基于南京施工圖BIM智能審查系統(tǒng)的案例研究

蘇 昂

(南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司，南京 210000)

引言

我國實行施工圖設(shè)計審查制度，即由政府建設(shè)主管部門或其認定的審查機構(gòu)負責，對施工圖是否符合有關(guān)法律法規(guī)的要求以及對涉及公共利益、公眾安全和工程建設(shè)強制性標準等內(nèi)容進行審查[1]。

2015年以后，住建部相繼頒布了BIM相關(guān)一系列文件， 大力推動BIM(Building Information Modeling)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。BIM深度融合信息技術(shù)和工程建設(shè)兩個領(lǐng)域的技術(shù)，對于促進傳統(tǒng)建設(shè)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮著越來越重要的作用[3]。

在施工圖審查制度方面，指導(dǎo)文件中強調(diào)了BIM作為一種新的技術(shù)手段在提高建筑業(yè)信息化水平方面的重要性和推廣利用的緊迫性[4-5]，指出白圖代替藍圖、數(shù)字化審圖是BIM技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。截至2021 年，全國范圍內(nèi)先后有湖南、深圳、廈門、廣州、南京等多個城市開展了與 BIM 審查相關(guān)的工作[6-7]。其中，廣州和南京更是在2019 年底就被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部列為全國首批開展城市信息模型(CIM)平臺建設(shè)試點的兩個城市[8]。

自2021年3月1日起，南京市新建工程中推廣運用南京市工程建設(shè)項目BIM智能審查系統(tǒng)，進行BIM規(guī)劃報建、施工圖報審和竣工驗收管理。由我司承擔設(shè)計的南部新城全民健身中心項目，作為第一批申報BIM圖審，并獲得BIM施工圖審查合格證的大型體育綜合體公共建筑，對BIM智能審查系統(tǒng)的實施應(yīng)用起到了先行作用。

本文以已通過BIM審查的南部新城全民健身中心項目為背景，分析總結(jié)了該案例的工作流程、系統(tǒng)審查與主要報錯條文及其修改情況，提出了BIM圖審報錯條文的解決方案，可為施工圖BIM審查系統(tǒng)在實際工程中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

2021年2月5日，南京市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會發(fā)布《關(guān)于印發(fā)南京市建設(shè)工程BIM智能審查管理系統(tǒng)配套技術(shù)導(dǎo)則的通知》，自3月1日起，要求在南部新城、奧南地區(qū)、江心洲中新科技島、江北新區(qū)核心區(qū)和紫東核心區(qū)等5個試點片區(qū)內(nèi)首次進行方案報審的以下工程建設(shè)項目，應(yīng)用南京市工程建設(shè)項目BIM智能審查系統(tǒng)進行BIM規(guī)劃報建、施工圖報審和竣工驗收管理：

(1)地上建筑面積大于2萬m2的公共建筑，對外綜合客運樞紐項目等重大建設(shè)項目；

(2)地上建筑面積大于10萬m2的住宅項目。

早在2020年9月，我司作為導(dǎo)則參編單位，配合進行施工圖智能審查系統(tǒng)測試，積累了BIM圖審的初期經(jīng)驗。綜合考慮該項目地理位置、項目規(guī)模、建筑類型與設(shè)計周期計劃均在政策要求范圍內(nèi)，本項目被選為南京市智能審查系統(tǒng)上線后的第一批項目，最終成為第一個上傳系統(tǒng)、第三個通過審查的項目。

1 項目簡介

1.1 項目工程概況

南京市南部新城全民健身中心建設(shè)項目的總建筑面積約為5.58萬m2，工程于2021年10月啟動。項目為一類高層公共建筑，地上一級耐火等級，地下一級耐火等級，其中包括2 500座體育館。

1.2 項目BIM策劃

項目由我司智慧建筑研究院BIM中心(以下簡稱“BIM中心”)承擔BIM設(shè)計工作，以“集成多專業(yè)提升整體設(shè)計質(zhì)量”為目標，采用基于BIM模型與協(xié)同平臺的多專業(yè)平行設(shè)計模式，自方案階段開始應(yīng)用BIM技術(shù)協(xié)同多專業(yè)進行平行設(shè)計。

BIM工作中心由公司BIM中心項目組團隊組建，負責BIM平臺維護、模型更新管理、設(shè)計問題協(xié)調(diào)和專項優(yōu)化展示等工作，并與院內(nèi)各專業(yè)團隊進行點對點配合，在BIM協(xié)同平臺上進行平行設(shè)計工作，提升項目設(shè)計質(zhì)量，BIM團隊管理架構(gòu)如圖1所示。

圖1 BIM團隊管理架構(gòu)

1.3 項目BIM應(yīng)用

自項目初步設(shè)計階段，基于BIM模型的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計有效排查了各專業(yè)的碰撞問題[9]，本項目設(shè)計階段完整的各專業(yè)BIM模型為后續(xù)施工圖BIM圖審提供了良好的工作基礎(chǔ)。

在建筑專業(yè)上，BIM中心一方面對體育建筑重點大空間進行模型深化分析，例如游泳池及更衣區(qū)域、室內(nèi)籃球館及看臺區(qū)域，保障使用功能與建筑空間一致性； 另一方面針對項目特殊立面坡道、室外平臺，進行重點深化，通過三維可視化的模型解決建筑造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計的矛盾。

在機電專業(yè)上，BIM中心首先對整體模型進行分析，提交了各區(qū)域凈高報告； 其次對管線復(fù)雜區(qū)域做針對性分析，通過多專業(yè)BIM協(xié)調(diào)會討論確定解決措施； 接著通過多輪機電各系統(tǒng)各路由的深化調(diào)整并落實在設(shè)計圖紙上，能夠有效提高設(shè)計效率并避免了大量后續(xù)可能的施工安裝問題。

2 BIM智能圖審軟件及應(yīng)用流程

2.1 實施導(dǎo)則及系統(tǒng)上線

南京市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會印發(fā)了《南京市建筑工程施工圖BIM智能審查技術(shù)導(dǎo)則》、《南京市建筑工程施工圖BIM智能審查數(shù)據(jù)標準技術(shù)導(dǎo)則》、《南京市建筑工程施工圖BIM設(shè)計交付技術(shù)導(dǎo)則》、《南京市建筑工程竣工信息模型交付技術(shù)導(dǎo)則》，同時在南京市建設(shè)工程施工圖數(shù)字化審查系統(tǒng)網(wǎng)站中，新增了模塊“BIM審查”，發(fā)布了輔助建模賦值的插件、建模手冊、設(shè)計單位操作手冊和建設(shè)單位操作手冊等配套資料。其中建模手冊對BIM模型中審查范圍內(nèi)的各專業(yè)構(gòu)件提出了具體要求，主要涉及各類構(gòu)件的命名規(guī)則、構(gòu)件屬性和賦值邏輯等； 操作手冊主要解釋了各方在審查系統(tǒng)中的操作流程。

南京市施工圖BIM智能審查系統(tǒng)(以下簡稱“BIM圖審系統(tǒng)”)于2021年3月1日正式上線。

2.2 圖審系統(tǒng)使用流程

系統(tǒng)要求設(shè)計單位同步上傳項目各專業(yè)施工圖圖紙和BIM模型的輕量化文件，經(jīng)過BIM圖審系統(tǒng)智能審查后自動生成審查意見書，其中報錯條文與對應(yīng)構(gòu)件將以三維形式呈現(xiàn)在專家客戶端中以供點選查看，后續(xù)與施工圖審查意見一同下發(fā)至設(shè)計單位并進行同步整改回復(fù)，如圖2所示。

圖2 BIM報審項目操作流程

2.3 圖審插件使用介紹

以Revit軟件為例，BIM圖審系統(tǒng)插件提供了批量賦值功能，可以利用插件為審查范圍的構(gòu)件添加所需的全局參數(shù)，接著根據(jù)設(shè)計實際情況為不同構(gòu)件賦予對應(yīng)屬性，如墻體的燃燒性能、門是否為疏散門等,BIM圖審系統(tǒng)插件操作界面如圖3所示。

圖3 BIM圖審系統(tǒng)插件操作界面

3 BIM報審前期準備

3.1 導(dǎo)則與系統(tǒng)學(xué)習(xí)

由南京市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會印發(fā)的四本導(dǎo)則是BIM審查工作開展的重要指導(dǎo)文件，目前BIM圖審系統(tǒng)審查范圍以住宅、公建為主，內(nèi)容涵蓋建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣五大專業(yè)，消防、人防及節(jié)能三大專項，共計302條可量化的條文。以建筑專業(yè)為例，共審查9本標準，共90條，其中強條72條，一般性條文13條，要點5條，主要涉及《民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50352-2019、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014(2018年版)、《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-2011等。

自導(dǎo)則發(fā)布以來，南京市圖審中心組織設(shè)計單位參與線上、線下多輪宣貫學(xué)習(xí)，公司內(nèi)也組織了學(xué)習(xí)研討，BIM中心團隊根據(jù)BIM圖審系統(tǒng)要求，制定了圖審深化工作流程。

3.2 制定模型標準

本項目采用Autodesk Revit 2019為主要BIM設(shè)計軟件，其中建筑專業(yè)、機電專業(yè)采用BIM圖審系統(tǒng)對應(yīng)的建筑機電插件，繼續(xù)沿用初步設(shè)計階段Revit模型進行深化，而結(jié)構(gòu)專業(yè)則使用盈建科結(jié)構(gòu)計算模型與圖審導(dǎo)出插件。在正式將施工圖模型上傳至圖審系統(tǒng)前，各專業(yè)模型使用插件將攜帶大量信息構(gòu)件的BIM模型進行輕量化，并導(dǎo)出為統(tǒng)一的“.njm”格式，作為最終的上傳文件。

BIM中心根據(jù)《建模手冊》與四本《技術(shù)導(dǎo)則》，研究分析了各類構(gòu)件的屬性要求與涉及的規(guī)范條文。在BIM圖審系統(tǒng)要求條件下，模型構(gòu)件的數(shù)據(jù)準確性、規(guī)范性尤為重要[10]，為建立符合審查標準的BIM模型，設(shè)計了新的BIM模型樣板，采用基于協(xié)同平臺的平行設(shè)計模式，確立了協(xié)同設(shè)計工作流程，保證BIM模型數(shù)據(jù)與施工圖二維圖紙同步上傳。

4 項目BIM報審

本項目于2021年2月正式開始施工圖設(shè)計階段，BIM模型深化工作同步進行。4月16日,本項目提交施工圖審查初審，其中包括五個專業(yè)BIM模型，是該BIM圖審系統(tǒng)上線來第一個提交BIM圖審的項目。4月27日,收到BIM圖審系統(tǒng)第一輪意見，后續(xù)多次與圖審系統(tǒng)開發(fā)單位技術(shù)支持和專家進行溝通測試，根據(jù)測試意見修改模型，并反饋系統(tǒng)問題，其間由于進行消防專家論證及后續(xù)設(shè)計修改延誤了一段時間，最終于6月底提交BIM圖審，復(fù)審意見通過，成為南京市第三個獲得BIM圖審資格證的項目。

在BIM報審中，會出現(xiàn)報錯條文，在本項目中BIM圖審報錯條文的解決方案如下:

4.1 主要報錯條文

初次審查意見書中建筑專業(yè)條文共19條，暖通專業(yè)共3條，給排水專業(yè)共8條，電氣專業(yè)共8條，具體涉及規(guī)范及構(gòu)件數(shù)量如表1所示。

表1 報錯條文統(tǒng)計表

各專業(yè)涉及違反條文最多的規(guī)范是《建筑涉及防火規(guī)范》，不符合條文數(shù)量最多，各專業(yè)共27小條，構(gòu)件數(shù)量共218個。

4.2 報錯構(gòu)件分析

初審意見以建筑專業(yè)為例，建筑專業(yè)違反條文有《防火規(guī)范》5.5.8條“公共建筑內(nèi)每個防火分區(qū)或一個防火分區(qū)的每個樓層，其安全出口的數(shù)量應(yīng)經(jīng)計算確定，且不應(yīng)少于2 個”。在BIM圖審系統(tǒng)中，針對安全出口的審查對應(yīng)模型構(gòu)件即門構(gòu)件有12個屬性，包括名稱、構(gòu)件ID、所屬樓層、高度、寬度、底高度、開啟方向、是否為外門、是否為疏散門、是否為安全出口、安全出口的凈寬度、是否為常開防火門、是否為消防電梯出口以及防火等級等具體可添加屬性。初審意見中有四個防火分區(qū)的安全出口設(shè)置數(shù)量不符合條文規(guī)定，通過核查建筑專業(yè)消防設(shè)計說明中各防火分區(qū)安全疏散設(shè)計圖紙與模型中面積區(qū)域、門構(gòu)件屬性的對應(yīng)情況，核查具有安全出口屬性的門構(gòu)件位置、樓層高度和歸屬的防火分區(qū)區(qū)域，消除可能違反規(guī)范條文的建?；?qū)傩藻e誤。

審查系統(tǒng)讀取構(gòu)件的信息有如下形式：

(1)類型名稱，如常開甲級防火門、組合式消火栓箱，建模過程中通過創(chuàng)建新的構(gòu)件類型并重命名填寫為符合審查要點的類型名稱完成賦值等；

(2)全局屬性，如是否為安全出口、欄桿是否有防攀爬措施，根據(jù)構(gòu)件實際情況和規(guī)范要求填寫完成賦值等；

(3)直接讀取，此類信息都是具有實際幾何屬性或者系統(tǒng)自帶屬性的字段值，如樓層id、構(gòu)件id、門寬度、疏散距離及房間面積等。其中建筑專業(yè)模型中房間功能、位置、防火分區(qū)邊界及樓層標高等信息作為機電專業(yè)中各類設(shè)備位置的依據(jù)，直接影響機電三個專業(yè)的審查結(jié)果。

審查條文中主要包含的構(gòu)件與數(shù)據(jù)類型的關(guān)系如表2所示。

對構(gòu)件字段類型與賦值方式分析能進一步排查規(guī)范報錯問題發(fā)生的原因，針對報錯原因?qū)δＰ妥飨鄳?yīng)的修改，例如，電氣照明設(shè)備的錯誤存在三種情況：①構(gòu)件名稱錯誤，需修改填寫的名稱； ②構(gòu)件位置錯誤，需調(diào)整構(gòu)件標高或偏移； ③樓層id錯誤，即構(gòu)件沒有與樓層綁定，需調(diào)整建筑專業(yè)模型。

表2 主要審查構(gòu)件信息統(tǒng)計表

4.3 問題解決情況

經(jīng)過各專業(yè)多輪核查修改，消除問題建筑專業(yè)14條，暖通專業(yè)1條，給排水專業(yè)6條，電氣專業(yè)6條。

仍存在部分條文錯誤問題，經(jīng)排查并非設(shè)計或模型錯誤，而在BIM圖審系統(tǒng)無法消除，分為三類：

(1)條文例外情況系統(tǒng)無法判別，例如不符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》5.3.1條“……建筑內(nèi)防火分區(qū)的面積小于等于3 000m2”，本案例項目屬于規(guī)范注明體育館大空間可突破情況，目前已通過消防專題專家論證咨詢會；

(2)判定規(guī)則不靈活無法識別，例如不符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》5.5.17-2條“樓梯間應(yīng)在首層直通室外，確有困難時，可在首層采用擴大的封閉樓梯間或防煙樓梯間前室”，BIM模型中首層樓梯間通往門廊后直通室外，門廊空間等同于擴大前室，不屬于違規(guī)情況，系統(tǒng)識別時由于未設(shè)置擴大前室而判定為不符合此條文要求；

(3)系統(tǒng)識別錯誤，例如不符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》8.3.3條“……建筑內(nèi)房間應(yīng)設(shè)置噴頭”，審查意見中缺少噴頭的房間有風(fēng)井、電梯井、設(shè)備管井等房間，無需設(shè)置噴頭，規(guī)則中未將此類房間排除在外。

5 結(jié)語

基于BIM的施工圖智能審查系統(tǒng)作為一種新型輔助審查工具，實現(xiàn)了施工圖審查方式從二維圖紙到三維模型的模式轉(zhuǎn)變，有效提高了施工圖合規(guī)性審查的效率。本文闡述了項目實施的技術(shù)流程，并對項目針對BIM審查的修改情況進行了分析，得到以下結(jié)論：

(1)南京市推廣BIM施工圖審查的政策指定了部分地區(qū)的部分項目，有利于當前條件下BIM技術(shù)在建設(shè)工程中循序漸進地推廣；

(2)BIM施工圖審查有效排查了建設(shè)項目提交的BIM模型違反部分規(guī)范條文的問題，并通過三維可視化呈現(xiàn)問題構(gòu)件位置和空間形態(tài)，可作為二維圖紙審查的輔助技術(shù)手段；

(3)當前版本的施工圖審查系統(tǒng)主要針對可量化的強制性條文，對于條文的判斷原則單一，需要審查專家人工復(fù)核，這與BIM圖審系統(tǒng)提高工作效率的初衷相悖，本項目所提問題已提交系統(tǒng)開發(fā)團隊，部分問題將在軟件后續(xù)升級版本中優(yōu)化；

(4)本案例中設(shè)計團隊采用平行設(shè)計模式和工作流程，因而可在短時間內(nèi)完成較為復(fù)雜項目的BIM模型同時配合施工圖二維圖紙同步修改上傳。

目前對于應(yīng)用南京市施工圖BIM智能審查系統(tǒng)的案例研究，尚缺乏實踐經(jīng)驗和數(shù)據(jù)分析，有待在進一步的應(yīng)用中不斷完善。