心雕琢过的盒子。无论是远观还是在其中体验空间，均能感受到设计师和使用者的温馨对话。

但是实际上在目前看来形体规则的建筑如30层的高层住宅项目，一到两个标准层平面图就能基本把一栋楼的施工内容都表达完善，在Revit中却意味着得复制30个同样的楼层，庞大而缓慢的数据处理过程和繁琐的模型建立过程带来的工作效率显然低于传统CAD制图手段。

这样的初步印象如何能让设计师动心并且付诸行动？

(2)基于BIM理念的设计过程与传统设计过程具有太大的反差，是一次设计手段的变革

在CAD等二维设计软件轻松被人熟练掌握并用于绘图时，相对来说比较费事的Revit就显得有点失宠了。

设计师们更关心的是在方案阶段，当下流行的Sketchup具有非常快捷的建筑概念模型搭建和初步的效果表达，且能够与3Dmax等效果图软件共享模型，从而在极短的时间内给业主展示逼真的建筑效果。而很显然，Sketchup模型在实际操作阶段，是无法直接为Revit平台使用的。

可以说，目前Revit只是在CAD绘制方案2D图纸基本成型后才得以应用于施工图阶段。用Sketchup和CAD可以被推翻和修改无数遍的概念方案过程，在Revit平台中基本没有实现的可能。所以可以说目前的Revit就是拿来进行施工图绘制、修改、出图的，实际上与BIM体系理念的协同性等概念相去甚远，工作效率也自然不会有太大的提升。

换句话说要想完美地运行BIM设计流程，一个无懈可击的建筑信息模型的建立是前提。可事实上是，目前的Revit实践中基本还是只能完成70%～80%的工作量，其余仍然需要CAD等二维软件进行辅助出图。

特别是水电设备专业传统的绘图习惯均以2D多段线为主，管线的排布工作基本都交给现场安装处理，而基于Revit MEP软件的设计平台，将是对他们的绘图习惯的一大挑战。

这些我们面临的问题，其实都是基于BIM体系在中国建筑界的“水土不服”，因此只有逐步改变设计从业者的设计与制图习惯， 形成一套从策划到概念设计再到方案阶段最后到施工图设计的完善的BIM解决方案，在软件平台中形成由粗到细、由大到小、由整体到细节的设计过程[2、3]。

(3)在快餐式文化兴盛的当下，设计对于建筑本身的意义逐渐缺失

当下国内建筑界“效率为先”带来的是设计细节的忽略和设计师使命感的降低，而基于BIM理念的设计过程将给建筑师提供一个虚拟的自由“建构”平台。

在传统的设计过程中不会注意到的许多构造细节，在建筑信息模型中却是不可忽略的。比如常常甩向二次设计的内容，如幕墙、门窗等内容，设计师常常忽略了幕墙分割与墙体对位，门窗洞口与外立面饰材对位，这种情况在基于BIM平台的建筑信息模型中将暴露无遗，设计师的工作量虽然大了，但是这些问题本该就是设计师考虑的，设计师所承担的无非是本被自己所忽略的设计细节。

在传统2D设计过程中很难注意到许多问题，如在施工现场经常遇到的墙体与梁位偏差，隔墙无法到顶，门洞与梁位“打架”，门扇被横梁格挡，墙体与幕墙不对位的情况，在Revit的“法眼”下基本无法逃过。

图9 三维参数化设计图示

在逐渐冷却下来的建筑思潮中，如何找到建筑师对于建筑工程设计这一流程的真正位置，才是我们需要深深思考的。

4 设计过程革命——BIM“中国化”的前驱

是什么在主宰这场革命，建筑市场还是建筑师本身？作为建筑产品生产的关键步骤，设计过程成为迈向BIM体系之路的起端。针对当下基于BIM体系的设计过程在国内推进所遇到的重重高山，哪里才是这场起义的“大泽乡”？设计过程作为BIM体系的核心内容，理当作为前驱，首先普及使用基于BIM理念的设计辅助工具。设计过程的执行者与执行手段，需要优先接受新思潮的洗礼。

(1)“薪火相传”——BIM应用实践经验的传承。

实践经验的传播途径和方式，是BIM在中国建筑界存在命运的关键。BIM中国化，是属于国内建筑业界的共同使命。

首先是教育拓展，中国传统建筑学教育及教科书的缺陷在于，不能从更高的高度为学生建立完整的学识系统，从而带动学生自发补充并完善，传统的制图方式和理念深入人心。所以教育改革是第一步。

经过这几年的发展，市场上组建了许多形形色色的Revit技术支持团队，官方的如Autodesk中国公司，基于Revit设计软件的推广并提供相关的软件培训和设计过程介入。其他的如EaBIM、柏慕工场、RevitBBS等基于BIM技术支持网站提供的线下培训及设计过程技术咨询服务。

然而，往往新兴技术的推广就伴随着技术垄断和商业操作。更不乏有不具备专业资质的组织，他们或许只知道如何使用软件，固然很难站在更高的高度去理解建筑设计的每一个细节，每一个节点构造的设计、美化。设计过程可以被标准化，但是设计内容具有非常大的灵活性，是无法简单地使用标准图库的某个标准节点而完成的，设计并不是套图。所以对于设计人员来说，如何使用并操作软件并不是重点，如何简便、快捷、清晰地制作并表达设计概念才是根本。

因此，提升BIM理念培训机构水平，从而提高设计从业者自身认知，进而提升BIM团队管理核心的理论认识，才是避免在设计道路上走弯路的前提。

(2)国家标准的建立——Revit族和族类型的“中国化”。

Revit族是当前“BIM中国化”道路上的一个巨大的绊脚石。Autodesk Revit中的所有图元都是基于族的。 “族”是Revit 中使用的一个功能强大的概念，有助于您更轻松地管理数据和进行修改。每个族图元能够在其内定义多种类型，根据族创建者的设计，每种类型可以具有不同的尺寸、形状、材质设置或其他参数变量。 使用 Autodesk Revit 的一个优点是不必学习复杂的编程语言，便能够创建自己的构件族。使用族编辑器，整个族创建过程在预定义的样板中执行，可以根据用户的需要在族中加入各种参数，如，距离，材质，可见性等等。可以使用族编辑器创建现实生活中的建筑构件和图形/注释构件。

“族”(family)可以帮助你更方便的管理和修改你搭建的模型，它不像Sketchup模型那样仅仅是一个三维网格体系，没有任何附加的关于项目的智能数据。

族类型在revit族中起到了画龙点睛的作用，当你画好一个族文件，它只是一个观赏的样子罢了，没有任何的参数、尺寸。起不到什么作用，你要是想让它成为一个包涵了很多参数的“数据库”，就必须要在族类型里面添加参数。

图10 窗族及雨棚族模型示意

比如说角铁，在一个项目里面可能会出现许多个不同大小尺寸的角铁，如果要是没有加任何参数的话你只能往项目里载入很多很多的角铁，这样即占内存又不好管理，所以族类型里面的尺寸标注起到了很大的作用，每加上一个标注时就给它套上一个公式，当所有的公式都成为一个有关联的公式群时，你就掌握了尺寸标注的奥妙，你所绘制的族文件就可以做到牵一发而动全身了，你每改一个数值，其他的参数就会根据的所编的公式进行缩放。

但是由于其制作繁琐、工程量大等特点，是Revit建模中占用时间较长的一个环节。所以如果事先拥有大量的族文件，将对设计工作进程和效益有着很大的帮助。且各种新材料、构造不断的出现，使得当前的国标图集凸显出了明显的老迈与无力，且当前国内很多机构纷纷出现了自定义的族制作规范标准，但是均没有一个统一的平台和高度，各立门派，很难成气候。基于BIM体系的设计软件平台Revit急需一个系统的体系予以整理、归纳，并且给各个建筑信息模型提供国标族库。

(3)工作模式的革新——“参数化”软件平台上的建筑设计演绎和国内传统建筑设计配合过程的逐步过渡和磨合。

传统的设计通常是由建筑师先提出概念设计，再交给工程师进行结构设计，最后由管线等工种配合。建筑师不能够对材料制造和安装工艺充分进行了解，缺乏对建筑细节精确的控制。

而“参数化”的软件平台给建筑师提供了不同于传统手法的新的更加有效的模式，以及各工种协同工作流程的方式(BIM)。如盖里科技为建筑业定制的CATIA建筑版本，该程序的优势在于允许设计团队在一个平台内沟通。建筑的设计与建造过程统一于数字媒介从而可以被精确的控制。

于是，从高校教育进行渗透，从初级制图阶段进行普及，大胆地进行设计手段的变革，乃至进行工作模式的革新，让BIM理念的优势和亮点逐步深入人心，才是推广得以实现的前提。

5 设计回归——BIM中国化的根本意义

建筑是一门解决人类居所问题的行业，日益复杂的建筑使用功能及人们逐步提高的对于建筑形象、空间的要求。让往后的建筑设计行业更倾向于设计而不是建造，更倾向于居住体验而不是经济回报。这一命题也是当下中国建筑界亟待反思和警醒的。

当下国内建筑市场进入寒冬，批量流水线生产的建筑已经慢慢减少，取而代之的是许多的小型公共服务设施项目、改造项目，这个时候设计对于建筑本身的意义才更为人们所关注。

同时，BIM体系在中国逐渐热门并且成熟起来的当下，我们需要反思的是，BIM给建筑工程带来的难道只是便利和高效率？基于BIM的设计手段可以满足更加复杂的建筑形体塑造，可以减少不必要的工作内容并且提高效率。但是，在满足了建筑设计与施工现代化、高效率的要求之外，我们国内的快餐式建筑文化、快拆快建大兴土木何时可以冷静下来并且深深地反思设计的本质？

分析BIM体系提供的设计平台，从建筑方案到施工用建筑信息模型的过渡不是简单的图纸交接，而是设计思想的逐步传递和交流，传统施工图设计过程中设计师不负责任的甩向将被终结。 “30天施工图”这一固定过程被逐渐缩短并模糊，取而代之的是基于BIM体系建立的综合型建筑设计团队。建筑方案的设计过程贯穿整个建筑信息模型的建立过程。很多原来在设计阶段被忽略并且丢给施工队去解决的问题都将展现在设计师的面前，但是反向思考，这也是助推国内建筑设计师进步的动力。

建筑，追根溯源，是用于满足先民们遮风挡雨的需要而出现的。经历了洞穴冰窟、茅草木屋、石厝砖土，建筑随着人类文明的推进不断建立一个个新的里程碑。

随着进入计算机时代，从巨型计算模组到386、486、586计算机CPU，再到现在的14nm级的CPU，摩尔定律之下的人类计算机文明，对于建筑的影响应该更为显著。而建筑设计，通过计算机软件来表达该过程且使之自动化，将使一切随之而改变。BIM理念，就是这一变革的中心理论。

BIM对于国内当前建筑工程大环境来说，甚至是一种世界观的革命，这种转化需要通过漫长的教育、实践的渗透过程。而BIM中国化更不只是一个设计平台，它是一种新的设计理念和思路，新的建筑师手段。

而后我们又要反思，BIM中国化为中国建筑界带来的不仅仅是一次执行手段的革命，而是一次设计思想的革命。BIM中国化，于尚未接触BIM平台的建筑师来说，是一次设计手段的开拓；于奋斗在BIM平台上的建筑设计人员来说，是一次关于设计本原的回归；于国内所有从事建筑工作的建筑师来说，是一次关于国内建筑设计热潮的“冷思考”。

[1]Jerry Laiserin,A(RE-)DEFINITION OF BIM:PROCESS VERSUS TECHNOLOGY(BIM的重新定义：过程与技术),建筑创作08/2011,144-149.

[2]Michael Puddicombe,THE CONFLUENCE OF BIM,VDC AND IPD:COLLABORATION IS THE ESSENTIAL SKILL(BIM、虚拟设计与施工和综合项目交付的融合：协作为本)，建筑创作，10/2012,141-150.

[3]Gregory F.Starzyk,THE COLLABORATIVE DANCE:ONLY THREE STEPS(协作之舞：只需三步)，建筑创作，10/2012,117-128.

[4]美国国家建筑科学院(Nationals institute of Building Sciences),美国国家BIM标准(Nation Building Informaion Modeling Standard)第一版，2007.

[5]徐州建筑职业技术学院新图书馆案例.http://tech.caenet.cn/ShowArticleDetail.aspx?ID=2711.

How long the BIM “sinicization” road——Introduction to the BIM system impact of domestic architectural design behaviors

TANGDanming

(Fujian Zhonghe Development Architectural Design Institute, Fuzhou 350004)

This paper is to demonstrate the development of the BIM design process in the domestic architectural design process. Hope that the improvement of the domestic design means of BIM china. It is further expected that the domestic architect for the architectural design of the original rational regression, so that the concept of BIM from the initial to the real chinese. BIM China, which has not yet been exposed to the BIM platform, is a pioneering design tool, in the BIM platform for architectural designers, is a return to the design of the original, in the domestic construction work of the architects, is a craze on the domestic architectural design".

BIM sinicization; Revolution of the design process; Design principle; The rational regression; Cold thinking

唐丹明(1987.12- ),男,助理工程师。

2015-06-23

TU2

A

1004-6135(2015)09-0029-07