BIM 在住區(qū)建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

呂曉 高洋

(北京市住宅建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100005)

近年來，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用越來越普及，尤其是形式復(fù)雜的公共建筑，從最初的方案推敲到后期深化的施工圖設(shè)計(jì)均已開始涉入BIM應(yīng)用的領(lǐng)域，不僅提高了設(shè)計(jì)者在甲方心目中的位置，也為設(shè)計(jì)人員大大減輕了因?yàn)椤盁o法想象的異型立面、剖面”而帶來的麻煩，因此BIM的到來對(duì)公建設(shè)計(jì)的意義非同凡響。

相比復(fù)雜的公共建筑，簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化的住宅建筑設(shè)計(jì)對(duì)于BIM應(yīng)用的研究相對(duì)缺乏，也似乎顯得不是那么必要，然而從提升設(shè)計(jì)品質(zhì)、提高設(shè)計(jì)效率的角度來看，BIM在住區(qū)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用同樣是一次意義重大的行業(yè)革命。

1 項(xiàng)目概況

本設(shè)計(jì)項(xiàng)目位于北京市昌平區(qū)，為1818－028地塊居住項(xiàng)目普通商品房項(xiàng)目，總用地面積87 193 m2，總建筑面積249 358 m2，地上建筑面積192 966 m2，地下建筑面積56 392 m2。

2 BIM在方案選擇及優(yōu)化中的應(yīng)用

方案旨在“營(yíng)造舒適、宜人、低耗優(yōu)雅”的“綠色住區(qū)”，為此，建筑及規(guī)劃設(shè)計(jì)不能僅僅停留在場(chǎng)地規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)的層面，具體的、量化的模擬分析技術(shù)的應(yīng)用是目前實(shí)現(xiàn)走向綠色建筑的唯一切實(shí)可行的設(shè)計(jì)手段。

首先，方案設(shè)計(jì)階段，在充分考慮容積率、交通、社區(qū)視覺等因素之后確定了兩個(gè)規(guī)劃方案，進(jìn)一步利用ANSYS對(duì)方案1及方案2的住區(qū)場(chǎng)地內(nèi)通風(fēng)狀況進(jìn)行模擬(如圖1、2、3、4所示)，根據(jù)模擬結(jié)果分析(如表1):

表1 方案優(yōu)劣對(duì)比

這樣在數(shù)據(jù)的支持下更理性地確定規(guī)劃方案的方式，不僅提高了設(shè)計(jì)師對(duì)方案的掌握程度，同時(shí)也能夠更容易地說服甲方。

完成了住區(qū)外環(huán)境的控制之外，良好室內(nèi)環(huán)境的營(yíng)造是“舒適住區(qū)”的另一個(gè)重要目標(biāo)。良好的室內(nèi)環(huán)境除了空間尺度的舒適之外，室內(nèi)風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境也是極其重要的。因此，在進(jìn)行戶型調(diào)整的過程中，在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使用Airpak、Ecotect分別進(jìn)行風(fēng)環(huán)境(如圖6、7、8)和光環(huán)境(如圖9)的模擬，在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)倪M(jìn)深、外立面開口的位置、大小的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)戶內(nèi)照度合理，通風(fēng)良好的目標(biāo)，完善戶型設(shè)計(jì)。

3 單元式戶型基于Revit的應(yīng)用

眾所周知，每個(gè)住區(qū)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中即便有再多的住宅單體也不外乎于幾種形式的單元戶型，不同的樓棟也是基于幾種戶型的拼接而形成不同的單體形式，或者利用同樣的戶型進(jìn)行不同的建筑立面處理從而形成不同的建筑風(fēng)格。

針對(duì)住宅的這種建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)，利用Revit建立三維的戶型組，完成標(biāo)準(zhǔn)戶型或標(biāo)準(zhǔn)單元模型的創(chuàng)建，利用這些戶型組來“鏈接”組合成不同的樓棟單體，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行局部的修改和完善，完成立面上不同的建筑單體。

這樣的工作模式，減少了專業(yè)內(nèi)部大量的重復(fù)性制圖及修改，大大提高了設(shè)計(jì)效率。另外，通過不斷的積累，也可以逐漸形成完善的內(nèi)部戶型庫，在以后的住宅設(shè)計(jì)項(xiàng)目中就更加事半功倍。

4 Revit在建筑施工圖中的應(yīng)用

項(xiàng)目進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，采用了利用初設(shè)模型添加設(shè)計(jì)細(xì)部、不斷深化的施工圖設(shè)計(jì)方式。在此過程中，由于施工圖設(shè)計(jì)深度的要求及以往的二維出圖習(xí)慣的影響，對(duì)Revit本身也有了更多的需求，無論是其帶來的便捷還是問題，都是二維設(shè)計(jì)中前所未有的。

4.1 Revit中圖紙的生成

Revit最大的優(yōu)勢(shì)就是三維信息模型的建立，在繪制好建筑平面的同時(shí)賦予構(gòu)建相應(yīng)的高度及材質(zhì)等，其剖面、立面都是無需另外繪制的，這種完全自動(dòng)生成的立面和剖面圖完全實(shí)現(xiàn)了平、立、剖圖紙的高度統(tǒng)一，將傳統(tǒng)圖紙“對(duì)不上”的問題降為0，甚至還省去了校圖人員核對(duì)平、立、剖的工作量。

另外，在充分展現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也存在著一些問題，自動(dòng)生成的建筑剖面圖中建筑構(gòu)建之間的接合關(guān)系無法正確顯示，這就為后期的處理帶來了很多的麻煩，甚至有的問題難以在三維模型中處理，必須轉(zhuǎn)到二維圖中強(qiáng)行修改，這為百分之百實(shí)現(xiàn)Revit施工圖出圖帶來了很大的障礙。

4.2 直觀的3D節(jié)點(diǎn)視圖

在施工圖的學(xué)習(xí)中，大部分設(shè)計(jì)人員在初學(xué)時(shí)往往是參照以前的樣本進(jìn)行修改臨摹，然后在資深設(shè)計(jì)師的修改意見下照本宣科，如此循環(huán)而已。幾套施工圖下來也不見得真正理解復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的真實(shí)構(gòu)成，更是不知道其設(shè)計(jì)方式的緣由，然而在Revit平臺(tái)下的施工圖設(shè)計(jì)顛覆了以往“難以想象其形式”的復(fù)雜二維節(jié)點(diǎn)，三維的節(jié)點(diǎn)展示方式(如圖10、11所示)讓設(shè)計(jì)人員更直觀地了解其構(gòu)成，能夠更快地學(xué)習(xí)。

4.3 Revit施工圖出圖

本次施工圖設(shè)計(jì)力求使用Revit進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且基本達(dá)到了90%的圖紙基于Revit平臺(tái)出圖。

在Revit中建立詳細(xì)的施工圖模型后，形成不同視圖的圖紙，然后在Revit圖紙中利用詳圖線進(jìn)行出圖修正，或者導(dǎo)出到CAD進(jìn)行少量的補(bǔ)充和修改，形成傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的二維交付圖紙。

然而，傳統(tǒng)的二維繪圖方式是在一個(gè)大比例的圖紙的基礎(chǔ)上一步步進(jìn)行深化，逐步形成二維的細(xì)部節(jié)點(diǎn)等圖紙，圖紙之間沒有關(guān)聯(lián)的聯(lián)系性;而三維的繪圖方式最大優(yōu)點(diǎn)之一的“絕對(duì)統(tǒng)一的平立剖”成了二維出圖習(xí)慣的絆腳石，足夠統(tǒng)一及細(xì)化的三維模型并不再適合二維圖形的大比例出圖標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣。

4.4 施工圖使用建議

按照目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和BIM相關(guān)技術(shù)的支持，最適用的施工圖繪制方式是:在Revit中完成建筑三維模型的建立，導(dǎo)出相應(yīng)的剖面、立面和墻身二維圖紙，在此基礎(chǔ)上利用CAD作為輔助繪圖平臺(tái)對(duì)圖形進(jìn)行補(bǔ)充和修改，生成用于交付和使用的二維圖紙。但是，我們相信相信，隨著行業(yè)三維圖紙標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和Revit自身的發(fā)展，逐步可以減少甚至離開二維圖形軟件的協(xié)助，逐步實(shí)現(xiàn)完全的三維標(biāo)準(zhǔn)制圖、出圖以及審圖、施工使用等。

5 管線綜合、碰撞檢查

三維管線綜合是三維設(shè)計(jì)參與到建筑深化階段的一個(gè)十分重要的組成部分，三維的管道系統(tǒng)更能直觀地反映真實(shí)的空間狀態(tài)。

顛覆了以往二維布線的傳統(tǒng)方式，在建筑三維模型的基礎(chǔ)上，利用MEP搭建BIM三維管道模型，明確管線的標(biāo)高和位置，發(fā)現(xiàn)并檢測(cè)出各專業(yè)之間的設(shè)計(jì)沖突，及時(shí)反饋給專業(yè)的設(shè)計(jì)者進(jìn)行協(xié)同調(diào)整、修改模型，重復(fù)核查不斷完善模型。經(jīng)過幾次的反復(fù)，最終完成一個(gè)無需施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整的“零碰撞”三維信息模型(如圖12、13)，提高了設(shè)計(jì)深度的同時(shí)，使得設(shè)計(jì)師對(duì)方案的施工可行性有了更好的控制。

6 目前BIM存在的問題

6.1 數(shù)據(jù)流通接口的開放性

Revit本身雖然在制圖上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的需求，但再優(yōu)秀的軟件也不可能是萬能的，而BIM本身的意義除了Revit的主導(dǎo)作用之外，更具特色的是軟件之間的結(jié)合應(yīng)用。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，無論是方案推敲、建筑的環(huán)境模擬還是施工圖過程中的結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算，都需要與其他軟件結(jié)合應(yīng)用，那么，實(shí)現(xiàn)軟件之間“無縫對(duì)接”的意義則十分重大。流通接口的開放性應(yīng)能夠保證軟件之間互導(dǎo)時(shí)完整數(shù)據(jù)信息的傳遞，減少或避免信息丟失或后期重復(fù)手動(dòng)輸入的工作。

6.2 三維模型標(biāo)準(zhǔn)的問題

BIM雖然改變了行業(yè)二維繪圖的習(xí)慣，但并未改變圖紙的交付標(biāo)準(zhǔn)。這種三維設(shè)計(jì)方式最終卻要?dú)w于二維的交付方式部分阻礙了BIM的發(fā)展進(jìn)程，浪費(fèi)了設(shè)計(jì)師時(shí)間的同時(shí)，更是降低了三維圖形的直觀性所帶來的好處。因此，一個(gè)統(tǒng)一的、既不限制創(chuàng)作同時(shí)也可供審核的三維設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)是必須的。

6.3 圖紙中構(gòu)建交接問題

現(xiàn)行Revit中剖面、立面圖紙的構(gòu)建交接問題比較明顯，自動(dòng)生成的剖面、立面圖中，構(gòu)建之間的接合關(guān)系不能夠正確顯示的問題也應(yīng)得到較好的解決。

[1]楊宇，尹航.美國(guó)綠色BIM應(yīng)用現(xiàn)狀及其對(duì)中國(guó)建設(shè)領(lǐng)域的影響分析.中國(guó)工程科學(xué)，2011，08:.105-114.

[2]張建平，余芳強(qiáng)，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)研究.土木建筑工程信息技術(shù)，2012(01):10-18.

[3]黃亞斌.BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn).土木建筑工程信息技術(shù)，2010(04):75-82.

[4]王珺.BIM理念及BIM軟件在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用研究.西南交通大學(xué)，2011.

[5]葛清.從業(yè)主的角度看BIM——BIM在上海中心的全過程運(yùn)用研究.建筑技藝，2011(Z6):122-127.

[6]李恒，郭紅領(lǐng)，黃霆.BIM在建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用模式研究.工程管理學(xué)報(bào)，2010(05):57-61.