李震宇

北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 100045

BIM英文全稱為Building Information Modeling，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，是一個(gè)完備的信息模型，能夠?qū)⒐こ添?xiàng)目在全生命周期中各個(gè)不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個(gè)模型中，方便被工程各參與方使用。

在引入BIM平臺協(xié)同設(shè)計(jì)后，BIM設(shè)計(jì)平臺的軟件為各專業(yè)使用的不同軟件數(shù)據(jù)協(xié)同提供了統(tǒng)一的文件接口，確保各專業(yè)的數(shù)據(jù)模型可以使用同一平臺，各專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)只需要完成本專業(yè)的模型并上傳至統(tǒng)一的云辦公平臺上，通過項(xiàng)目的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)員通知其它專業(yè)設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)項(xiàng)目的總控，即可實(shí)現(xiàn)最終設(shè)計(jì)模型的共享和統(tǒng)一，避免了設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)誤差[1]。

BIM的逆向設(shè)計(jì)也就是建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域俗稱的翻模，也稱設(shè)計(jì)后BIM,即首先開展傳統(tǒng)的CAD圖紙的二維設(shè)計(jì)，然后在CAD圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行二維圖的三維模型搭建。

基于BIM的自身設(shè)計(jì)特點(diǎn)和產(chǎn)品特性，BIM的這上述兩種設(shè)計(jì)方式在BIM以下設(shè)計(jì)特色上存在一定的差異化應(yīng)用：

1 BIM的設(shè)計(jì)特色1參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化指建立特定的關(guān)系，當(dāng)這種關(guān)系的某個(gè)基本元素發(fā)生變化，其他的元素也隨之變化，簡單概括參數(shù)化的重點(diǎn)是彼此元素之間的關(guān)聯(lián)性。

BIM的參數(shù)化設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分：“族的參數(shù)化”和“修改的參數(shù)化”。

族是BIM系列軟件中組成項(xiàng)目的單元，同時(shí)是參數(shù)信息的載體，是一個(gè)包含通用屬性集和相關(guān)圖形表示的圖元組。族中的每一類型都具有相關(guān)的圖形表示和一組相同的參數(shù)。族的參數(shù)化指的是BIM這些族之間的不同，是通過參數(shù)的調(diào)整反映出來的，參數(shù)保存了族作為數(shù)字化建模的所有信息。

“修改的參數(shù)化”指的是參數(shù)更改技術(shù)使用戶對建筑設(shè)計(jì)或文檔部分作的任何改動，都可以自動的在其它相關(guān)聯(lián)的部分反映出來。在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來指定設(shè)計(jì)要求。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動維護(hù)所有的不變參數(shù)。因此，參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系，正是體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型的生成和修改速度[2]。

BIM的逆向設(shè)計(jì)即翻模主要是為了利用BIM模型，完成進(jìn)行電纜橋架，梁、板、各種大型管線等構(gòu)件的綜合管線、碰撞檢測、凈高優(yōu)化等一系列工作內(nèi)容?！癇IM翻?！逼鋵?shí)就是為了復(fù)核施工圖的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和不足，把圖紙的準(zhǔn)確率提高。因此對于參數(shù)設(shè)定的精度和范圍的相比正向設(shè)計(jì)較為寬泛和模糊。

對比BIM的逆向設(shè)計(jì)，BIM正向設(shè)計(jì)所需進(jìn)行的參數(shù)化設(shè)計(jì)工作量要巨大很多，因?yàn)槭侵苯舆M(jìn)行三維建模，需要考慮和設(shè)定的參數(shù)較為復(fù)雜和多樣化。比如電氣設(shè)備、電氣橋架、電管、導(dǎo)線、標(biāo)注等都是不同類型的族，電氣族在三維模型上要符合事物的實(shí)際樣貌，需要補(bǔ)充尺寸、性能、負(fù)荷類型、光源參數(shù)等一系列屬性參數(shù)。

2 BIM的設(shè)計(jì)特色2可視化設(shè)計(jì)

通過BIM技術(shù)，將模型進(jìn)行細(xì)化及深化之后，配合相關(guān)軟件可以進(jìn)行貼近現(xiàn)實(shí)的模擬演示，模型之中不但添加了構(gòu)件信息，還可以進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)以及細(xì)部的放大等觀賞方式。讓項(xiàng)目各方可以對建筑整體及細(xì)節(jié)都有了解，增加業(yè)主或相關(guān)人員的真實(shí)體驗(yàn)感

通過BIM模型的建立，進(jìn)而提前在開始施工之前，檢視所有的建筑空間以及里面的相關(guān)設(shè)備和設(shè)施，進(jìn)而延伸更多的視覺分析與檢討，甚至是動態(tài)仿真施工到維運(yùn)，將可以更直覺快速以及正確的看到建筑物實(shí)際完成后會產(chǎn)生何種問題，了解未來工程的全貌及預(yù)計(jì)施工的過程，提前預(yù)防并解決錯(cuò)誤的產(chǎn)生。

BIM的可視化精度有不同精度的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以根據(jù)建筑業(yè)主的要求而進(jìn)行設(shè)定的。BIM翻模因?yàn)橥ǔH要求對大型管線，建筑構(gòu)件進(jìn)行先期模擬檢測和優(yōu)化，因此其對可視化精度要求相對正向設(shè)計(jì)有部分降低。而BIM正向設(shè)計(jì)則要求制作較高精度的三維設(shè)計(jì)圖紙，精度越高，真實(shí)性越強(qiáng)，達(dá)到700的標(biāo)準(zhǔn)可以做到所見即所得的逼真工程效果圖，為工程施工和設(shè)計(jì)工作提供便利。

3 BIM的設(shè)計(jì)特色3可預(yù)見性設(shè)計(jì)

針對施工設(shè)計(jì)中圖紙經(jīng)常出現(xiàn)的’錯(cuò)漏碰缺”的問題，BIM設(shè)計(jì)軟件可以通過內(nèi)部檢測功能實(shí)現(xiàn)對圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工情況進(jìn)行有針對性的預(yù)見性檢測，從而盡量減少甚至避免上述問題，提高工程效率，縮短工程進(jìn)度，為各工程合作方減少不必要的時(shí)間及費(fèi)用的損耗：

3.1 圖紙錯(cuò)誤

將cad文件導(dǎo)入到bim軟件中，通過建模軟件根據(jù)圖紙建模模型，就能發(fā)現(xiàn)圖紙錯(cuò)誤，例如上下樓層的構(gòu)件圖形錯(cuò)誤，間距不符合。在二維圖面轉(zhuǎn)換至三維模型時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)二維圖紙看不到的錯(cuò)誤，大約70%的問題確認(rèn)會在日后按圖施工時(shí)出現(xiàn)，而這些問題已經(jīng)經(jīng)由三維建模及可視化檢查而消除，充分顯示三維模型的功效。

由于BIM翻模是從二維CAD圖紙導(dǎo)入BIM軟件建立三維模型，因而此類問題的出現(xiàn)與糾正通常會出現(xiàn)于BIM翻模過程中，這也是BIM翻模進(jìn)行圖紙核查的主要目的之一。而由于正向設(shè)計(jì)是直接建模，在BIM正向設(shè)計(jì)出現(xiàn)的機(jī)率不太大，多數(shù)出現(xiàn)在BIM從三維導(dǎo)出二維圖紙的工作過程中。

3.2 圖紙漏缺

漏缺圖問題主要包括建筑物平面、立面與其他圖面等，發(fā)生該繪制而未繪制的柱、梁、版、墻或者其他應(yīng)有的構(gòu)件，以及圖面應(yīng)標(biāo)示而未標(biāo)示的編號，如門窗編號、樓板編號等，皆屬于此項(xiàng)問題的范圍。歸納分析此類議題的發(fā)生原因，大多為繪圖人員于圖面繪制時(shí)的失誤、疏漏所致。BIM可以通過可視化三維空間布局排列和自帶的比對功能幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)遺漏，避免在后期對施工進(jìn)度和費(fèi)用產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。

在BIM的正逆向設(shè)計(jì)中均存在不少此類問題，因?yàn)锽IM的正向設(shè)計(jì)要求更高的圖紙精度和更廣泛的核查范圍，因此BIM正向設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)此類問題的數(shù)量和頻次相對BIM翻模要更多，更頻繁。而且由于Revit軟件本身出圖標(biāo)注功能不夠智能且美觀度較差，因此設(shè)計(jì)師經(jīng)常需要在模型上標(biāo)注好基礎(chǔ)的定位和標(biāo)高數(shù)據(jù)后，需在導(dǎo)出的CAD圖上做二次加工，繼續(xù)添加文字標(biāo)注信息并調(diào)整圖面至出圖標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 碰撞檢查

在以往傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，由于各專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的溝通不到位，而經(jīng)常出現(xiàn)各種專業(yè)之間的碰撞問題，例如機(jī)電專業(yè)中的管道或橋架在進(jìn)行布置時(shí)，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，真正施工過程中，可能在布置管線時(shí)正好此處有結(jié)構(gòu)梁等構(gòu)件妨礙著管線的布置，這種就是施工中常遇到的碰撞問題，像這樣的碰撞問題的協(xié)調(diào)解決就只能在問題出現(xiàn)之后再進(jìn)行解決嗎？BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。當(dāng)然BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決例如：電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求的協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計(jì)布置的協(xié)調(diào)等。

以各種管道及管線設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)碰撞問題的地下室設(shè)計(jì)為例子，該處建筑梁下3000MM，卷簾門卷軸高500MM，導(dǎo)致沒有空間敷設(shè)機(jī)電管線。卷簾門與水管沖突。

與圖紙漏缺的問題一樣，在BIM的正逆向設(shè)計(jì)中也均存在不少此類碰撞問題，因?yàn)锽IM的正向設(shè)計(jì)要求更高的圖紙精度和更廣泛的核查范圍，因此BIM正向設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)此類問題的數(shù)量和頻次相對BIM翻模要更多，更頻繁。而BIM翻模由于對于模型精度和制作范圍的局限性，對于工程后續(xù)施工中尤其是較為細(xì)小的建筑工程構(gòu)件的碰撞準(zhǔn)確性明顯降低。

4 BIM的設(shè)計(jì)特色4廣泛協(xié)同性設(shè)計(jì)

BIM的主要“中心文件”工作模式：區(qū)別于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)使用的各設(shè)計(jì)人、設(shè)計(jì)專業(yè)、設(shè)計(jì)單位各自為營的單兵作戰(zhàn)式工作模式，BIM通常采用協(xié)同性更強(qiáng)的中心文件工作模式，也就是所有人都要在同一文件中利用副本來將設(shè)計(jì)工作進(jìn)行完成，從而使Revit能夠?qū)λ许?xiàng)目的工作模式相適應(yīng)。比如將電氣中心文件和其它專業(yè)中心文件之間鏈接起來。在電氣中心文件中，把圖紙劃分成多個(gè)系統(tǒng)，配合系統(tǒng)和團(tuán)隊(duì)的工作安排部署內(nèi)容來決定人員配置狀態(tài)。電腦服務(wù)器用于放置BIM的中心文件，而且位置建立后將不會另行調(diào)整以確保數(shù)據(jù)的完整準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)人員需要在本地電腦上創(chuàng)建本地文件。并且在各自設(shè)計(jì)工作完成后，使用BIM同步功能實(shí)現(xiàn)與中心文件的雙向互通。最后，設(shè)計(jì)方將使用全部完成同步的中心文件中的所有設(shè)計(jì)內(nèi)容，將模型向業(yè)主交付使用時(shí)。

BIM的這一特色工作模式形成了其設(shè)計(jì)的廣泛協(xié)同性。而BIM的廣泛協(xié)同性在設(shè)計(jì)工作中主要有下面兩個(gè)方面的內(nèi)容體現(xiàn)：

4.1 電氣專業(yè)內(nèi)部協(xié)同

由于電氣設(shè)計(jì)內(nèi)容較為繁雜，包括照明設(shè)計(jì)，消防防雷設(shè)計(jì)，防雷，樓宇自控，安保等多項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)工作通常需要多位電氣設(shè)計(jì)人員共同配合完成設(shè)計(jì)工作，各設(shè)計(jì)人對于本人的設(shè)計(jì)內(nèi)容實(shí)行個(gè)人負(fù)責(zé)制。傳統(tǒng)使用二維CAD技術(shù)制圖時(shí)，由于缺乏有效的實(shí)時(shí)同步溝通，設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會有產(chǎn)品選型不一致的情況發(fā)生。而使用BIM后，由于采用信息同步性及協(xié)同性較好的中心文件工作模式，各設(shè)計(jì)人員可以在本專業(yè)權(quán)限里，對相關(guān)的信息進(jìn)行調(diào)取，及時(shí)了解其他負(fù)責(zé)人的選型信息，并可以方便地及時(shí)可能進(jìn)行調(diào)整的信息在本地文件保存后，上傳到中心文件，快速實(shí)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)統(tǒng)一、提高工作效率，實(shí)現(xiàn)效能與質(zhì)量的雙重提升。

4.2 對于專業(yè)間的協(xié)同合作

傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)工作的單一工作模式，不僅導(dǎo)致了建筑工程各專業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)人員在項(xiàng)目實(shí)施前，往往缺乏高質(zhì)量、雙向、同步的交流溝通，而且也導(dǎo)致了專業(yè)間溝通的不暢通，大大增加了后續(xù)協(xié)調(diào)的工作量。比如在以往傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，通常要等到建筑專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供建筑CAD圖紙后，其他專業(yè)的設(shè)計(jì)人員才能結(jié)合收到的圖紙反饋修改意見。整個(gè)過程中，就會產(chǎn)生專業(yè)間管線碰撞、凈高空間不足等情況，造成圖紙的重復(fù)多次調(diào)整。同時(shí)在完成調(diào)整后，圖紙還會因標(biāo)識的不清晰，使得圖紙及管線相互間存在較多錯(cuò)、漏、碰、缺的實(shí)踐問題，降低了工作效率，并為后續(xù)施工埋下安全隱患。通過利用BIM，能夠在設(shè)計(jì)時(shí)對其它專業(yè)的模型進(jìn)行鏈接，進(jìn)行碰撞檢查，同時(shí)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)。在建筑標(biāo)高發(fā)生變化的情況，會使后續(xù)設(shè)計(jì)帶來負(fù)面影響時(shí)，模型會將警告自動給出，從而使設(shè)計(jì)的同步性得以保證[4]。

上述工作方式在BIM的正逆向設(shè)計(jì)中均有使用，翻模設(shè)計(jì)要想修改三維模型，需要先改二維CAD圖紙?jiān)賹?dǎo)入BIM軟件，進(jìn)行三維模型的調(diào)整。而在BIM的正向設(shè)計(jì)中，由于是可以直接生成三維模型，對于模型的修改是實(shí)時(shí)且同步的。因此比起翻模，三維模型修改的時(shí)間耗用少，反應(yīng)速度快，也在很大程度減少了施工中因?qū)I(yè)間協(xié)調(diào)而引起的變更和返工。

表1 正向設(shè)計(jì)與逆向設(shè)計(jì)應(yīng)用差異的對比分析

從上面的表格和闡述中，可以看出BIM正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)在BIM設(shè)計(jì)中的應(yīng)用存在一定差異。這些差異由于業(yè)主對于三維模型的精度和工程進(jìn)度要求的變化而變化，同時(shí)這些差異對于BIM在工程設(shè)計(jì)工作過程中所體現(xiàn)的作用和效率也有著不同的影響。

5 結(jié)語

隨著BIM技術(shù)發(fā)展，BIM技術(shù)作為建筑業(yè)信息化的代表，在未來建筑設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域會扮演越來越重要的角色,基于BIM正逆向設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)中的差異化應(yīng)用及正向設(shè)計(jì)的高精度模型、高預(yù)見性、廣泛協(xié)同性，正向設(shè)計(jì)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用比例會逐漸提高，這樣可以能在提高設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，還可以提前精準(zhǔn)模擬施工的過程，方便項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)對整個(gè)項(xiàng)目的把控管理，降低人為影響給建筑設(shè)計(jì)和施工帶來的誤差。