BIM在大型辦公建筑項目施工圖設(shè)計及工地服務(wù)階段的應(yīng)用
——以中關(guān)村國防科技園項目為例

楊 曦

（中國建筑設(shè)計咨詢有限公司，北京 100120）

1 項目概況及設(shè)計難點(diǎn)

中關(guān)村國防科技園項目位于北京理工大學(xué)中關(guān)村校區(qū)西區(qū)，西鄰西三環(huán)北路，北至校園北路，東至校園西路，南鄰學(xué)生公寓5，6號樓，總建設(shè)用地面積4.65hm2，總建筑面積23.8萬m2，分為 A、B、C、D、E、F、G 共 7 個單體建筑，建筑控制高度 60～80m（見圖1）。

圖1 中關(guān)村國防科技園效果

面對如此規(guī)模的建筑群體，面臨著各種各樣的設(shè)計難點(diǎn)。比如，項目地塊存在航空限高，如何在有限的層高內(nèi)盡可能加大房間的凈高；整個項目各類機(jī)房眾多，如何才能準(zhǔn)確合理地控制機(jī)房面積，減少面積浪費(fèi)；A座的體型變化較大，如何進(jìn)行超限計算以及設(shè)計；甲方要求B座單體建筑滿足國家綠色建筑三星級標(biāo)準(zhǔn)，如何實(shí)現(xiàn)；這時就需要發(fā)揮BIM三維可視化及信息數(shù)據(jù)強(qiáng)大的優(yōu)勢，各專業(yè)協(xié)同設(shè)計，最后既得到了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，又節(jié)省了大量時間。下面重點(diǎn)介紹如何在施工圖設(shè)計及工地服務(wù)階段應(yīng)用BIM。

2 施工圖設(shè)計階段

2.1 準(zhǔn)備工作

1）樣板文件 本項目是在公司提供的樣板文件上進(jìn)行的修改補(bǔ)充，重點(diǎn)對標(biāo)注樣式、文字樣式、線型線寬線樣式等進(jìn)行修改深化，使其更加接近二維出圖時期的圖則規(guī)范，也更加便于今后CAD與Revit軟件互相關(guān)聯(lián)。

2）族 除樣板文件外，還需要針對本項目的情況提前或隨時定制各種需要的族庫文件，本項目大部分使用的是Revit軟件自帶及公司族庫里的族。針對個別沒有的族進(jìn)行了單獨(dú)定制，比如A座、F座、G座立面系統(tǒng)里特有的金屬百葉構(gòu)造。

3）工作劃分 由于項目面積巨大，單體較多，因此采用中心文件鏈接中心文件的工作劃分方式，將地下、A座、B～E座、F～G座分成4個中心文件，每個中心文件再對應(yīng)鏈接各專業(yè)的中心文件，最后4個中心文件鏈接到1個總的中心文件。

2.2 建立BIM模型

BIM下進(jìn)行施工圖設(shè)計不再是簡單的二維制圖，而是在計算機(jī)上通過軟件模擬建造一座真實(shí)的建筑，操作對象是通過三維構(gòu)件以真實(shí)的建構(gòu)關(guān)系搭建而成（見圖2）。整個設(shè)計過程不是通過點(diǎn)、線、面等幾何畫法的方式來表達(dá)三維建筑，而是通過不斷修改和確定參數(shù)的方式來構(gòu)建一個數(shù)字化模型。建模工作完成后得到了一個擁有梁、板、柱、內(nèi)外墻體及屋面的模型，然后結(jié)構(gòu)、機(jī)電同時鏈接的模型開始建立各自專業(yè)的模型。

圖2 整體BIM模型

如圖3所示，Revit模型與傳統(tǒng)CAD二維圖紙相比，設(shè)計更加直觀。例如，Revit建筑模型中可以通過鏈接的方式看到設(shè)備電氣模型，不僅方便了設(shè)計人員，同時更便于甲方非專業(yè)人士了解設(shè)計。

在施工圖修改方面，Revit模型也有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢。施工圖設(shè)計階段隨時會根據(jù)功能對方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，傳統(tǒng)的CAD繪圖方式需根據(jù)一個圖元的變化修改多張圖紙，經(jīng)常因?yàn)榭紤]不周而有所疏漏，造成圖紙相互矛盾。而修改Revit模型中的一個部位，不同圖紙中的相關(guān)構(gòu)件及標(biāo)注都會調(diào)整，甚至工程量統(tǒng)計表也會相應(yīng)修改。以A座為例，由于Revit軟件可以實(shí)時觀看三維效果，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)塔樓的輪廓與裙房相交的地方?jīng)]有對上，需要對塔樓輪廓進(jìn)行修改，這時只需要在平面上對輪廓進(jìn)行編輯即可，整個模型都跟著變了，相關(guān)的平面、立剖面、房間面積自動發(fā)生變化（見圖4）。

圖3 A座標(biāo)準(zhǔn)層模型

圖4 方案調(diào)整

在施工圖階段，除了建筑專業(yè)自身需根據(jù)功能及造型進(jìn)行調(diào)整，同時還要接收各專業(yè)發(fā)來的提資，根據(jù)提資確定機(jī)房位置及面積，為將來設(shè)備專業(yè)布置機(jī)房設(shè)備預(yù)留條件（見圖5）。

圖5 方案深化

2.3 管線綜合及碰撞檢查

由于BIM模型建模精準(zhǔn)且各專業(yè)的管線模型全部可視，因此在管線綜合時可以更好地利用空間。以A座首層報告廳為例，A座首層層高5.1m，報告廳位置上方為多功能廳，結(jié)構(gòu)需要占用很大的吊頂空間，同時報告廳還要做升起，因此高度極其有限。在這個階段，通過BIM高度集成的管線綜合，將最高處的凈高控制在3.6m，從而實(shí)現(xiàn)了對建筑空間的優(yōu)化（見圖6）。

傳統(tǒng)設(shè)計中，所有構(gòu)件都是二維表達(dá)，只能通過人工逐步排查構(gòu)件的沖突，經(jīng)常因?yàn)樵O(shè)計人員經(jīng)驗(yàn)不足或檢查不充分導(dǎo)致工地問題重重，解決問題時費(fèi)時費(fèi)力。Revit設(shè)計時所有構(gòu)件都是三維表達(dá)，因此所有沖突的地方都可以通過軟件碰撞檢查及時發(fā)現(xiàn)并報警（見圖7）。同時，模型表達(dá)方式也可以更方便設(shè)計師看出問題并找到解決方式。

圖6 管線綜合

圖7 碰撞檢查

2.4 綠色建筑配合設(shè)計

綠色建筑已經(jīng)日益成為建筑設(shè)計的新標(biāo)準(zhǔn)，本項目按照綠建三星的要求進(jìn)行設(shè)計。BIM技術(shù)所包含的詳細(xì)建筑數(shù)據(jù)與便捷接口可以與分析采光、通風(fēng)、日照、能耗和材料可持續(xù)性的軟件互通；通過綠色設(shè)計軟件的數(shù)據(jù)分析，提高建筑對自然通風(fēng)、采光的利用，從而降低建筑能耗，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能。項目中采用BIM技術(shù)，通過與綠色建筑咨詢公司的配合，將Revit模型與Ecotect綠色建筑計算軟件結(jié)合，進(jìn)行日照計算、模擬風(fēng)環(huán)境等，以量化數(shù)據(jù)為依據(jù)反饋回設(shè)計之中，使之能夠順利取得綠建三星的標(biāo)識（見圖8）。

圖8 綠建配合

3 工地服務(wù)階段

3.1 建筑專業(yè)工地配合階段的BIM應(yīng)用

工地服務(wù)階段除向客戶交付全套施工圖紙之外，還附加了完整的Revit模型，施工方在此基礎(chǔ)上使用Navisworks進(jìn)行了4D施工模擬，合理安排施工進(jìn)度計劃。在工地服務(wù)階段我們主要進(jìn)行的工作是通過模型指導(dǎo)工地施工以及與第三方設(shè)計機(jī)構(gòu)配合等工作（見圖9）。

圖9 BIM對項目施工管理

3.2 指導(dǎo)工地施工

在傳統(tǒng)方式中，提供給施工單位的設(shè)計成果都是二維圖紙，大量的信息都分散在不同圖紙中，很多專業(yè)內(nèi)與專業(yè)間的錯漏矛盾無法表現(xiàn)。施工單位按照這樣的圖紙施工，難免會發(fā)生很多不必要的修改和變更。BIM模型具有關(guān)聯(lián)集成的特點(diǎn)，提供給施工單位的設(shè)計成果是一套包含各專業(yè)設(shè)計信息的完整模型。因?yàn)樵谠O(shè)計過程中大量的沖突矛盾已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并解決，所以施工單位得到的是一個整體被優(yōu)化了的模型（見圖10）。

圖10 BIM對項目施工管理

在工地服務(wù)階段，BIM應(yīng)用大大降低了設(shè)計方與施工方關(guān)于設(shè)計變更交流的時間成本。以B座地上標(biāo)準(zhǔn)層平面變更為例，建筑師將模型通過BIM360上傳到云端并在變更處添加標(biāo)注示意并發(fā)送提示信息，施工現(xiàn)場即可通過360 Glue移動端即時查看變更內(nèi)容，與傳統(tǒng)2D圖紙變更相比更直觀、便捷（見圖11）。

圖11 360 Glue移動端現(xiàn)場指導(dǎo)

4 結(jié)語

中關(guān)村國防科技園項目是該部門第一個BIM工程，對團(tuán)隊而言，處于一個由二維設(shè)計向三維設(shè)計的過渡階段。團(tuán)隊并沒有選擇刻板地追求全部Revit模型的工作方法，而是結(jié)合項目特點(diǎn)和傳統(tǒng)出圖要求，將Revit、CAD及Sketch Up這幾款軟件靈活組合應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)在規(guī)定時間內(nèi)保質(zhì)保量完成工作的目標(biāo)。