基于Revit的BIM正向设计软硬件配置建议
2019-01-26陈少伟陈剑佳
陈少伟 陈剑佳 焦 柯
（广东省建筑设计研究院，广州 510010）
1 背景
BIM技术在整个建筑行业中得到快速发展的同时，其起到的应用效果也得到广泛认可，特别是在国家行业政策推动信息化建设等条件下，BIM技术渐渐在建筑行业中占据举足轻重的地位。而BIM正向设计作为BIM技术全生命应用周期的“源头”[1]，其应用深度影响着后续各实施阶段的工作开展。开展BIM正向设计，除了提高整个设计阶段的工作效率外，更是带动整个建筑行业的信息化建设。
纵观现在整个BIM技术的设计应用现状，大部分的应用单位对于BIM技术的使用，几乎都是采用翻模的形式[2]，即逆向设计的使用方法。在此基础上，开展后续的BIM功能应用，主要体现在设计方案的优化、工艺工法的可视化交底，专业模型的碰撞检查、模型数字化信息的集成调用等。这就引发了一个重要问题，设计师在完成原有CAD图纸设计的任务后，还需要参照设计图纸进行翻模，才能实现各项BIM技术应用，这无疑对设计人员造成负担，使BIM技术的推广在设计一开始就出现问题。因此有必要从“源头”上使用合适的方法[1]——即BIM正向设计，解决问题。
BIM正向设计是依托三维模型环境，充分利用BIM软件参数化功能的建模方式，搭建可视化三维模型，实现各专业协同设计和二维平面自动出图的设计方法。这是一种先有模型后有设计图纸的设计方法，而BIM设计软件作为搭建三维数据模型的基础，实现这一方法的首要技术手段就是选择合适的 BIM设计软件。
目前的BIM设计软件种类繁多，有的用于满足各建筑领域的发展规划需求，如民用建筑，市政基础等；也有的用于满足各专业功能的使用需求，如设计图面表达，后期效果处理，结构的受力计算，流水采光通风分析等。在这样一个林林总总的软件环境下，配置合适的BIM软件，对提高设计效率、优化设计表达、深化BIM技术应用等方面，都将起到事半功倍的效果。
2 BIM设计软件需求分析
工程设计项目在决定采用 BIM技术辅助设计同时，需要对相关的BIM设计软件进行调研分析，筛选合适的BIM设计软件，以满足工程设计项目的BIM设计应用需求。下文从建筑、结构、机电三个设计专业出发，对相关的软件需求展开分析，以此明确软件使用需求分析应综合考虑的方向。
2.1 BIM基础建模软件
正向设计的应用思路在于，先有设计模型，后有设计图纸。BIM技术应用的理想状态就是在同一套基础模型下继承并展开应用[3]。正向设计的应用思路和理想状态决定了基础建模软件的选用思路。纵观BIM技术的应用领域，既有民用建筑工程领域，也有市政路桥基础设施、航空航天机械设计等领域。行业领域发展方向的定性同样也决定了BIM技术基础建模软件的选用思路。目前市场上使用较为普遍的BIM软件，按照使用领域的不同，主要分为以下类型[4]：
1）Autodesk公司的Revit系列软件，包括建筑、结构和机电专业，主要应用在民用建筑领域；
2）Graphisoft公司的ArchiCAD系列软件，包括建筑、结构和机电专业，主要应用在民用建筑领域；
3）Bentley公司的Bentley系列软件，包括建筑、结构和设备专业，主要应用在工厂设计和基础实施领域；
4）Dassault System公司的CATIA系列软件，主要应用在航空、航天、汽车等度机械设计领域；
以上几大主流BIM软件都有属于自己的BIM系统平台和交换数据接口，各专业数据模型在同一平台上的数据交换较为流畅，功能应用较为成熟。因此，可以选择对应工程领域的BIM软件搭建基础模型。但这并不限定整个工程设计过程一定要完全使用同一软件厂商配套的BIM软件，借助其他软件厂商的个别BIM软件，或许能取到更好的表达效果，不过这都是在同一基础模型上实现使用功能。
2.2 设计软件类型
基础建模软件的选用，是对行业发展领域的定向选择，也是专业应用和功能考虑的结果。同一平台的BIM设计软件在继承基础建模软件的 BIM模后开展BIM技术应用。即使在同一软件平台，只是选用一款软件产品来实现一个项目所有专业的BIM正向设计也是比较困难的，需要考虑其他软件的辅助作用。例如对于复杂造型的设计方案，可以运用 Rhino或其他辅助软件进行表达[5]，视频的动画效果可以使用 Lumion进行表达，但要注意软件与软件之间端口的对接问题。
综合考虑整个工程设计实施过程，在选用BIM设计软件时，除了需要考虑专业类型，同时也需要考虑各专业软件的基础使用功能。BIM设计软件按照专业类型和使用功能的不同可以有以下划分：
1）按照专业类型可以分为：建筑、结构、暖通、给排水、电气；
2）按照使用功能分为：专业设计、计算、可视化、日照、风环境分析等；部分BIM设计软件和基础功能如表1所示。
表1 BIM设计软件类型
2.3 软件性能分析
目前市面上存在的基于Revit平台的BIM设计软件种类较多，如 Autodesk、广厦、天正、鸿业等。每款软件都有它本身的优越性和局限性。在选择合适软件进行各阶段设计时，需要综合考虑工程设计项目的实际情况和不同阶段的的专业使用需求。当软件的使用功能无法完整地表达设计所要涵盖的内容或无法涵盖设计的各个阶段时，需要考虑多种软件的配合使用，同时，需要考虑软件与软件之间使用性能的差异和模型数据接口的转换等问题，使得设计软件能在工程设计项目中发挥最大的实际效用。
综合考虑工程设计项目的使用需求后，主要从以下几个方面去分析各类设计软件的使用性能：多专业协调性、软件兼容性、参数化功能、可出图性、渲染能力。从好、较好和一般三个等级进行评估，部分建筑专业设计软件分析如表2所示。
1）专业的协调性主要强调的是工程设计过程中，专业与专业之间在同一个使用平台上的协同配合能力；
2）软件兼容性主要强调的是使用不同平台设计软件时，设计模型在不同阶段、不同软件之间的可继承性和交互实用性；
3）参数化功能主要强调的是BIM设计软件在建模过程中，模型构件的参数化调整和设计能力；
4）可出图性主要强调的是 BIM 设计软件在建模后，生成二维CAD图纸的自动出图能力；
5）渲染能力主要强调的是BIM设计软件生成渲染图的能力。
3 BIM设计硬件需求分析
BIM正向设计打破了传统的设计流程，使得设计不再是专业本身的独立设计，更强调专业间的高度协同。而协同设计很大程度是指基于网络的一种设计沟通交流手段[6]，形成这种交流手段的硬件设施包括两个方面——支持BIM设计软件的个人计算机和实现各专业交流的中心服务器。
BIM设计软件即包括三维的模型软件，也包括二维的平面软件，其实现的功能比较多，软件的性能比较高，因此对于计算机的配置要求较高，主要体现在图形图像的显示能力、后台数据的运算能力和信息交互处理能力。从各专业设计对功能使用要求考虑，建议从以下两个层级[7]进行区分：
标准层级：满足各设计专业建模，多专业协同设计、管线综合、采光日照性能分析；
高级配置：高端建筑性能分析，精细渲染。
表3为当前版本Revit软件平台硬件基本配置的建议。
表2 建筑专业设计软件分析
表3 个人计算机硬件配置
表4 服务器硬件配置
BIM正向设计需要应用到多专业的协同设计。Revit软件中的工作集协同方法是通过局域网进行，当工程设计项目体量较小或资源配置有限时，可以以某台个人计算机为服务器，实现BIM软件数据和信息的存储共享。当数据的存储容量、用户数量、使用频率、数据吞吐量较大时，需要考虑搭建中心服务器[7]。表4为搭建数据服务器小于100个并发用户硬件基本配置。
4 软件的配置其他因素
综合上文分析，配置合适的BIM设计软件主要考虑软件使用平台、企业发展方向、专业设计类型，专业实现功能等。除了这几类因素外，也可以从以下几个角度的出发，对软件进行分析和评估：
从工作效率进行分析和评估：BIM软件的开发除了满足基本的设计使用功能外，是否还包括配套的使用工具，配套工具是否能够高效的提高工作效率。
从软件的市场使用情况进行分析和评估：BIM软件的开发速度比较快，市场的占有率也有所差异，市场需求的不同，反应了BIM软件本地化的使用要求和数据交换需求。
从软件的可开发性进行分析和评估：BIM软件提供的功能有时候并不能完全满足设计师的使用要求，需要二次开发人员不断完善软件的使用功能。
从契合的建筑类型进行分析和评估；利用BIM软件进行模拟建造时，建筑的使用功能、结构承重体系和外部装饰效果等因素，直接影响到模型的设计和表达效果。需要借助不同的软件，满足不同建筑类型建筑的表达需要。
5 工程应用
某项目为29层的超高层建筑，总建筑面积为164 552㎡，主要用于商业办公，结构采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒设计，外立面采用铝合板玻璃幕墙设计。运用BIM技术服务于全过程设计和是施工管理，主要涉及专业包括，建筑、结构、机电和幕墙。
结构混凝土的基础模型主要是利用YJK的计算模型，钢结构模型主要是利用Tekla的计算模型，再将两者的模型导入到Revit中，避免了设计人员多次重复绘制模型，提高工作效率。建筑和机电专业的BIM基础模型都是在Revit上实现建模。在Revit和中Navisworks进一步完成管线综合的优化调整，提前解决综合管线的碰撞。同时，利用3D Max模拟幕墙安装节点和幕墙吊装工艺，指导幕墙施工安装。
在设计阶段主要使用的 BIM软件包括 Revit和SketchUp等，详见表5中BIM设计软件配置表。
表5 BIM设计软件配置表
6 结论
BIM技术在设计阶段的应用优势已经得到广泛认可，如何推动BIM技术在设计阶段的进一步发展——即BIM正向设计，首要环节就是选用合适的BIM设计软件。如何在这样一个软件种类繁多、平台使用类型多样、各地方BIM思想和BIM应用软件水平参差不齐的软件使用环境因素中，使用合适的设计软件，提高设计效率和推广BIM应用，即离不开软件厂商对软件使用功能的优化，也需要软件使用者对软件使用性能、硬件配置条件等内容的研究探索。
