基于云審查平臺(tái)的智能審查在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王金祺 謝宇欣

(北京構(gòu)力科技有限公司，北京 100013)

引言

BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于建筑業(yè)來說是一次革命，同時(shí)也是建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)[1-2]。從2016年起，國(guó)家住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部提出推進(jìn)設(shè)計(jì)成果數(shù)字化交付使用，要求通過改造BIM系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目電子化報(bào)建，提高項(xiàng)目報(bào)建審批數(shù)字化和信息化水平。湖南省住建廳于2017年率先在國(guó)內(nèi)啟動(dòng)應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)湖南省施工圖管理信息系統(tǒng)的改造升級(jí)工作，立項(xiàng)基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目數(shù)字化審查項(xiàng)目，推動(dòng)數(shù)字化交付成果由二維向三維發(fā)展[3-5]。

BIM 技術(shù)應(yīng)用的項(xiàng)目數(shù)量逐年增加，近兩年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。設(shè)計(jì)企業(yè)從業(yè)人員BIM技術(shù)應(yīng)用水平參差不齊，BIM模型質(zhì)量無法得到保障[6-7]。

為提高設(shè)計(jì)人員使用BIM質(zhì)量，本司自主研發(fā)了BIM云審查平臺(tái)。該平臺(tái)是基于BIM三維模型的線上自動(dòng)審查平臺(tái)，平臺(tái)將建筑規(guī)范描述語言與BIM數(shù)據(jù)模型自動(dòng)提取的語義模型通過BIMChecker引擎[8-9]進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電氣五大專業(yè)，消防、節(jié)能、人防和裝配式四大專項(xiàng)的審查。平臺(tái)通過審查引擎，快、準(zhǔn)、省地檢查出BIM設(shè)計(jì)模型違反規(guī)范條文的部位，預(yù)判設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，關(guān)聯(lián)問題構(gòu)件，提供可視化定位功能，提升設(shè)計(jì)人員工作效率和BIM模型質(zhì)量。

湖南省BIM審查系統(tǒng)于2020年8月1日上線運(yùn)行，廣州市和南京市也相繼開展了BIM施工圖的智能審查，并發(fā)布《建筑信息模型審查交付標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型審查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑信息模型審查數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》。審查系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將復(fù)雜的BIM模型在網(wǎng)頁端輕量化展示，選擇智能審查條文一鍵進(jìn)行智能審查，實(shí)現(xiàn)智能審查結(jié)果定位和審查報(bào)告導(dǎo)出。目前系統(tǒng)支持《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《住宅建筑規(guī)范》、《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》、《中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》及《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》等民用建筑規(guī)范的智能審查。

本司的BIM云審查平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師建模完成即審查的新型工作模式?？紤]到全國(guó)各省市對(duì)BIM審查的關(guān)注和需求，本文將系統(tǒng)性地介紹BIM云審查平臺(tái)在建筑審查中的運(yùn)用與實(shí)踐。

1 BIM云審查平臺(tái)介紹

1.1 BIM云審查平臺(tái)功能架構(gòu)

BIM云審查平臺(tái)是基于BIM三維模型的線上自動(dòng)審查平臺(tái)，支持BIM模型在網(wǎng)頁端的輕量化瀏覽，可為設(shè)計(jì)單位和政府部門提供審查、管理服務(wù)，如圖1所示。審查范圍包含建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電氣五大專業(yè)，消防、節(jié)能、人防和裝配式四大專項(xiàng)。從全國(guó)審查要點(diǎn)中篩選可量化條文進(jìn)行審查，重點(diǎn)對(duì)消防規(guī)范、結(jié)構(gòu)安全性規(guī)范中的強(qiáng)制性條文和審查要點(diǎn)中包括建筑設(shè)計(jì)防火、結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋、設(shè)施設(shè)備防火等重要條文進(jìn)行智能化審查。設(shè)計(jì)師在完成BIM模型設(shè)計(jì)后，通過插件導(dǎo)出統(tǒng)一的XDB數(shù)據(jù)格式，再上傳云審查平臺(tái)進(jìn)行智能審查。通過BIM審查系統(tǒng)預(yù)判設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、關(guān)聯(lián)問題構(gòu)件、提供可視化定位等功能，如圖2所示，輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行BIM模型修改，提升BIM模型完整性和規(guī)范性。在云審查平臺(tái)通過的BIM模型可上傳至BIM審查系統(tǒng)，為CIM平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐，助力建設(shè)領(lǐng)域信息化、數(shù)字化和智能化建設(shè)。

圖1 BIM云審查流程

圖2 BIM云審查平臺(tái)

1.2 BIM云審查平臺(tái)審查原理

BIM云審查平臺(tái)的智能審查是基于BIMChecker工具進(jìn)行的，是基于建筑知識(shí)的智能檢查。自然語言描述的建筑規(guī)范依據(jù)已有的規(guī)則庫(kù)建立子工具，統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為人和計(jì)算機(jī)都可理解的規(guī)則，形成領(lǐng)域規(guī)則庫(kù)； 在設(shè)計(jì)師提交BIM模型后，從BIM模型中的數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取語義模型，然后通過審查引擎進(jìn)行規(guī)范檢查，輸出審查結(jié)果，如圖3所示，并在模型中輕量化高亮顯示問題構(gòu)件，供使用者快速、準(zhǔn)確地找到模型中的問題所在，方便其進(jìn)行更正和修改； 同時(shí)也可導(dǎo)出審查報(bào)告，為模型質(zhì)量提供審查依據(jù)。

熟悉各類規(guī)范的專業(yè)人員對(duì)審查規(guī)范進(jìn)行提取和語義轉(zhuǎn)換，并將其轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)化的SNL自然語言，最終形成計(jì)算機(jī)和人都可理解的領(lǐng)域規(guī)則庫(kù)。例如《住宅設(shè)計(jì)規(guī)GB50096-2011》中第6.1.3條“外廊的欄桿凈高，六層及六層以下不應(yīng)低于1.05m，七層及七層以上不應(yīng)低于1.10m?！睂⑵滢D(zhuǎn)換為自然語言后為：

如果“欄桿扶手”處于“外廊”并且“外廊”的計(jì)算標(biāo)高<=6 那么“欄桿扶手”的至完成面高度>=1 050

如果“欄桿扶手”處于“外廊”并且“外廊”的計(jì)算標(biāo)高>=7 那么“欄桿扶手”的至完成面高度>=1 100

在住宅模型審查中，審查引擎會(huì)對(duì)領(lǐng)域規(guī)則庫(kù)中需要判斷的關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比檢查，如若不滿足要求，就會(huì)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)提示，以此來完成模型的智能審查。

2 BIM云審查平臺(tái)應(yīng)用與實(shí)踐

2.1 復(fù)地濱江天地項(xiàng)目介紹

復(fù)地濱江天地項(xiàng)目位于湖南金融中心腹地，東臨濱江景觀道，西臨瀟湘中路，北臨谷岳路，南臨坦山東路。項(xiàng)目包含住宅、商業(yè)、地下車庫(kù)、幼兒園、垃圾站等配套用房，總建筑面積31萬m2，如圖4所示。其中，B-1棟為居住建筑住宅，屬于大型甲級(jí)工程，該棟住宅建筑面積為21 683.35m2，占地面積866.21m2，建筑高度78.75m，地上層數(shù)為26層，項(xiàng)目為剪力墻結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目是對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電全專業(yè)進(jìn)行BIM云審查的大型工程建設(shè)項(xiàng)目。

圖4 復(fù)地濱江天地項(xiàng)目效果圖

2.2 BIM云審查平臺(tái)在項(xiàng)目中的應(yīng)用

在用BIM軟件完成復(fù)地濱江天地項(xiàng)目住宅樓的設(shè)計(jì)后，將BIM模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的XDB數(shù)據(jù)格式。在轉(zhuǎn)換之前，首先對(duì)項(xiàng)目建筑模型進(jìn)行全局屬性設(shè)置，這部分設(shè)置主要分為項(xiàng)目建筑類型、項(xiàng)目基本信息和項(xiàng)目消防系統(tǒng)三個(gè)部分。該項(xiàng)目為居住建筑住宅，民用建筑分類為高層一類，建筑耐火等級(jí)為一級(jí)，項(xiàng)目最大樓層面積801.09m2，并設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。其次對(duì)項(xiàng)目模型進(jìn)行檢查，檢查主要分為兩大類：一類是房間、防火分區(qū)等區(qū)域的檢查； 一類是門、窗等構(gòu)件的構(gòu)件屬性的檢查。根據(jù)《湖南省建筑信息模型審查系統(tǒng)模型交付標(biāo)準(zhǔn)》要求，BIM模型中的房間和防火分區(qū)等功能區(qū)域需進(jìn)行建模和命名，墻、板、門、窗、樓梯等建筑構(gòu)件需進(jìn)行建模設(shè)置和屬性賦值，例如墻的耐火極限，門是否屬于安全出口等。為保證模型信息完整，需對(duì)模型檢查后的缺失項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)充，包括區(qū)域和構(gòu)件屬性。在彈框列表中點(diǎn)擊缺失屬性的構(gòu)件，通過顯示構(gòu)件功能可在模型中定位到該構(gòu)件，并對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行屬性信息完善，直到該模型檢測(cè)無未屬性缺失項(xiàng)，再進(jìn)行XDB的導(dǎo)出和生成。

在生成XDB文件后，將該文件上傳至云審查平臺(tái)新建的復(fù)地濱江天地項(xiàng)目單體列表，在云平臺(tái)審查處理完成后，點(diǎn)擊BIM審查按鈕進(jìn)入審查界面。根據(jù)建筑類型選擇配置與該建筑相匹配的規(guī)范條文進(jìn)行審查，并輸出審查結(jié)果，如表1所示。審查結(jié)果分為三大類：已通過審查條文、未通過審查條文和無需審查條文，著重對(duì)審查結(jié)果中未通過審查條文進(jìn)行查看。點(diǎn)擊未通過條文，可在右側(cè)的三維輕量化展示區(qū)域高亮、定位問題構(gòu)件，比對(duì)原模型，對(duì)該問題構(gòu)件進(jìn)行修改。

表1 復(fù)地濱江天地項(xiàng)目審查報(bào)告

2.3 項(xiàng)目審查結(jié)果分析

在本次審查中，主要對(duì)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》、《住宅建筑規(guī)范》、《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范進(jìn)行審查，共有17條審查未通過條文，涉及到的問題構(gòu)件有墻、樓梯、欄桿扶手、房間等構(gòu)件。通過對(duì)三維模型中問題構(gòu)件的比對(duì)，快速在BIM模型中找到問題構(gòu)件并根據(jù)問題描述進(jìn)行修改。以下以本項(xiàng)目審查結(jié)果為例，對(duì)審查結(jié)果進(jìn)行說明。

第一條：住宅采用垂直桿件做欄桿時(shí)，其桿件凈間距不應(yīng)大于0.11m，需對(duì)欄桿垂直桿件凈距進(jìn)行調(diào)整；

第二、三、四條：建筑耐火等級(jí)為一級(jí)時(shí)，房間隔墻和樓板防火性能不滿足要求，需對(duì)房間隔墻的燃燒性能和耐火極限進(jìn)行修改；

第五條：建筑高度大于33m的住宅建筑，需設(shè)置防火樓梯間；

第六、十一條：廚房應(yīng)設(shè)置排油煙機(jī)或預(yù)留位置；

第七、十二條：陽臺(tái)防護(hù)欄桿的垂直桿件間凈距不應(yīng)大于0.11m，需對(duì)陽臺(tái)欄桿垂直桿件凈距進(jìn)行調(diào)整；

第八、十三條：六層及六層以下住宅的陽臺(tái)欄桿凈高不應(yīng)低于1.05m，需對(duì)住宅的陽臺(tái)欄桿凈高進(jìn)行修改；

第九、十四條：樓梯踏步高度不應(yīng)大于0.175m，需對(duì)樓梯踏步進(jìn)行修改；

第十條：七層以及七層以上的住宅必須設(shè)置電梯，需對(duì)電梯進(jìn)行設(shè)置；

第十五條：樓梯欄桿垂直桿件間凈空不應(yīng)大于0.11m，需對(duì)樓梯欄桿垂直桿件凈距進(jìn)行調(diào)整；

第十六條：臥室采光窗洞口的窗地面積比不應(yīng)低于1/7，需對(duì)臥室采光窗的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。

在對(duì)以上問題修改完成后再次提交審查，直至全部規(guī)范審查通過，便可將最終版本的BIM模型通過施工圖管理信息平臺(tái)進(jìn)行報(bào)審。

2.4 云審查在BIM項(xiàng)目實(shí)踐中的價(jià)值

(1)減少漏審率

校審需要審查的規(guī)范眾多，專家審查報(bào)審項(xiàng)目時(shí)間緊、任務(wù)重，只挑選重要審查部位進(jìn)行針對(duì)性審查，特別是關(guān)于需計(jì)算內(nèi)容。比如《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1.5條關(guān)于房間窗地比的審查，云審平臺(tái)可對(duì)模型所有的房間進(jìn)行計(jì)算檢測(cè)，能有效減少遺漏的問題，提升模型質(zhì)量。

(2)提升審查效率

在完成設(shè)計(jì)模型后，提交模型進(jìn)行智能審查，只需十分鐘左右就可生成審查報(bào)告。與人工審查相比，免去了逐個(gè)構(gòu)件去查看的過程，大大提升了審查效率。與此同時(shí)，審查平臺(tái)高亮顯示標(biāo)記出問題構(gòu)件，方便設(shè)計(jì)師快速找到問題構(gòu)件進(jìn)行修改。

(3)減少設(shè)計(jì)底線問題

設(shè)計(jì)師在完成設(shè)計(jì)后，即可通過云審查平臺(tái)進(jìn)行自審自校，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)完成即審查的應(yīng)用模式，在該種模式下能顯著減少設(shè)計(jì)過程中涉及強(qiáng)條和規(guī)范底線問題，大大提升BIM模型質(zhì)量。

3 結(jié)論

在傳統(tǒng)的BIM設(shè)計(jì)報(bào)審模式中，設(shè)計(jì)單位完成設(shè)計(jì)、內(nèi)校后，便上傳政府平臺(tái)進(jìn)行報(bào)審，由于模型質(zhì)量不高，需多次提交審查，造成報(bào)審周期長(zhǎng)的局面。通過上述實(shí)踐證明，云審查平臺(tái)在提高BIM模型設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短項(xiàng)目報(bào)審周期中起到重要的作用。一方面，在BIM人才缺失的大環(huán)境下，設(shè)計(jì)完成即審查的應(yīng)用模式指導(dǎo)設(shè)計(jì)從業(yè)人員在提交報(bào)審前，對(duì)模型進(jìn)行修改和完善，大大減少模型的設(shè)計(jì)問題，模型的質(zhì)量得以保證； 另一方面，相對(duì)較高質(zhì)量的BIM模型，減少了審查消耗的時(shí)間，提升了整體的審查通過率，有效縮短項(xiàng)目報(bào)審時(shí)間。

目前云審查平臺(tái)條文審查范圍有限，只是針對(duì)規(guī)范中的常見設(shè)計(jì)情形進(jìn)行審查，對(duì)特殊情景下的模型審查仍需人工復(fù)核，無法實(shí)現(xiàn)全部情形的智能審查。隨著條文的快速研發(fā)和迭代，以及嘗試引入的AI智能拆解技術(shù)，相信云審查平臺(tái)的模型審查準(zhǔn)確性和適用性會(huì)越來越高。