BIM技术在建筑协同设计中的应用研究

余秀娣

摘要：基于BIM技术的协同设计目前已应用在某些大型建筑项目中，例如：华东建筑设计研究总院的上海世博会博物馆项目。但是基于BIM技术的建筑协同设计过程涉及诸多软件且较为复杂，因此，BIM技术的应用目前只在很少一部分大规模且复杂的项目中得以应用。本文拟借助对Revit软件和Navisworks系列软件的运用，对某综合商业楼进行模型构建及合模检测工作，在建筑设计平台实施图形编辑功能和模拟冲突检测功能，希望能为BIM技术的应用研究提供参考。

Abstract： Collaborative design based on BIM technology has been applied to some large-scale construction projects， such as the Shanghai World Expo Museum Project of East China Architectural Design and Research Institute. However， the architectural collaborative design process based on BIM technology involves many softwares and is complex. Therefore， the application of BIM technology is currently only applied in a small number of large-scale and complex projects. This paper intends to use the application of Revit software and Navisworks series software to carry out model construction and mold clamping inspection for a comprehensive commercial building， and implement graphic editing function and simulation conflict detection function in the architectural design platform， hoping to provide reference for the application research for BIM technology.

關键词：BIM技术;协同设计;应用研究

Key words： BIM technology;collaborative design;applied research

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）20-0237-03

0  引言

建设工程全生命周期中的设计阶段对于建设项目的造价影响达75-85%，如果不能提高设计质量、设计效率或者不能处理好各设计专业间的碰撞问题，则必将在项目的实施阶段带来高额成本、延误工期、降低质量、隐患治理以及后续的运营维护等众多问题，并且对造价产生不可估量的影响。BIM技术的运用可提高建筑全生命周期的整体效率，但是目前运用范围较小，许多大型项目被强制要求使用BIM技术，仅用于项目展示上，耗费大量人力财力，因此业主方从主观上不愿意使用BIM技术。但是，如果能让BIM技术真正运用在设计阶段并且提高设计效率，则有利于BIM技术在全生命周期各阶段的运用推广。本文从设计院的角度考虑基于BIM技术的协同设计工作。通过实际案例解释如何运用BIM技术和协同理论来增强设计院内部信息传递的准确性及提高沟通交流的便利性。本文以实际项目为例从设计院角度出发阐述整个项目的设计过程，具体步骤为：项目注册、模型构建、设计检测分析及项目协同优化，以下为具体内容：

1  项目概况及项目注册

本工程性质为商业大楼，地下三层、地上十层，属一类高层建筑。地下三层平时为设备用房、机动车库（复式停车），战时部分为核六常六甲类二等人员掩蔽所;地下一至二层为办公、商场、设备用房;一层至七层为商场、设备用房;八层至十层餐饮、设备用房;变电所、消防控制室、通讯机房、有线电视机房均设置在已建A楼。项目建立初期应先在平台中注册项目信息及进行各项设置，而后再进行项目的各专业设计工作。以下为基本简要创建过程：

①项目注册，输入项目名称及项目概况（图1）;

②基于BIM技术的协同平台各专业权限设置及项目具体要求加入设计人员信息、完成各类设计人员权限设置工作（表1）;

③大厦项目群创建，将项目相关方加入到项目群中，便于沟通交流，该模块类似于大家平常使用的微信，但是又有很明显的区别。因为该模块是基于BIM模型的，也即，各方在沟通交流时，可实时共享一个BIM模型，这样相较于使用一般沟通工具大大地提升了沟通效率（图2）。

2  模型构建

本部分内容主要为借助Revit Architecture软件对诸多构件实施设计，诸如，楼梯、梁、结构墙和主体等，从而进行BIM模型的构建，同时，基于BIM模型基础，实施与给排水专业的协同设计，最终实现给排水设计、结构设计、建筑设计等各专业的协同设计工作。

基于二维图纸，从空间上布设梁、柱、墙等构件。在设计时，首先将CAD二维平面图纸导入，对使用图纸的位置进行调整，让其和轴网能够对应，然后在这个基础上，对柱、墙等构件进行绘制。在立面视图和平面视图中显示的柱子和墙体情况，如图3所示。

将布置柱子和墙体完成后，布设板、梁等构件，在给排水协同设计的时候，这些结构柱和建筑柱不同，建筑柱的目的是为了进行装饰，而结构柱则是对承载重量和支撑上部结构构件。梁和墙也是承重构件，尽管本文没有荷载分析和计算布设结构构件，然而，在对给排水专业进行协同设计时，需要对结构构件综合考虑。实现构建项目墙体后，可以对建筑模型的其他构件进行布设，诸如，屋顶、楼板、楼梯、窗、门等，Revit软件为设计人员提供了样板族文件，在软件中，操作人员能够通过调用和编辑进行构件的创建工作。

3  设计检测分析

在各专业模型构建工作完成以后，将各专业模型上传至平台并进行合模检测，并对检测结果进行分析，而后进行设计优化。结构及设备管道合模模型、检测冲突报告示意图如图4、图5所示。

以图5冲突报告为依据，返回模型找到对应的碰撞点（如图6所示），然后对发生碰撞冲突的相关构件进行分析及修改，消除冲突之后再运行冲突检测功能，防止修改模型的操作产生新的碰撞冲突。

同样，结构设计专业与给排水专业的冲突问题同样可以通过该功能完成，图7为建筑结构专业与给排水专业设计冲突的示意图。

4  项目协同优化

4.1 设计冲突检测及优化

本项目在第一次合模進行碰撞检测时，共检测出建筑与结构间的冲突点370个，结构与暖通冲突点102个，结构与给排水冲突点120个，结构与电气冲突点65个，合计冲突点657个。经过冲突点索引，一键找到冲突点位置，对冲突点进行修改。结构冲突点的修改由结构设计专业完成，各专业与结构专业的设计冲突点由各专业设计人员进行修改。BIM技术在冲突检测方面的优势大大增加了设计修改的效率及设计的质量，传统设计只能通过各专业对二维图纸的检查来完成冲突的检测工作，设计过程中出现的冲突点通过人眼的检查基本查不出来，因此，传统设计在施工图完成以后仍然存在许多设计冲突未解决，这些问题在施工过程中一一显现出来，增加了施工方及设计方的工作量且严重影响建筑质量。

4.2 设计净空优化

通过在建筑物内部放入虚拟人物进行漫游，找出净高有问题的部位或楼层，再通过层高参数修改完成优化，快速高效地完成净空优化。表2为项目中优化的数据。

4.3 管线综合优化

以上的工作是在各专业沟通交流的基础上完成的，而这样的协同工作相较于传统协同设计在设计效率提升方面有了很大的进步，主要表现在以下几个方面：基于BIM技术的三维模型简单直观，冲突检测提高设计质量;项目注册时录入的信息可供设计各专业随时查看，方便高效;各专业在项目群众沟通交流时可随时截取三维图形，使沟通更加高效直观;文件存储功能及权限管理功能方便各专业模型在相关专业之间的传递，同时减少了文件传递过程中出现的错误的机率。BIM技术已为我们带来许多便利，基于BIM技术的建筑设计协同平台将BIM的各种优势整合，另外集成沟通工具、项目管理工具等多种信息化工具，大大提升了建筑设计的整体效率。

5  结论

BIM是基于三维软件的可视化建筑信息模型大概念，相关软件非常多，近年来，我国许多软件开发公司也先后开发出许多基于Revit及其他引进软件的相关应用软件。例如厦门海迈科技公司开发的基于Revit的算量计价软件等。但是这些软件没能行成一个良好的系统，很多需要应用BIM软件的大型设计企业不知道如何选择，导致频繁更换软件，造成不必要的资源浪费，如何正确地选择和使用软件也是BIM技术应用的一个重要问题。本文通过使用Revit软件和Navisworks软件，利用某商业大厦项目实例展示BIM协同设计全过程。首先，在协同平台上录入项目信息、设置项目各方人员权限;其次，利用Revit软件完成模型构建工作;第三，将建筑专业、结构专业及给排水专业的模型进行合模检测，利用平台Navisworks软件完成模型的冲突检测。本文完整地呈现BIM技术在项目设计全过程中的应用，为BIM领域的应用者及研究者提供参考。

参考文献：

[1]李玉娟.BIM在住宅建筑设计中的应用研究[D].重庆：重庆大学硕士学位论文，2008.

[2]姜剑峰.BIM技术在建筑方案设计中的应用研究——以青岛理工大学黄岛校区團书馆方案设计为例[D].青岛：青岛理工大学硕士学位论文，2012.

[3]方婉容.基于BIM技术的建筑结构协同设计研究[D].武汉：武化科技大学硕士学位论文，2013.