BIM技术在正向设计项目中应用的难点分析

袁靓

摘    要：随着建筑行业的大力发展，传统的二维图纸呈现设计的形式已经不能满足信息爆炸的时代要求。BIM作为建筑领域的新兴技术，从概念提出到纯“翻模”到现阶段各方全力推广正向设计，其理念在各项工程应用过程中的重难点总结就显得尤为必要。本文从BIM应用现状出发结合正向设计实际案例，全面分析BIM技术的正向设计时其所面临的困难以及所要解决的问题。

关键词：BIM建筑信息模型; 正向设计流程;标准化;模型管理

1   BIM正向设计概述

1.1   BIM技术的发展现状

建筑工程行业现阶段正经历BIM技术的全方面应用变革，尽管这一专业术语对于业内人士来说已经不再陌生，但每个人对其定义和理解却不尽相同。BIM技术早期在国内的发展模式使BIM和“翻模”划为等号，甚至认为这只是传统计算机绘图升级的一种软件[1]。但是随着国家政策的推进和各行业协会、设计和施工单位的重视、推广，加上BIM技术凭借本身可视性、协调性、模拟性、一体性等特点得到了工程界的普遍认可。目前在正向设计的工程项目中得到了逐步的应用和发展[3]。

1.2  BIM技术的发展难点

从设计单位角度出发，将成熟的BIM技术应用到正向设计项目中要经历：熟练软件操作--转换设计思维模式--完善三维协作模式--落实正向设计标准化[4]。但是现阶段大部分的设计单位只能做到熟练软件操作;思维以及协作模式都还在摸索学习阶段，只有少数单位做过一些实际项目;而正向设计的标准化需要长期的实践经验积累，更需要每个正向设计项目及时总结经验教训。根据目前已实践的项目经验来看，在项目全生命周期中所面临的主要难点有：（1）建筑设计方案阶段难以介入，市面上主流的BIM软件对方案的可操控性能不如传统的建模软件，BIM正向设计会增加设计师的工作量，在方案推敲及方案比选上像SU、Rhino这类对造型把控度更高的建模软件更占优势。（2）正向设计时间周期较长，BIM体系较为庞杂，设计过程联动性，协同性的模式还不够成熟[2]，无法立刻融入到国内快节奏的市场氛围中。（3）工程项目最终交付形式没有从二维层面转换到三维层面，导致正向设计出图形式和当前成熟的二维制图标准脱节，造成工作反复、效率降低。

2  项目概述

2.1  项目简介

项目位于新疆乌鲁木齐市，包含两层地下室、三层裙房、三栋塔楼。地下室主要为车库和设备区，地下一层部分作為商业功能区、地上一层至三层为裙房商业、以及一栋超高层（2#商务楼），两栋高层住宅楼（3#住宅楼，4#住宅楼），总建筑面积为15万平方米。此项目从扩初阶段到施工图阶段全专业使用BIM技术介入进行设计、协调以及出图。

2.2   项目准备阶段

2.2.1  模型拆分原则

本项目面积较大拆分为地上和地下两个子项，按专业划分为建筑、结构、水暖电分别独立建模，考虑到工作便携性以及模型的轻量化需求，各专业分别将模型拆分为地下室、裙房、塔楼三个部分。因该项目是全专业参与，设计人员较多，全部工作模型采用中心文件协同工作方式，各专业模型互相以链接形式配合协调。

2.2.2  工作集建立

建立全套模型链接工作集，每个工作集名称对应链接模型的专业名和位置，通过管理工作集的开关控制链接模型在整个项目中的显示状态，这样可以在不同的阶段选择性打开需要显示专业模型，达到加快模型操作速度以及后续更有针对性的管理图纸。

2.2.3   工作界面划分

正向设计项目的模型是伴随全设计周期，对于模型中工作视图，出图视图以及和各专业协调拍图视图都需要分别管理。因不同类别的视图对其显示形式和模式的要求都不尽相同，所以需要各自设定独立的样板文件，避免互相之间受到影响。

2.2.4  二维及三维族库建立

因三维族构件在二维视图的显示效果无法满足常规二维制图标准，需统一常用模型构件，协调各专业设计人员使用相同的族库模型文件。如有另外的新增和修改，也同步更新进族库文件夹，规范族的命名方式，方便日常工作中使用也为其他正向设计项目积累规范化族库。

2.3  扩初阶段

2.3.1  发布坐标轴网

该项目从扩初阶段介入，由建筑专业消化方案阶段图纸后设置关键项目信息：（1）制定项目坐标原点;（2）轴网重新梳理;（3）各专业模型定位原则。待建筑关键图纸信息基本稳定，创建内部提资文件夹，同时发布三维和二维的坐标以及轴网。

2.3.2  提资形式

建筑梳理完第一版提资，将建筑初步模型建立起来也同步导出二维的CAD图纸作为留档。由各专业消化完建筑提资后先进行二维层面反提资然后进行三维层面操作，这样是考虑到机电各专业模型繁杂以及结构专业需要先进行计算。先二维提资可以节约协调时间，在建筑消化反提资的同时，其他各专业可将三维模型建立起来，这样全专业模型初步搭建起来时基本上第一轮提资可以互相消化完毕，后续可以直接在三维界面进行更有针对性的问题研究。

2.3.3  出图形式

虽然扩初阶段只需关键信息的图纸，但是图纸数量在该阶段通过软件操作会大致有个初步的统计数据。如建筑专业，扩初阶段用Revit软件出平面、立面、剖面图，在平面图上可直接开出楼梯、电梯、坡道等详图视图，另在立面图上可以直接开出墙身详图等视图，各详图视图可以通过比例设定和图框大小进行排版后得出初步的图纸数量统计，给后续施工图工作安排提供参考。

2.4  施工图阶段

2.4.1   子项配合形式

项目按照地上地下拆分为两个子项，但是在模型控制上根据各专业需求由不同的设计人员把控。如建筑专业，根据功能性质划分：地下室、地上裙房、地上三个塔楼，主要由五个设计师分别主导控制模型;结构专业三个塔楼虽然地下和地上拆分在不同的模型里，但是整体为一个设计师控制，这样就会有同一个设计师参与两个模型设计的情况出现。不同设计师之间工作界面的交接会重点关注，每次提资消化阶段对这些重点界面位置进行模型核对、信息交流，避免因提资信息冲突导致子项之间图纸不一致的情况出现。例如：地上地下管井开洞范围、地下室楼梯间位置，由地下室设计人员建立空间占位将高度信息直接设置到塔楼或者裙房的顶标高，以此为参考核对子项之间开洞信息一致性问题。

2.4.2  专业协调形式

在施工图阶段，各专业之间以模型提资为主，可以更加直观的反应每个专业之间的关系，在三维界面进行操作调整可以更快得出解决方案。尤其是高层住宅标准层部分，由于需要考虑户型内部的净高，机电管线需要从结构梁上开洞穿过，这种要三个专业在模型空间里明确开洞位置、大小，在三维层面核实可实施性以及实际净高是否满足要求。另一个尤其需要土建三维配合的是楼梯、坡道部分，由建筑在楼梯间、坡道模型内附加三维净高控制线，提资给结构专业复核主体梁以及梯梁是否满足净高控制的要求。

2.4.3  图纸表达形式

三维模型族在平面、立面、剖面、节点详图上都有不同的表达形式，鉴于目前三维模型无法作为审核的主要内容，二維制图标准仍然是正向设计需要考虑的内容之一。本项目在以下几点做了重点处理，统一出图模板：（1）线型表达统一，在各种比例下不同的构件和不同类型视图所需要的线型进行统一要求，例如在1：50剖面视图下，剖切线设置为3号线和看线设置为1号线。（2）材料填充统一，各种不同的材料填充在属性设定里统一要求，例如楼梯剖面图对于梯段剖切填充部分统一为灰色实体填充。（3）标注尺寸统一，对于不同图纸中不同类型标高、尺寸、引注族进行规范化修改，例如平面标高族增加结构板标高参数，可以同时标注出建筑面层标高和结构板标高。

3  项目总结

在项目配合过程中依然有很多经验教训需要总结：竖向构件无需拆分成两个模型部分进行设计;需要统一门窗族样式命名规则;管综介入时间可以适当提前;族库标准化不够完善。但BIM正向设计始终是大趋势，所以从扩初阶段开始介入三维设计对于项目本身来说意义重大，可以大幅提升图纸质量和出图效率，通过信息共享不断完善模型，有效在设计过程中就规避一些影响施工的问题[2]，提高施工效率节约成本。而在设计阶段的模型本身可以与后期施工BIM和运维阶段BIM结合应用贯穿整个项目后期配合[3]。相信随着BIM正向设计应用逐渐的规范化、交付方式的转变、以及和先进的智能技术整合，BIM技术将会真正成为引领建筑行业变革的主力军。

参考文献：

[1] 王朔，李建成.BIM在建筑工程项目应用中的若干问题的探讨[J].南方建筑，2014（4）：19～25.

[2] 曾旭东，周鑫，张磊.BIM技术在建筑设计阶段的正向设计应用探索[J].西部人居环境学刊，2019（6）：119～126.

[3] 侯献语，尹晶.BIM在住宅建筑正向设计中的应用研究[J].价值工程，2019（24）.

[4] 张淇.BIM正向设计过程研究——以广州空港高层办公建筑为例[J].低碳世界，2019（5）：162～164.