BIM正向設(shè)計轉(zhuǎn)型初探

陳志宏（成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計股份有限公司,四川 成都 610000）

從2016 年～2019 年期間，政府先后發(fā)布了多部關(guān)于BIM的標(biāo)準(zhǔn)。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出：“十三五”時期，全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強BIM信息技術(shù)應(yīng)用能力，加強信息技術(shù)在工程質(zhì)量安全管理中的應(yīng)用，規(guī)范了BIM發(fā)展的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在政府的倡導(dǎo)和市場推動下，BIM發(fā)展經(jīng)歷了多個階段，也取得了一些成就，然而至今BIM未能大規(guī)模使用，其中與其發(fā)展特點息息相關(guān)。

1 BIM在設(shè)計應(yīng)用方面的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 BIM在設(shè)計應(yīng)用方面的發(fā)展歷程

BIM在發(fā)展過程中可大致分為三個階段：第一階段是BIM 應(yīng)用于設(shè)計復(fù)核階段；第二階段是BIM 正向設(shè)計初步探索階段；第三階段是多方向BIM 設(shè)計應(yīng)用階段。

第一階段是BIM 應(yīng)用于翻模階段，這一階段主要為BIM 在設(shè)計項目中應(yīng)用的起步階段，主要用于施工圖完成后，對施工圖紙進行翻模，尤其針對電氣、給排水和暖通專業(yè)的管線，進行二次深化設(shè)計，以解決施工階段的設(shè)備管線打架交叉等問題，如圖1所示。在BIM軟件應(yīng)用時代，BIM整體參數(shù)模型由各專業(yè)的BIM模型整合而來，作為統(tǒng)籌信息的平臺消除了空間碰撞等情況，且其對于設(shè)計變更具有全局更新的特性，方便了建設(shè)項目的整體協(xié)調(diào)運作[1]。

圖1 翻模復(fù)核管線碰撞等問題

第二階段是BIM應(yīng)用在設(shè)計上的正向設(shè)計，因為BIM能實線三維模型可視化的特點，因此應(yīng)用在設(shè)計階段就可以實現(xiàn)復(fù)核校審的工作。該階段的應(yīng)用可分為兩種，第一種是在常規(guī)施工圖設(shè)計過程中，BIM翻模工作提前介入建模，復(fù)核中發(fā)現(xiàn)錯、漏、碰、缺等問題時可以直接反饋至設(shè)計端，起到校審的作用，如圖2所示；第二種是利用BIM軟件的出圖功能，直接利用BIM軟件進行施工圖設(shè)計和出圖，如圖3所示。由于多數(shù)BIM軟件為國外軟件，因此，應(yīng)用中較為難直接適應(yīng)于國內(nèi)設(shè)計制圖習(xí)慣、出圖標(biāo)準(zhǔn)等，不能直接應(yīng)用，因此，利用BIM出圖的形式五花八門，不同設(shè)計單位、建設(shè)單位的標(biāo)準(zhǔn)均不統(tǒng)一。

圖2 BIM翻模復(fù)核凈高反饋至設(shè)計

圖3 BIM正向設(shè)計通過模型出二維圖紙

第三階段是針對BIM發(fā)展的成果及上一階段的問題進行BIM正向設(shè)計的轉(zhuǎn)型。集合原BIM特點進行模塊封裝設(shè)計、正向設(shè)計、利用BIM進行算量等工作。這一階段BIM 的應(yīng)用有了一定程度的收緊，但是應(yīng)用面較為寬闊，且以小范圍試點探索和研發(fā)為主，可能為后續(xù)的大規(guī)模應(yīng)用做一定的積淀。BIM 技術(shù)除了集成了詳盡數(shù)字化信息的工程數(shù)據(jù)模型外，還是一種可以應(yīng)用于設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化方法[2]。因此，BIM可能向集成化和多元化發(fā)展。

1.2 BIM在設(shè)計應(yīng)用方面的現(xiàn)狀

BIM 在發(fā)展過程中，由于BIM 存在自身的短板，例如BIM較常規(guī)設(shè)計投入較大，項目周期較長，且短期內(nèi)很難看出BIM應(yīng)用的優(yōu)勢，因此，建設(shè)單位對BIM設(shè)計的支持力度不夠，不愿意增加BIM 的成本投入，BIM 的價值難以得到最大的體現(xiàn)。但是BIM在設(shè)計中依然具有巨大價值，主要體現(xiàn)在提升設(shè)計質(zhì)量、數(shù)據(jù)集成、全生命周期、圍繞高效、成本控制、全過程設(shè)計管理中。同時，也因為缺乏BIM人才，導(dǎo)致軟件設(shè)定慢及設(shè)計管理復(fù)雜以及缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等問題，阻礙了正向設(shè)計的快速發(fā)展。那么，BIM 在設(shè)計中的應(yīng)用探索，可從如下方面進行：正向設(shè)計體系建立、模塊化設(shè)計的應(yīng)用以及其他（例如成本算量）等方面。

正向設(shè)計體系中正向設(shè)計是一種設(shè)計方法、模式，具體指的是設(shè)計過程中應(yīng)用BIM軟件完全取代二維設(shè)計工具的設(shè)計模式，主要利用BIM軟件可出圖的特點，將三維模型與二維圖紙相結(jié)合。正向設(shè)計出圖范圍也非全部，例如建筑專業(yè)出圖范圍如表1 所示，其他專業(yè)在原有的出圖技術(shù)路線基礎(chǔ)上，根據(jù)項目情況也會做出相應(yīng)調(diào)整。

表1 建筑專業(yè)正向設(shè)計出圖范圍

模塊化設(shè)計具體指的是將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化成果、標(biāo)準(zhǔn)戶型、基礎(chǔ)模塊等固化成為原型模型，通過BIM平臺推廣應(yīng)用到具體項目，該種模式主要運用了BIM 模型可重復(fù)利用性。模塊化、預(yù)制、預(yù)裝配、數(shù)字模具生產(chǎn)、4D虛擬建造和全生命周期的管理都是數(shù)字化模塊建造理論中的核心概念[3]。模塊封裝可以加快正向設(shè)計進程，但不是必要前提。

除了以上兩個方面BIM 在設(shè)計中的應(yīng)用探索，實際上，BIM 的應(yīng)用范圍非常廣泛，可以涵蓋整個建筑工程生命周期[4]，例如進行了一些成本算量方面的一些工作。其研究的思路大致為，模型交付之前，通過與成本算量進行對比，通過修改模型，進行適量的修改，將成本算量控制在一定的范圍之內(nèi)，然后反向確定模型標(biāo)準(zhǔn)以及算量的標(biāo)準(zhǔn)。這種思路與純粹的依靠模型來直接導(dǎo)出成本清單不同，后者是希望通過模型的足夠精細，模型信息足夠精準(zhǔn)，達到通過模型的構(gòu)件統(tǒng)計成本的目的。這樣的工作對于設(shè)計來說是繁瑣的，不具有設(shè)計特點。而前者控制成本是不明顯增加工作量的基礎(chǔ)上，控制一定的成本誤差比例，達到成本控制的目的。在實際項目中主要針對鋼筋混凝土、建筑構(gòu)件、外墻涂料和安裝等進行算量工作。

2 BIM正向設(shè)計轉(zhuǎn)型探索應(yīng)用

2.1 BIM正向設(shè)計

2.1.1 案例分析

以某商業(yè)綜合體項目為例，項目地上局部四層，地下局部兩層，總面積12 萬m2,見圖4。該項目為正向設(shè)計試點項目，在設(shè)計過程中遇到了很多的干擾，第一個是方案調(diào)整的擾動，例如屋面的仿古建筑，見圖5。內(nèi)裝的中庭洞口等等遲遲不能定案，方案的反復(fù)對于正向設(shè)計的工作量內(nèi)容增加很多；第二是項目需要進行構(gòu)件掛接，需要將模型族掛接在項目平臺上，如圖6；第三是模型精細度和二維圖紙表達的沖突，就是對于模型精度的要求是高于二維表達的，例如樓梯的抹灰、扶梯的上下關(guān)系等，見圖7。

圖4 項目效果圖

圖5 屋頂仿古建筑造型

圖6 BIM模型構(gòu)件量大影響掛接

圖7 模型精度與圖紙表達深度不一致

針對這些問題，我們進行了如下解決措施：一是對于計劃的管理，一定要嚴(yán)格按照計劃進行，若有延遲則需要進行風(fēng)險報備及應(yīng)對措施；二是提前梳理新增的構(gòu)件，提供新增構(gòu)件的清單，以便后面能夠順利地入庫；三是圖紙精細度，務(wù)必充分認(rèn)識模型精度和二維表達的差異，提前考慮；最后，針對管綜的鏈接方式，避免過多的拆分出現(xiàn)多余的族類型。

2.1.2 經(jīng)驗及啟發(fā)

通過這個試點項目，可以總結(jié)出如下經(jīng)驗和啟發(fā)：一是要做好圖模一致，正向設(shè)計若做不到，那么項目就是失敗的，不能促進BIM正向設(shè)計的發(fā)展；二是計劃的管理，務(wù)必做好預(yù)判和時間的緩沖，提前做好風(fēng)險報備和應(yīng)對措施，尤其控制好修改內(nèi)容，修改對于正向設(shè)計的工作量增加十分巨大；三是構(gòu)件入庫，控制好兩次入庫的時間，會節(jié)省后面大量的掛接時間。

2.2 BIM的模塊化設(shè)計

2.2.1 案例分析

針對模塊化BIM 設(shè)計我們以某住宅項目為例，模塊化封裝設(shè)計也是專門針對住宅的。簡單來說，模塊化BIM設(shè)計是根據(jù)一個實際項目的施工圖進行BIM模型的建立，做一個母版標(biāo)準(zhǔn)，圖紙/模型和信息都在里面，后面的實際項目中就直接套用這個模板的模型，見圖8。在這個住宅項目中，通過封裝模型，也拆分出了模塊，例如門廳、主臥、廚房、衛(wèi)生間和核心筒模塊的應(yīng)用，通過對封裝模型尺寸、布局和點位的分析，來處理模型，針對尺寸、點位等參數(shù)的變化進行調(diào)整，然后應(yīng)用到現(xiàn)在的項目中，見圖9。可以看出，模塊化BIM 設(shè)計的重點，就是模塊的參數(shù)調(diào)整，在這個項目中，僅對衛(wèi)生間和廚房在尺寸和點位有一點點微調(diào)，核心筒等是直接利用，得到了最終的BIM模型。

圖8 住宅項目模塊化BIM設(shè)計過程

圖9 住宅項目模塊化BIM設(shè)計過程

2.2.2 經(jīng)驗及啟發(fā)

模塊化BIM 設(shè)計在項目實踐中，應(yīng)充分運用BIM標(biāo)準(zhǔn)化的特點和優(yōu)勢，并將其特點與住宅的標(biāo)準(zhǔn)戶型相結(jié)合，確不失為BIM 的一個有效發(fā)展方向。同理可知，模塊化BIM 設(shè)計可以應(yīng)用在酒店設(shè)計、宿舍、醫(yī)院住院部等項目設(shè)計中。模塊化BIM設(shè)計在后續(xù)的發(fā)展方向是制定建模標(biāo)準(zhǔn)，合理的模塊文件拆分、模塊集的應(yīng)用以及在模塊拆分前對于二維圖紙的反復(fù)校審和完善。

3 結(jié)語

BIM在設(shè)計中的應(yīng)用經(jīng)過多年的發(fā)展，才達到現(xiàn)在的高度，雖然過程坎坷，且現(xiàn)在仍然不具備大規(guī)模使用和推廣的條件。但是，BIM的優(yōu)勢以及能夠在設(shè)計中起到的巨大作用的理念毋庸置疑，因此BIM 在后續(xù)的發(fā)展前景十分可觀。

BIM在設(shè)計方面的應(yīng)用，直接應(yīng)用在設(shè)計仍然以設(shè)計出圖為主，再以后的發(fā)展可從以下方面考慮：一是企業(yè)定制，出圖標(biāo)準(zhǔn)固化、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封裝、效率工具延展方面均可以針對不同企業(yè)的定制；第二，輕量化平臺應(yīng)用指導(dǎo)施工，利用BIM 模型的可視性進行三維立體施工規(guī)劃，可以通過合作資源建立（例如瑞斯圖平臺），提高施工模型使用的機會；第三、深化設(shè)計的應(yīng)用，例如鋁模深化設(shè)計的應(yīng)用，BIM 指導(dǎo)鋁模深化設(shè)計，減少鋁模深化圖紙錯誤和返工；第四是VR 體驗，第一視角置身于項目中，提前感知項目實際建成效果。