基于Revit 的BIM 技术在建筑设计初期的应用研究

何 祺

建筑设计是为人们营造各种三维使用空间的学科。相较于传统的二维图纸，三维模型能够更直观和准确地表达建筑设计信息，方便专业人士和业主之间交流。早在西方文艺复兴时期，即现代建筑师执业制度开始形成的时期，当时的建筑师们如伯鲁乃列斯基、米开朗基罗等，已经大量使用三维模型向业主阐述自己的设计。中国古代也利用信息模型或三维示意图来表达建造过程和设计概念。例如：宋代《营造法式》的材分制度，就是建立一种参数化族类型体系，通过选择用材的参数等级来确定各类建筑的规制；清代专门负责设计营建皇家建筑的“样式雷”擅长制作各种微缩版的官式古建模型⸺“烫样”，以方便与业主沟通设计意图。在信息化和数字化的时代背景下，BIM 的应用核心仍然是三维模型和信息。BIM 技术在建筑工程中的应用涵盖了从前期概念方案到后期施工管理，甚至是运维回收的全生命周期[1]。本文研究了Revit 软件在建筑前期设计过程中的应用，结合相关的项目实践，探究BIM技术对建筑设计初期阶段的积极意义。

1 BIM 技术在建筑设计阶段的应用现状

Revit 是我国应用广泛的BIM 软件之一，这个词是由Revise Instantly （实时更新）两个英文单词合并创造而来，软件的初衷是希望通过Revit 的内置功能模块和参数调节，快速实现模型与信息的整体联动和更迭，从而节省设计时间。目前，有一种观点认为：在项目早期运用Revit 太耗费精力和时间，可以在方案确定后甚至是施工图绘制完毕后再介入BIM。事实上，将BIM 设计仅仅应用于项目较后期的阶段，不但增加了设计工作的负担，而且无法完全发挥新技术的价值[2]。

在建筑业较为成熟和发达的地区，越来越多公司和从业者已经成功运用BIM 技术来革新行业的工作和管理模式，实现了产业的升级和转型。这种趋势从侧面印证，新技术确实可以为建筑行业带来经济和管理效益。

本文以若干实际工程为例，从多个方面阐述Revit 在建筑设计项目初期的应用：有的项目通过软件内置模块即可快速生成概念方案；有的则通过与其他软件平台的整合联动实现功能的扩展延伸。项目涵盖了工业与民用建筑、住宅与公建等类型，规模从小到大较为多样化。这种新的工作流程有一个共同点：所有的设计过程都是灵活可控的，设计的成果也不是静态固化的，可以随时依据需求变化，通过操控一些信息参数来更迭设计内容，期间还可以按需生成各种图纸，全方位表达设计者的意图。相较于常规的从二维概念图纸到三维表现图，再重绘二维初步设计图和施工图，新的设计流程可以节约大量的重复性劳动，很好地保持设计从概念到施工图阶段的一致性和连贯性。

2 Revit 在建筑设计初期的应用

2.1 利用Revit快速生成概念方案

2.1.1 某咖啡吧单体建筑概念设计

本案例为国外某新建住宅小区的配套咖啡吧，业主要求功能布局合理，同时满足经济指标和预算要求。在需求明确后，先用铅笔画出草图，大致勾勒出平面与体块关系，再用Revit 软件生成三维模型，如同步输出概念图纸，用时不到2 d。Revit 软件生成的咖啡吧概念设计图纸（图1）。

图1 咖啡吧概念设计图纸（来源：作者自绘）（单位：mm）

Revit 软件的内置功能，如标高轴网、族、任意剖切和可视化等，可快速生成建筑模型，推敲室内外的空间尺度，灵活精准地调整建筑造型。相较于先用计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）推敲方案，再用三维软件表达设计效果的常规方式，Revit 能有效缩短设计时间，在短时间内较完整地表达设计概念[3]。

2.1.2 立面和景观改造概念设计

该案例为福建省闽东地区某市老旧城镇改造项目，基地现状为1 条旧商业街，街道中间的空地拟建为口袋公园。通过分析周边场地的文脉和要素确立设计意向，将手绘草图导入Revit 软件，生成方案模型并进行调整。

沿街立面改造方案的设计参考当地的传统文化和文字符号，运用软件中的墙族和门窗族的特性功能，快速生成软件模型。口袋公园设计概念借鉴中式园林的移步换景与空间渗透变换的处理手法，使用廊道和片墙等传统建筑语言，利用软件的内置工具和可调节参数，快速生成长廊和其他景观要素，营造出既传统又具有现代感的社区休闲活动场所，如图2 所示。

图2 口袋公园概念方案的轴测图和空间节点透视图（来源：作者自绘）

2.2 Revit与犀牛软件、人工智能技术结合生成概念方案

2.2.1 曲面和参数化设计

该水利项目位于福建省沿海地区，项目工期紧张，业主要求项目设计团队提供多种改建方案进行筛选比对。设计团队从鱼类鳞片中汲取设计灵感，为旧的水利建筑设计新的表皮系统。通过在Rhino Inside Revit 中内置犀牛（Rhinoceros，Rhino）软件，实现2 款三维设计软件的联动。利用犀牛软件强大的曲面和造型功能及蚱蜢（Grasshopper，GH）插件的各种参数化运算器模块，自由调节建筑表皮的形式和渐变干扰纹理的分布，如图3 所示。Revit 软件与Rhino 软件结合，突破了Revit 软件在曲面造型方面的局限，强化了其非线性设计能力。该项目是将犀牛参数化平台与Revit 结合的一次探索性实践。

图3 通过Rhino inside Revit（RIR）实现 Rhino、GH 与Revit 的联动（来源：作者自绘）

2.2.2 人工智能优化设计

该项目为某居住规划设计，要求计容建筑面积约15 万m2。根据项目的基础资料构建了居住区规划方案的BIM 模型，同步生成经济指标信息表格，并进行相关的规划调整，日照分析和户型优化等。同时，借助第三方人工智能（Artificial Intelligence，AI）平台，通过调整提示词，在初始模型的基础上衍生出若干立面备选方案，并根据Revit 户型单体模型快速生成若干室内设计风格方案进行设计选项比对，以满足不同人群的需求，其相较于常规的设计推敲流程更加高效和便捷[4]。BIM 技术和AI 技术的结合，使设计团队在有限的时间内完成了投标方案图纸，如图4 所示。

图4 某居住区投标方案图纸（来源：作者自绘）

2.3 利用Revit实现设计三维联动和迭代深化

项目为国外某居住区规划设计，包含75 个联排住宅单元。一方面，当地规划部门对新建小区有着严格的限制，对居住单元错层地下室的平均高度、红线退距和建筑风格等方面都有具体的要求。因此，报建图纸稍有偏差就会无法通过审核，进而拉长开发周期，影响项目收益。另一方面，开发商追求建筑可建空间和面积等经济指标的最大化，坚决排斥浪费空间的做法。这两方面的要求给居住区的规划设计带来了一系列挑战。

在项目调整和深化过程中，运用Revit 软件的优势来协调和解决设计过程中的矛盾，提高设计效率。例如，按照当地规划部门和开发商的要求，居住区要采用欧式风格来呼应场地周边的传统文脉。欧式屋顶不但设计样式较为复杂，采用常规的CAD 绘制屋面的平面图和立面图是一个较为繁琐的过程，而且设计稍有变动就需要重新绘制图纸。运用Revit 软件可以轻松解决此问题，三维模型能够自动生成平面图和立面图，规避了繁琐的二维绘图过程，保证了图纸的准确性。

当地规划部门要求审核所有建筑单元半地下室的平均高度。本项目的地下室为错层设计，需要按照面积加权平均计算高度，如果高度过高，则错层空间会被认定为独立的一层，无法通过审核。此外，地下室的净高要符合当地的建筑规范和使用舒适度的要求，地下室的开挖深度也需要综合考虑土木工程专业和机电工程专业的要求。在这些因素的共同作用下，需要不断调整和改动设计方案。如果按照常规的设计方法，每次方案调整都需要修改平面、立面和剖面图纸以及更新经济技术指标表等，不仅工作量大而且容易错漏。采用Revit 软件可以缩短方案调整的流程，更加直观和便捷地展示调整内容，并且能够自动更新平面、立面和剖面图纸，无须手动修改，避免了重复性的工作[5]。Revit软件自动生成的建筑图纸（图5）。

项目所有的效果图、户型图和最初设计的审批图纸均由同一个模型生成，有效简化了工作流程。经过高效的迭代设计，项目所有楼栋的规划设计方案均满足当地规划部门的要求，顺利通过审批程序。迭代完成的模型和图纸可以用于后续的深化设计。此外，运用Revit 软件在其他方面也进行了优化设计，如户型设计调整、跨专业协调、数据表格更新等。

3 结语

本文通过阐述基于Revit 的BIM技术在设计初期的应用实践，探讨了BIM 技术、参数化技术和AI 技术对生成与迭代建筑设计方案的价值及意义。虽然BIM 技术在设计初期的应用存在一些问题，如缺少通用标准建模和审核体系、输出图纸的本土化等，但是随着新软件的开发和二次开发平台的完善，相信BIM 技术能够逐步在项目设计初期发挥主导作用。此外，BIM 技术与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、AI 技术和其他参数化软件平台的结合，可以扩充其功能，进而更好地推动整个建筑行业的良性发展和进步。