BIM 技术在水利工程设计中的应用初探

2015-08-15张超

江苏水利 2015年4期

张超

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州 225000）

1 BIM 概述

“建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称‘BIM’）技术是在计算机辅助设计（CAD）等技术基础上发展起来的多维建筑模型信息集成管理技术，是传统的二维设计建造方式向三维数字化设计建造方式转变的革命性技术，是促进绿色建筑发展、提高建筑产业信息化水平、推进智慧城市建设和实现建筑业转型升级的基础性技术。推行BIM 技术应用，发挥其可视化、虚拟化、协同管理、成本和进度控制等优势，将极大地提升工程决策、规划、设计、施工和运营的管理水平，减少返工浪费，有效缩短工期，提高工程质量和投资效益。同时，将进一步增加建设工程信息的透明度和可追溯性，对规范市场秩序和预防建设领域腐败具有重要作用。”这是2014年11月，上海市出台的《上海市推进建筑信息模型技术应用指导意见》的引言部分。

几年前的国内设计领域，大部分设计师可能对BIM 还很陌生，而如今几乎都在谈论BIM 及应用。BIM 已被写进了“十二五”规划中，对建筑行业提出了明确的要求。BIM 起步于建筑行业，随着BIM 在建筑行业的优秀表现，正逐步扩展到其他行业。BIM 作为建筑设计行业的一种发展趋势，正在为越来越多的人们所认同和欢迎。

水利工程行业正处于从传统水利向现代水利转变阶段，水利部提出了以水利信息化促进水利现代化的理念。《江苏省水利信息化发展“十二五”规划》明确指出，到2015年运用先进的信息技术改造提升传统水利行业，基本构建江苏水利信息化体系。为将BIM 设计真正引入到江苏的水利基础设施建设中，江苏省水利勘测设计研究院有限公司在我省率先启动了三维协同设计的研究工作。常见的三维协同设计基础平台主要有欧特克（Autodesk）、奔特力（Bentley）、达索（Dassault）3 家，经过慎重比选，最终选择了欧特克软件公司的基础设施设计套件（IDS），其核心的建模和模型表达软件就是Revit。

随着2013年由清华大学和北京互联立方BIM 课题组联合编写的《设计企业BIM 实施标准指南》推出，使BIM 应用在设计单位落地生根有了理论基础。借鉴其他设计企业BIM 工程应用实际现状，笔者认为现阶段选用相对物美价廉的欧特克Revit 作为建模和模型表达的核心平台是适当的，Revit 使三维模型和二维图纸的精确表达做到了较好的联动。现阶段模型的主要表达手段还是二维平面图纸，所以设计还必须从模型过渡到图纸来指导施工，而不能直接通过精确模型来指导施工，但用精确模型直接指导施工必定是未来的发展趋势。

为此，基于Revit 平台的BIM 设计的主要工作内容分为建模和对模型的表达两大部分。由于欧特克的Revit 软件主要支持在建筑工程方面的应用，在基础设施项目中的应用还处在起步阶段，在水利工程项目的应用实例更是少之又少，因此，建立企业的模型库、制作各种专业的项目模板以及适当突破现行二维出图标准，是现阶段加快推动三维设计在水利工程中应用的好方法。

2 BIM 设计交付内容

BIM 技术的概念和理念是美好的，BIM 是要贯穿建筑项目全生命周期的，但是BIM 实践了这么长时间以来，我们并没有找到一个完整的工程项目实例能够实现全生命周期这个想法，所以把BIM 技术完全落实到项目中去，还需要有一个漫长的探索实践过程，BIM 设计过程的实现将是这个过程的先行者。

BIM 设计产品的理想交付方法应该是模型——指导施工。建筑信息模型所承载的设计信息是统一和关联的，模型中的信息包含：结构尺寸、材料材质、位置方向、相邻关系，以及长度、面积、体积等统计计算，各种结构分析和模拟仿真成果等。我们可以用这些数字化的成果直接指导施工，以完成建筑物的真实施工。现阶段，对于模型信息还没有找到一个很好的表现方式，模型信息暂无法直接用于指导施工，但随着计算机技术的发展，这种表现方式可能在不久的将来就能够出现，这样就可实现将包含大量完整信息的模型直接应用于施工建造中。

现阶段BIM 设计产品较为可行的方法是模型——二维图纸——指导施工。二维图纸或者文字图表在目前来看暂时是必需的表达方式，无论是三维轴侧图还是仿真分析的成果都是以二维视图的形式呈现出来的，即无论设计出的三维设计产品多么优秀，最终还是要在二维平面中表达出来。

随着BIM 技术的普及应用，以BIM 模型信息为主并关联生成二维视图以及相关信息分析成果后，形成二维图纸和文字表格的方式是现阶段BIM 设计交付的主要实施方法。

现阶段，BIM 设计的交付产品主要是二维图纸和文字表格，BIM 设计落实到应用中的关键在于模型及模型信息创建、模型及模型信息表达。

3 模型及信息创建

BIM 模型是指对项目的建筑实体和功能特性的数字化表示。建模是迈向BIM 设计的第一步，BIM 设计中模型是各种信息的载体。建模方法的高效性、模型精度的可靠性、模型信息的专业性、模型数据的通用性等，是模型及模型信息创建时的主要考虑因素。

在稍加培训后，将二维图纸三维化的过程是很容易的，但实现高效建模则需要一个强化学习和升华的过程。适合本行业的高效建模方法将使BIM 设计工作如虎添翼。以欧特克的Revit 软件为例，如果按照基本建模方法，采用草图平面放样建模，所建出来的模型会很呆板，不便于修改；而采用嵌套轮廓放样的方法建模，则能明显提高模型的可读行，可添加参数便于修改，进而采用软件二次开发编程接口AIP 编写交互式模型搭建窗口，实现以按照设定好的规则更加快速地建模。

BIM 设计的三维可视化效果常被认为是效果图，这是一个误区，BIM设计和效果图的区别在于所建模型的精度。BIM 设计中所搭建的模型都是有完整尺寸信息的准确模型，模型拥有完整的面积、体积、坐标等数据信息。在建模过程中，选择合适精度，采用准确尺寸建模是基本要求。

模型是模型信息的载体，根据行业需要建立模型信息的专业性，会有助于BIM 设计的实践。以欧特克Revit 软件模型信息为例，Revit 软件的族概念就很好地赋予了模型大量的信息，比如：族参数中自带的型号、制造商、成本等，这些参数都是给模型加入的信息。此外，Revit 软件还可以自定义大量与行业相关的参数来定义模型信息，这为BIM 设计拓展了很大的应用空间，相关的行业和专业可以自定义出本专业适用的文件模板，来促进BIM 设计的实践。

现阶段的建模工具很多，主流平台有欧特克（Autodesk）、奔特力（Bentley）、达索（Dassault）3 家，但这3 家的三维模型数据并不能通用，因此，选择一家合适的建模平台，保证三维模型数据的通用性是一个重要的基础，是BIM 设计能够实践的基本保证。

4 模型及信息表达

怎样把设计师设计在模型里的信息呈现和表达出来，这是一个非常重要的过程。带有信息的模型就好像一个满腹经纶的“学者”，我们需要“学者”表达以便从“学者”那里索取我们需要的内容，这就是模型及模型信息表达。在现阶段，模型及模型信息的二维表达是必须的，如何把模型通过图纸或者文字图表表达出来是BIM 设计的一个重要内容。

《设计企业BIM 实施标准指南》中提出，BIM 设计应用成果主要体现在BIM 交付可以提供优化的设计方案、精准的设计数据、综合协调成果、丰富的建造分析、可视化的沟通手段、与模型关联的二维视图，这些都是对信息模型的相关表达方法。

鉴于BIM 信息模型表达的多样性，表达方式的探索将是一个长期和漫长的过程，这个过程需要不断总结和积累。要想尽快地实践BIM 设计，在未找出真正的三维表达方法之前，沿用如今已经成熟的二维图纸表达方式不失为一个好方法。各个行业可以尝试建立自己的模板用于BIM 设计的图纸或文字图表表达，形成自己的工作流程，提高工作效率，改进设计产品质量。