基于BIM的住宅建筑产品库研究——以重庆市某住宅建筑BIM产品库项目为例

陈 欢，李梦辰，曾 志

中国煤炭科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400042

建筑信息模型(Building information modeling，英文缩写为BIM)作为对工程项目全生命周期各阶段相关信息进行参数化表达及集成化管理的创新性技术[1]，已被视为是解决生产效率低、成本超支等建筑业企业项目管理传统问题的重要手段之一[2].

住宅建筑产品库则是指在住宅建筑工程设计、施工以至运维实施过程中经开发、积累、加工处理形成且可重复使用的住宅建筑产品的集合体，是一种新的住宅建筑设计解决方案[3].对于设计单位，可利用建筑BIM产品库具有的模型复用性、联动性、扩展性和独立性，对信息库的资源复用，形成数字资产，减少建模时间，提高建模效率，提升设计质量.对于业主来说[4]，其BIM标准化产品体系承袭自成熟产品，从成熟产品中进一步确定必需的部分，剔除掉非必要的设计因素，同时结合住户个体的精细化需求，使BIM产品不断升级以至系列化.通过这种方式，使业主在工业化通用结构体系尚不成熟、标准化设计未形成普遍规范、体系并不完整的情况下，以一种中间技术的形式，妥善利用市场、管理、技术和土地等资源，从住户需求角度出发，化解标准化与多样化之间的矛盾，不但取得了较高的企业效率，而且也建立了良好的企业品牌.

目前，关于建筑产品库的研究及应用主要有两种模式，一种是建筑软件开发商为提升软件使用功能而提供的建筑产品库，如知名建筑软件公司Autodesk在Revit软件中提供了族库，族库中包含了大量可直接使用的建筑构件及设备构件模型；另一种是建筑企业根据自身需要而开发设计的建筑产品库，如万科根据住户需要、自身企业经验以及一系列标准建立的住宅标准化产品库.除此两种模式外，企业与软件厂商可依据各自的经验及优势合作建立建筑产品库.而一些学者也将目光聚焦在BIM产品库的研究上.李升一等[5]人提出了利用BIM和云技术构建消防产品库平台的方法，以便于消防产品信息的存储、传递和有效调用.施平望，周洪波等[6-7]人研究了基于IFC标准构件库的搭建，并完成了基于IFC标准的构件库的基础架构，对数据库进行了详细设计.基于前期完成的SJTUBIM平台，实现了构件库的基本应用功能.但现阶段的BIM建筑产品库尚不够完善，仍存在以下缺陷:①产品库规模小，产品数量少;②建筑产品格式不统一;③由于人才缺乏，技术力量不够导致产品库更新慢;④缺乏产品库的应用和管理标准;⑤缺乏产品库涉及各参与方的权责界面及工作内容的管控标准;⑥针对某专业的构件产品库较多，而针对住宅产品的产品库很少.因此，本文针对住宅产品以Revit模型为基础，设计更加完善的住宅建筑产品库，并建立了相应的产品库标准手册及管控标准.

1 住宅建筑BIM产品库的设计

1.1 住宅建筑BIM产品库的标准手册

为满足BIM技术在项目管理、设计管理、施工管理及运维管理的应用需求，规范建筑工程中BIM应用行为，实现BIM模型成本应用、质监应用、计划应用及运维管理应用的标准化流程，制定了住宅建筑BIM产品库的标准手册.该标准旨在有效的指导BIM标准化的各类成果，通过采用统一的建模路径、操作流程、技术标准和出图标准的措施，实现项目高效化、精细化和标准化实施.该标准基于 Autodesk·Revit 2018平台制定，在实际标准化项目中，除应执行本规范编制的建模方法外，且应符合国家、行业、地方标准和业主有关标准的规定.主要内容如表1所示.

表1 住宅建筑BIM产品库标准手册Table 1 Manual for residential building BIM products library standards

续表1

1.2 住宅建筑BIM产品库的设计流程

基于BIM产品库的实际项目经验，总结出BIM产品库的设计流程，主要从产品形成和产品运用两方面着手.具体流程如图1～图2所示.

图1 住宅建筑BIM产品库形成流程Fig.1 Formation process of building BIM products library

1.3 住宅建筑BIM产品库的形成

以项目A为例，阐述住宅产品库的形成过程.该项目位于重庆礼嘉，用地面积约22万m2，总建筑面积为56.74万m2，包含6栋高层，8栋小高层，45栋洋房.本项目为纯住宅地块，旨在打造低密度高端城市生活社区.本文产品库设计以其中一栋洋房为研究对象.

(1) 施工图图纸转换成BIM模型. BIM设计方从二维设计单位得到最终版本的施工图文件，搭建三维信息模型.

(2) BIM模型对二维图纸的优化. 通过搭建三维模型过程中所反映出各专业二维图纸中的问题，形成问题报告.BIM设计师将这遇到的问题报告给二维设计师，辅助二维设计进行修改或优化.对于复杂节点进行各专业讨论协商，确定修改方案一致通过后形成最终版施工图图纸，再将BIM三维模型进行修改，形成最终成果存档，进入业主方的住宅建筑BIM产品库.表2 ～ 表3是项目A的一梯二洋房搭建三维模型过程中遇到的部分问题报告.

表2 BIM问题报告表1Table 2 Report 1 of BIM problems

通过施工图设计单位和BIM设计单位的多次协商调整，最后形成完整的BIM三维模型，即形成住宅建筑BIM产品库的产品模型.

住宅建筑BIM产品库由业主方内部档案库中逐渐积累的各种高层、洋房、别墅等住宅.

建筑BIM产品组成，并在有新产品增加时进行更新.在新项目开展时，在产品库中进行条件匹配，依次筛选，将最适合的BIM产品挑选出来为新项目的设计、施工和运维等阶段添砖加瓦.住宅建筑BIM产品库部分示意图如表4所示.

表3 BIM问题报告表2Table 3 Report 2 of BIM problems

续表3

表4 住宅建筑BIM产品库部分产品图示Table 4 Drawings of some products of residential building BIM products library

续表4

1.4 住宅建筑BIM产品库管控

BIM在住宅建筑BIM产品库中已经逐渐推广，并获得了较好的经济效益.为更好地发挥 BIM技术在住宅建筑中的作用，使得各方都能对BIM产品库应用自如，必须明确设计过程中各参与部门的权责界面与工作内容，实现BIM管控的标准化，所以需要制定住宅建筑BIM产品库的管控细则，管控细则的大致内容如表5所示.

表5 住宅建筑BIM产品库的管控细则Table 5 Detailed rules for the control of residential building BIM products library

2 住宅建筑BIM产品库实例应用

2.1 BIM产品库项目概况

本项目位于重庆市大竹林，用地面积约3.5万m2，建筑面积9.48万m2.包含地下一层车库，地上4栋高层及18栋洋房，属于二类住宅.

2.2 BIM产品库项目的要求及运用

业主方根据项目的产品定位、户型配比要求、规划条件等相关因数，从产品库中选出与新项目匹配度最高的产品，进行三维模型调整，如外立面造型修改、房间尺寸调整、空调机位调整、楼栋层数的增减等，以达到新项目的相关要求.在修改过程中能快速反应产品的直观真实情况，及时看到该产品的展示效果，使设计师及业主方能更好的判断产品.在满足相关设计规范的前提下进行三维出图.

本次BIM修改的产品主要有十几处，现举一例说明：首层北面立面线条位置和尺寸改变，空调位和卧室尺寸改变，修改后前后对比如表6所示.

表6 修改前后对比Table 6 Comparison before and after modification

同时，我们对此项目进行了传统的BIM设计，传统BIM设计是指先进行二维CAD设计，然后将施工图纸转化为三维模型.我们从设计时间、设计成本、竞争优势、生产效率以及产品质量五个方面对住宅建筑BIM 产品库设计和传统BIM 设计与二维CAD设计进行对比得出结果，旨在体现住宅建筑BIM 产品库设计的优势，对比结果如表7所示.

表7 设计方案指标对比Table 7 Index comparison of design scheme

由表7可知，与传统的BIM设计相比，应用住宅建筑BIM产品库的BIM设计为设计单位大幅提升了设计效率，节省了设计时间，为业主减少了设计成本，同时也提高了建筑产品的竞争优势和质量.

3 结语

住宅建筑BIM产品库目的是降低成本，提升效率，可以快速复制，但这并不意味着最终的BIM产品固定化.住宅产品库中的BIM标准化产品保留了产品中必需的部分，它的简化和最优化的特性也为其能够重新组合创新、进行优化完善留下了更大的空间.BIM产品库为设计单位减少建模时间，提高建模效率，提升设计质量提供了较大的帮助.随着BIM技术的发展以及BIM应用的推广与创新，基于BIM技术的建筑产品库的内容和功能将会更加完善，同时也会更好地促进建筑业的发展.