楊 佩 衡(上海聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司重慶分公司， 重慶 400000)

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用探索

楊 佩 衡
(上海聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司重慶分公司， 重慶 400000)

近幾年設(shè)計業(yè)飛速發(fā)展，設(shè)計工具也在飛速進步。BIM技術(shù)作為日漸成熟的新興技術(shù)也將越來越重要。在具體工程中探索BIM的工作方式，比較各工作方式的優(yōu)劣，從而對協(xié)同方式進行優(yōu)化，確立用兩種模式相結(jié)合的工作方式。明確各個專業(yè)用那種模式，以及BIM在工程中的優(yōu)勢與存在的問題，提出BIM將帶來的設(shè)計的二次變革。

建筑信息模型(BIM)；建筑設(shè)計；給排水設(shè)計

在2004年左右，中國設(shè)計院接觸到BIM概念，使中國設(shè)計業(yè)進入第二次技術(shù)變革。在十幾年的發(fā)展中，特別近幾年BIM技術(shù)在國家的大力推廣下有了飛速發(fā)展。

20多年前，中國設(shè)計業(yè)的第一次技術(shù)變革是“甩圖板”，利用先進的計算機繪圖，代替早期的丁字尺，繪圖板等繪圖工具，在技術(shù)革新的歷史面前這是必然選擇。中國進入改革開放后，建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，建設(shè)速度大大加快，同時又對工程質(zhì)量提出更高的要求，原始的手工繪圖方式在速度和精確度等方面都有所欠缺，電腦繪圖在諸多方面都有優(yōu)勢，它的便捷性在短期內(nèi)就代替了手工繪圖。

現(xiàn)在BIM開啟了第二次技術(shù)革命。BIM為三維模型，在理論上與二維出圖的CAD比較有很大的優(yōu)勢，它以模型信息化，算量精確，減少工程碰撞等優(yōu)點，迅速在設(shè)計理念上體現(xiàn)出很多優(yōu)勢。近幾年電腦科技迅速發(fā)展，在硬件、軟件等方面有長足進步，因此技術(shù)上有可行性的基礎(chǔ)?；仡櫾O(shè)計業(yè)高速發(fā)展的30年，加上國家對建筑業(yè)未來提出的高要求，BIM技術(shù)必將是未來的主要方向，必然會成為設(shè)計人員的必備技能。

1 建筑信息模型(BIM)簡介

BIM為建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)，是全仿真的建筑模型，通俗說就是把設(shè)計的作品在電腦上建造一遍發(fā)現(xiàn)和解決問題。BIM是一個全周期的模型，從工程初期，方案階段介入，可以順延使用，貫穿整個工程周期的模型，此模型有諸多優(yōu)點，具體體現(xiàn)在：(1) 三維渲染，宣傳展示；(2) 快速算量，精度提升；(3) 精確計劃，減少浪費；(4) 多算對比，有效管控；(5) 虛擬施工，有效協(xié)同；(6) 碰撞檢查，減少返工；(7) 沖突調(diào)用，決策支持。

BIM中設(shè)備專業(yè)(給排水、電氣、暖通)統(tǒng)稱為MEP(建設(shè)工程中機電設(shè)備(Machine Electric Plumbing，MEP)安裝工程)，MEP和建筑、結(jié)構(gòu)支撐起模型的主要部分。

現(xiàn)在國內(nèi)BIM使用中最有效率的是設(shè)備專業(yè)的管網(wǎng)綜合，既解決車庫等復雜管線地方的管網(wǎng)綜合。

2 BIM工作模式與協(xié)同模式探索

國內(nèi)BIM使用最多的是Revit軟件作為基底軟件，加上國內(nèi)深化的插件來進行使用。上海聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司重慶分公司也采用Revit軟件進行工作。

Revit軟件與CAD相比在設(shè)計上，用時要比CAD多3倍以上，但是它的精細化特性也決定了BIM模型做出的設(shè)計后期服務(wù)的優(yōu)勢，返工少，變更少，算量精確等優(yōu)點。

圖1、圖2是上海聯(lián)創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司重慶分公司在一個農(nóng)業(yè)科研中心的設(shè)備模型展示。

圖1 加載有結(jié)構(gòu)和玻璃幕墻的實景模型

圖2 管綜全景展示

Revit軟件有兩種工作方式。鏈接模式和工作集模式。

鏈接模式：各個專業(yè)分別建立模型，再用鏈接模式套入中心模型，形成整個模型，但是此模型在中心模型中只可以進行運算和碰撞檢測等，不可以直接修改模型，如果需要修改則需要返回各專業(yè)模型分別修改，在套入中心模型進行檢驗。此方法和現(xiàn)行的二維CAD理念一樣，只是圖紙從二維變成三維模型，增加了自主的碰撞檢測，不需要像現(xiàn)在一樣需要人工查找，減小了遺漏概率。但是此方法還是耗時太多，并沒有多少實際價值。

工作集模式：Revit上工作集模式應(yīng)該是BIM技術(shù)的最好工作方式，也是它產(chǎn)生之初的理念體現(xiàn)，它是所有專業(yè)都在同一模型下同時多人工作，全協(xié)同工作，使各個專業(yè)提資配合方便快捷，減少因配合浪費的時間(設(shè)計工作中，因各專業(yè)信息不暢，設(shè)計人員來回配合所需時間占據(jù)整個設(shè)計時間的30%左右)，模型可以隨時修改、計算減少不必要的返圖過程。但是現(xiàn)在電腦硬件受限制(完成工作集模式的電腦成本過高)，完成全專業(yè)工作集模式有較大的困難。

針對這兩種工作方式的特點進行探索后，我們總結(jié)出采用兩種模式相結(jié)合，建筑、結(jié)構(gòu)獨立建模，MEP用工作集建模，然后再用鏈接模式，接入中心文件。因為設(shè)備專業(yè)屬于工程施工圖階段的后期專業(yè)，從接入順序來說，設(shè)備專業(yè)是在建筑、結(jié)構(gòu)大體確定后，進行設(shè)計的。而且設(shè)備專業(yè)中因凈高控制，所有管線都要控制標高，因此設(shè)備專業(yè)用工作集方式可以在設(shè)計過程中減少碰撞，提高設(shè)計精度。

3 給排水在BIM中的應(yīng)用

給排水作為設(shè)備專業(yè)的重要分支，在配合上和電氣、暖通專業(yè)緊密相連，BIM技術(shù)應(yīng)用價值體現(xiàn)在工作集模式下的設(shè)備配合。

從作者工作經(jīng)驗來說，BIM在理念和直觀性上有不可比擬的優(yōu)勢，在傳統(tǒng)設(shè)計中圖紙是二維平面的，所以在各專業(yè)配合和工程的實際建筑過程中，各專業(yè)的技術(shù)人員需要從平面還原立體，雖然國家有出圖標準，但是在某些細節(jié)的處理上，還是會因為個人理解不同出現(xiàn)偏差。BIM是全仿真模型，“所見即真實”，具有真實性，可以在理論上消除施工偏差，在中心文件下，具有實時性，保證信息傳遞準確與完整，簡單的來說就是MEP在一個模型下建模工作，可以實時看見其他專業(yè)的設(shè)備和管線，從而可以對本專業(yè)的設(shè)計進行實時修改。而且可以看見真實模型對凈空的控制等也非常有利，Revit提供碰撞檢測，理論上可以完全消除管線打架等問題。具體如圖3所示。

圖3 一樓樓頂管綜

既然是全仿真模型，就不單單是模型直觀可看這樣簡單，因為可看模型在很早之前的SU軟件等就可以實現(xiàn)了。BIM的優(yōu)勢體現(xiàn)在全真信息加載上，它的模型上可以加載真實的所以信息，可以貫穿建筑的整個生命周期。單說給排水設(shè)計，因為加載所有信息在設(shè)計中任何計算都可以通過電腦來完成。在二維設(shè)計中，提資和各專業(yè)配合是拖延進度的主要原因，BIM中所有的信息都會在模型中匯總，跨專業(yè)可以直接讀取，而且在一個專業(yè)修改參數(shù)后，模型可以實時更新，簡化協(xié)同，加強配合效率，提高了設(shè)計人員的工作效率，對設(shè)計工作帶來質(zhì)的飛躍。

BIM還有一個和二維截然不同的地方，二維出圖是以建筑為基礎(chǔ)，以樓層劃分的。BIM中采用了系統(tǒng)(給水、排水、消防等)和樓層相結(jié)合的劃分方式。每個系統(tǒng)每層獨立成圖，而且可以調(diào)整視口深度，在穿越樓板等方面表達的更為清楚直觀(見圖4)。

圖4 衛(wèi)生間潔具管線圖

BIM還有一個優(yōu)勢就是精細化的體現(xiàn)，在形成的模型中管線連接構(gòu)件可以清晰體現(xiàn)，不會出現(xiàn)在圖紙可以體現(xiàn)，現(xiàn)場無法安裝的現(xiàn)象。

在模型中P型存水彎，順水三通、四通都可以清晰表現(xiàn)，這樣可以使建設(shè)單位精準計算材料用量，精準下料，避免浪費。

4 BIM中族的理解

族是構(gòu)成Revit項目的基本元素。Revit中族有兩種形式，系統(tǒng)族和可載入族，系統(tǒng)族是在Revit中已經(jīng)預先定義和存在的基本族庫，比如說墻體，樓板，樓梯等。可載入族是由用戶自己定義創(chuàng)建，獨立保存。族這個概念理解復雜，在此不做詳細討論。但是族通俗的說就類似積木塊，模板類似沙盤，BIM就是拼積木，在沙盤上把積木組裝起來就可以了。

這樣看似簡單，但是真正制約BIM發(fā)展的幾大關(guān)鍵難點中，族庫不健全是一個關(guān)鍵點，因為現(xiàn)在“積木塊”不夠用，或者沒有。設(shè)計師要對接廠家，建詳細的三維族，耗時耗力，而且沒有多少經(jīng)濟價值。所以說現(xiàn)在的BIM只能看不能實用，和此不無關(guān)系。

5 BIM應(yīng)用中存在的問題

BIM技術(shù)在實際中用很多軟件可以使用，在國內(nèi)使用的主力為Revit。在以此為基礎(chǔ)的情況下，BIM在給排水設(shè)計的時候還是存在一些問題和困難：

(1) BIM在國家和行業(yè)層面沒有形成規(guī)范和標準，在設(shè)計深度和出圖管理上，沒有明確，讓設(shè)計者無從把握。而且軟件引入中國后才開始根據(jù)國情進行深化，現(xiàn)階段深化程度還是不夠，在出圖等實質(zhì)性階段存在技術(shù)難點，所以還無法進行直接的設(shè)計出圖。

(2) BIM是全仿真模型，數(shù)據(jù)參數(shù)化。但是因為數(shù)據(jù)太過龐大，在模型體量稍大或者MEP復雜點的情況下，對電腦要求過高。BIM是全周期的，在現(xiàn)在的電腦科技下，BIM對數(shù)據(jù)的加載應(yīng)符合時代，分階段加載，國內(nèi)針對Revit這個外國軟件，應(yīng)作出符合我國國情的深化改動。

(3) 就本專業(yè)而言，在進行給排水計算(管道計算，系統(tǒng)計算等)時，要建立管道與器具的邏輯連接和物理連接，有時連接上有點小問題，就造成無法計算。而且國內(nèi)的計算公式、現(xiàn)行規(guī)范和軟件有時也有一定出入，并不符合國內(nèi)設(shè)計要求，國內(nèi)無法進行設(shè)計計算這將從根本上無法推動(見圖5)。只能進行翻模設(shè)計。圖5為污水管和通氣管相連時，會造成無法計算，因為外國規(guī)范和計算方法和我國有所差異。軟件無法完全“接地氣”使設(shè)計人員要進行大量計算，有違初衷。

圖5 污水管和通氣管相連構(gòu)件

最后，設(shè)計族庫的不完善，缺少中國使用的構(gòu)件，數(shù)據(jù)在各軟件中接口不統(tǒng)一，生成的圖紙不符合出圖標準，需要二次深化等問題。

6 結(jié) 語

瑕不掩珍，雖然國內(nèi)使用BIM存在有諸多問題，但是在上海等城市，已經(jīng)出臺BIM的地方標準，國家也已定在2020年在重大項目上強推BIM。相信在國家建筑行業(yè)信息化進程加快的步伐下，BIM代表未來工作方向的工具會不斷完善、普及，大大提高我國設(shè)計從業(yè)人員水平。

[1] 梁 超，濮文淵，王 磊，等.BIM在建筑給排水工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].給水排水,2012,38(1):142-144.

[2] 邵光華.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].青島：青島理工大學,2014.

[3] 榮慕寧,張二龍,高麗等.BIM技術(shù)在機電管線綜合中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2016,47(2):142-143.

[4] 李志成,王飛龍,吉久茂，等.BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].鐵道科學與工程學報,2016,13(6):1179-1185.

[5] 楊震卿,宋萍萍,寧娟利，等.BIM標準在企業(yè)中的應(yīng)用與意義[J].建筑技術(shù),2016,47(8):691-693.

[6] 馬智亮,張東東,馬健坤，等.基于BIM的IPD協(xié)同工作模型與信息利用框架[J].同濟大學學報(自然科學版),2014,42(9):1325-1332.

[7] 龍文志.建筑業(yè)應(yīng)盡快推行建筑信息模型(BIM)技術(shù)[J].建筑技術(shù),2011,42(1):9-14.

[8] 廖小烽,王君峰.Revit2013/2014建筑設(shè)計星火課堂[M].北京：人民郵電出版社，2014．

[9] 張建平,李 丁,林佳瑞，等.BIM在工程施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2012,41(16):10-17.

[10] 王 勇,張建平.基于建筑信息模型的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計[J].華南理工大學學報(自然科學版),2013,41(3):76-82.

[11] 王 王君.BIM理念及BIM軟件在建設(shè)項目中的應(yīng)用研究[D].成都：西南交通大學,2011.

[12] 劉占省,趙 明,徐瑞龍，等.BIM技術(shù)在我國的研發(fā)及工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013,44(10):893-897.

[13] 楊震卿,張莉莉,張曉玲，等.BIM技術(shù)在超高層建筑工程深化設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2014,45(2):115-118.

[14] 原民民,許允華,劉春霞，等.數(shù)字建模技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用淺析[J].水利與建筑工程學報,2012,10(3):58-60,70.

[15] 王仁超,張 樂,尹志洋，等.基于VB二次開發(fā)技術(shù)的混凝土壩澆筑仿真模型構(gòu)建[J].水利與建筑工程學報,2013,11(2):111-114,133.

Application of BIM Technology in Architectural Design

YANG Peiheng

(ShanghaiUnitedDesignGroupIncCo.,Ltd.ChongqingBranch,Chongqing400000,China)

Recently both design technologies and tools have been developing rapidly. BIM (Building Information Modeling) technology as a mature emerging technologies is becoming more and more important. Adopting BIM in practical engineering and explore the different ways of BIM to optimize the design process is an important issue. This paper determined which mode will be adopted by each specialty, and the advantages and problems of BIM in construction and proposed the huge change bring by the BIM technology to the architectural design with a special focus on the design of water supply and drainage system.

Building Information Modeling(BIM); architectural design; design of water supply and drainage system

10.3969/j.issn.1672-1144.2016.06.045

2016-04-24

楊佩衡(1991—)，男，陜西武功人，助理工程師，主要從事建筑給排水設(shè)計工作。E-mail: 635503571@qq.com

TU204

A

1672—1144(2016)06—0235—04