國產(chǎn)BIM工具在設(shè)計施工一體化中的應(yīng)用嘗試

摘" 要：近些年來，提升BIM應(yīng)用價值，倡導(dǎo)一模多用的呼聲在房屋工程行業(yè)中愈發(fā)明顯?？紤]國外BIM工具對于國內(nèi)房建設(shè)計項目應(yīng)用存在的局限性，該文采用國產(chǎn)BIM設(shè)計工具——廣聯(lián)達(dá)數(shù)維設(shè)計工具以及施工應(yīng)用工具BIMMAKE，分析國產(chǎn)BIM設(shè)計工具在施工圖設(shè)計及施工深化應(yīng)用中的價值?？梢钥闯?，數(shù)維設(shè)計工具能夠滿足國內(nèi)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的施工圖設(shè)計需要，而且土建設(shè)計數(shù)據(jù)可以直接對接BIMMAKE工具，來進(jìn)行施工階段砌體深化設(shè)計、木模板深化設(shè)計等應(yīng)用，滿足設(shè)計成果與施工應(yīng)用一體化的要求，提升項目的盈余率。

關(guān)鍵詞：國產(chǎn)BIM設(shè)計工具;設(shè)計-施工一體化;建筑信息模型;BIM技術(shù);數(shù)維設(shè)計

中圖分類號：TU17" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）26-0172-05

Abstract： In recent years， the voice of promoting the application value of BIM and advocating multi-purpose of one module has become more and more obvious in the housing engineering industry. Considering the limitations of foreign BIM tools in the application of domestic housing design projects， this paper uses domestic BIM design tools-Guanglianda digital design tools and construction application tools BIMMAKE， to analyze the value of domestic BIM design tools in construction drawing design and construction deepening application. It can be seen that the multi-dimensional design tools can meet the construction drawing design needs of domestic cast-in-place structures， and the civil design data can be directly docked with BIMMAKE tools to carry out the application of masonry deepening design and wood formwork deepening design in the construction stage， which can meet the requirements of the integration of design results and construction application， and improve the surplus ratio of the project.

Keywords： domestic BIM design tools; design-construction integration; building information model; BIM technology; dimensional design

2016年，國務(wù)院以及國家住建部大力推廣工程總承包制，深化建設(shè)項目組織實施方式的改革[1]，2019年12月，國家住建部決定于2020年3月1日，正式實施《工程總承包管理辦法》，工程總承包的房建項目設(shè)計模式逐步發(fā)展壯大。在這樣的趨勢下，EPC的項目模式被廣泛地采用?？偝邪鼏挝恍枰谶@樣的模式下對建設(shè)項目的設(shè)計、采購、施工等要素進(jìn)行全面的管控，對于相關(guān)單位的綜合管理能力提出了極高的挑戰(zhàn)。

在EPC模式中，建設(shè)項目的各種風(fēng)險，包括項目控概、工期進(jìn)度、資金采購等風(fēng)險正逐步向總承包單位轉(zhuǎn)移[1]。因此，總承包單位需要利用多維手段，全面分析并化解各類潛在風(fēng)險，以確保項目能夠順利履約，并在合理范圍內(nèi)實現(xiàn)盈利。這對總承包單位的綜合管理和風(fēng)險應(yīng)對能力提出了更高的要求。

房建工程項目在施工階段的核心要素主要在于安全、質(zhì)量和進(jìn)度[1]。目前傳統(tǒng)的3D建模技術(shù)可以搭建建筑模型，然而模型表達(dá)還很單一，模型的應(yīng)用局限性較大[2]。另外，房建工程項目中依然面臨著材料規(guī)范性不足、專業(yè)協(xié)調(diào)性差以及安全措施不到位等問題，這將會導(dǎo)致項目施工過程中存在許多潛在隱患。利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)能夠更妥善地規(guī)避這些問題。BIM技術(shù)可以根據(jù)建筑信息和項目特點，建立更加全面且準(zhǔn)確的模型，并能夠?qū)崟r修改模型，為項目施工提供便利，進(jìn)一步提高施工管理水平[3]。

在設(shè)計工具層面，目前國內(nèi)主流的BIM三維設(shè)計軟件主要是國外的Revit、Tekla等產(chǎn)品，國產(chǎn)軟件在行業(yè)跨度及深度上存在一定距離;還有，BIM三維設(shè)計需要大量的設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計限定，國外的設(shè)計軟件平臺遵從的設(shè)計規(guī)范和國內(nèi)存在大量差異，選用適合國內(nèi)建筑設(shè)計產(chǎn)業(yè)的BIM三維設(shè)計軟件，滿足國內(nèi)的專業(yè)設(shè)計規(guī)范以及設(shè)計人員的設(shè)計習(xí)慣，是一項非常重要的工作路線的選擇。

本文選擇一個大型辦公樓設(shè)計項目中，選用國產(chǎn)設(shè)計工具完成設(shè)計任務(wù)，并推進(jìn)完成設(shè)計施工一體化應(yīng)用嘗試，包括砌體深化、木模板深化等。

1" 項目概況及工具介紹

1.1" 項目簡要介紹

本文討論的設(shè)計項目是一棟辦公樓，項目位置位于陜西省，屬于中國西北地區(qū)，項目占地面積5 000 m2，總建筑面積超過65 000 m2，總建筑高度49.65 m，地下共3層，地上12層，工程設(shè)計等級一級，耐火等級一級;整體設(shè)計內(nèi)容涵蓋建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通和幕墻等專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容。項目大致的效果圖如圖1所示。

1.2" 設(shè)計工具選用及說明

本文探討的是國產(chǎn)BIM設(shè)計工具在房建項目應(yīng)用領(lǐng)域中的價值，所以選用的都是國內(nèi)自主研發(fā)的工程設(shè)計軟件。本項目選用的設(shè)計工具是廣聯(lián)達(dá)科技股份有限公司自研的數(shù)維房建設(shè)計套件（以下簡稱“數(shù)維工具”）。軟件建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和構(gòu)件級云端協(xié)同機(jī)制，為建筑設(shè)計與咨詢企業(yè)提供全專業(yè)、全過程、全參與方的數(shù)字設(shè)計整體解決方案，為設(shè)計業(yè)務(wù)降本、提效、增值，構(gòu)建建筑設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)平臺和設(shè)計市場新生態(tài)，推動行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

首先，數(shù)維工具自身以數(shù)字驅(qū)動新設(shè)計作為產(chǎn)品理念，建立了統(tǒng)一的BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，做到模型構(gòu)件級別的協(xié)同和結(jié)構(gòu)化的專業(yè)設(shè)計規(guī)則;其次，充分利用網(wǎng)絡(luò)云端來做數(shù)據(jù)集成和團(tuán)隊協(xié)同，做成“云+端”的設(shè)計產(chǎn)品，實現(xiàn)多人實時協(xié)同和異地協(xié)同;最后，產(chǎn)品自身具有開放的三維建模功能，為BIM開發(fā)提供了輕量、簡單、高效的平臺，保障BIM應(yīng)用開發(fā)的靈活性。整體來說，這套設(shè)計產(chǎn)品旨在讓建筑設(shè)計團(tuán)隊可以“零成本”獲得BIM價值。

項目層面施工方面選用的工具是廣聯(lián)達(dá)BIMMAKE，它可以做到直接接收數(shù)維工具的設(shè)計格式實現(xiàn)一模多用以及對應(yīng)的系統(tǒng)性土建專業(yè)深化設(shè)計，通過精準(zhǔn)的工程量和模型信息提升項目的盈余率，滿足深化設(shè)計出圖、施工算量以及可視化交底指導(dǎo)等方面的應(yīng)用。實現(xiàn)施工應(yīng)用模型高效搭建并滿足多項成果應(yīng)用。他的4大核心功能是快速獲取模型、靈活構(gòu)件創(chuàng)建、施工BIM深化設(shè)計、多遠(yuǎn)數(shù)據(jù)接口。

2" 項目設(shè)計階段及施工階段的應(yīng)用點簡介

2.1" 應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)數(shù)維工具的項目設(shè)計流程

在現(xiàn)階段，數(shù)維工具主要用于施工圖模型的建立以及施工圖圖紙的繪制，最終成果模型也可以在云端進(jìn)行輕量化的展示。軟件使用的整體流程包括“協(xié)同設(shè)計中心完成項目初始化”—“設(shè)計工具建?！薄败浖晒麣w檔及交付”三大步驟，接下來我們將會分步進(jìn)行展示。本文主要討論的是設(shè)計與施工一體化的應(yīng)用討論，鑒于工具現(xiàn)有能力的問題，本文暫不討論機(jī)電專業(yè)的設(shè)計任務(wù)。

2.1.1" 在數(shù)維協(xié)同平臺上完成的項目初始化

軟件協(xié)同設(shè)計中心的項目初始化主要包括以下4步操作（圖2）。

登錄廣聯(lián)達(dá)數(shù)維協(xié)同設(shè)計平臺并登錄賬號，根據(jù)項目的單體配置來創(chuàng)建項目。

項目創(chuàng)建完成后，需要按流程逐步完善項目的具體設(shè)置信息。包括項目工作團(tuán)隊成員的定義，每個工作團(tuán)隊的工作單元的定義。

項目團(tuán)隊用來明確設(shè)計建模工作人員是誰，工作單元需要按照工作人員的工作任務(wù)將項目逐步劃分出來。

完成項目工作團(tuán)隊以及工作單元的定義，需要為項目安排足量的設(shè)計構(gòu)件以及通用的設(shè)計信息——標(biāo)高、軸網(wǎng)。正確設(shè)置這些條件，才可以保證同一個項目單體的設(shè)計信息的一致性。

其中，最為重要的是第2步，工作單元的劃分設(shè)置關(guān)乎到設(shè)計人員是否可以在設(shè)計工具端打開工作單元開始項目設(shè)計工作。當(dāng)項目管理人員完成以上步驟之后，建筑項目各專業(yè)設(shè)計人員才可以打開對應(yīng)專業(yè)的設(shè)計軟件工具端，登錄賬號開啟模型設(shè)計工作。

2.1.2" 利用設(shè)計工具開始三維模型設(shè)計工作

現(xiàn)階段，建筑軟件主要工作進(jìn)度從施工圖設(shè)計工作開始，在這個階段，初步設(shè)計結(jié)果已經(jīng)基本完成了。建筑師需要依照項目的施工圖精度開始后續(xù)設(shè)計任務(wù)，完成墻、柱、樓板、洞口、門、窗、樓梯和坡道等基礎(chǔ)建筑構(gòu)件的模型搭建工作。本項目為典型的辦公樓，相關(guān)建模任務(wù)更多的時間聚焦于首層平面、標(biāo)準(zhǔn)層平面、機(jī)房層平面以及屋頂平面的模型組成任務(wù)（圖3）。

結(jié)構(gòu)專業(yè)工具可以直接對接結(jié)構(gòu)計算工具盈建科的計算模型，將模型導(dǎo)入數(shù)維工具中完成結(jié)構(gòu)模型的初始搭建。數(shù)維結(jié)構(gòu)工具提供了便捷的施工圖初始化生成工具，用戶可以直接輸出結(jié)構(gòu)平面圖、墻柱平面圖、梁平法、板平法施工圖。配合配筋修改工具完成結(jié)構(gòu)專業(yè)的施工圖圖紙（圖4）。

2.1.3" 設(shè)計成果制作以及數(shù)據(jù)交付

數(shù)維協(xié)同設(shè)計平臺提供了項目交付模塊，交付模塊可以按照要求整合多專業(yè)的工作單元設(shè)計模型，整合完畢可下載為輕量化BIM模型，這個模型不僅可以用于后續(xù)從網(wǎng)頁端查看模型，也可以對接BIMMAKE，開展后續(xù)土建深化設(shè)計工作（圖5）。

設(shè)計交付需要在協(xié)同設(shè)計中心中用管理員賬號進(jìn)行操作，選擇結(jié)構(gòu)全專業(yè)模型，交付給某個設(shè)計師賬號。當(dāng)用施工BIM設(shè)計軟件打開交付的結(jié)構(gòu)模型時，登錄交付的設(shè)計師賬號，就可以從協(xié)同設(shè)計中心打開交付的結(jié)構(gòu)設(shè)計模型（圖6）。

2.2" 設(shè)計施工一體化應(yīng)用介紹

數(shù)維完成土建專業(yè)設(shè)計之后，可以在BIMMAKE端登錄賬號點選獲得施工模型，來推進(jìn)后續(xù)土建BIM施工應(yīng)用，無需進(jìn)行二次施工模型建模。本文主要探討基于BIMMAKE軟件進(jìn)行的一些施工層面的應(yīng)用。

首先介紹二次結(jié)構(gòu)域砌體深化設(shè)計。項目上技術(shù)工程師在做砌體深化設(shè)計時，需要出砌體排布圖，統(tǒng)計材料用量。但是手動畫圖、統(tǒng)計材料用量太麻煩，如果進(jìn)行了調(diào)整，還需要進(jìn)行大量的調(diào)整，給二次結(jié)構(gòu)與砌體排布帶來很大的困難。

在BIMMAKE中，可以直接設(shè)定排布規(guī)則，快速布置構(gòu)造柱，門窗過梁，腰梁深化設(shè)計，自動排布砌體，出圖出量出效果圖，輕量化模型，用于施工交底和質(zhì)量檢查（圖7）。

其次介紹鋼筋深化設(shè)計。鋼筋是主體結(jié)構(gòu)施工時重點內(nèi)容，在實際施工中經(jīng)常會遇到鋼筋過密、碰撞、復(fù)雜節(jié)點不清晰等問題，二維圖紙不易發(fā)現(xiàn)這些問題。如果使用三維建模軟件，由于鋼筋模型的數(shù)量往往較多，鋼筋三維模型的創(chuàng)建將耗費(fèi)大量的時間與精力。

在BIMMAKE中，支持?jǐn)?shù)維結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)快速創(chuàng)建鋼筋模型的目的。同時對于導(dǎo)入的鋼筋模型，進(jìn)行節(jié)點精細(xì)化調(diào)整，使其符合規(guī)范及施工要求，引注鋼筋做法，支持圖片或模型交底，詳細(xì)指導(dǎo)現(xiàn)場鋼筋的施工（圖8）。

最后介紹模板設(shè)計的應(yīng)用。BIMMAKE支持靈活設(shè)置木模材料、尺寸規(guī)格、拼模參數(shù)等，一鍵配模，自動生成相應(yīng)的設(shè)計方案，輸出施工圖表來指導(dǎo)下料和施工，包括模板排布方案圖、非標(biāo)模板加工圖、模板接觸面積統(tǒng)計表等施工設(shè)計成果（圖9）。

3" 結(jié)論

1）廣聯(lián)達(dá)數(shù)維設(shè)計工具可以滿足房建設(shè)計項目中各專業(yè)的施工圖模型設(shè)計工作，模型建模工作可以逐步替代Revit在施工圖設(shè)計階段的工作;針對數(shù)維工具可適配的項目，模型相關(guān)的施工圖出圖工作已經(jīng)滿足了設(shè)計院的審圖要求。

2）數(shù)維工具“云+端”的設(shè)計模式，讓設(shè)計人員不再嚴(yán)格限制工作地點，數(shù)字化的云端存儲給設(shè)計成果存檔提供了多一種可能，配合“公有云”或“私有云”的服務(wù)器存儲選擇，提高了設(shè)計成果的保密程度。

3）加快基于正向設(shè)計的BIM建模軟件的開發(fā)，讓設(shè)計師能夠從設(shè)計階段使用國產(chǎn)開發(fā)的軟件，對建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到引領(lǐng)作用。

4）設(shè)計施工一體化，讓房建設(shè)計項目的數(shù)字化應(yīng)用解決方案得到進(jìn)一步落實。面向建筑設(shè)計企業(yè)、融合最先進(jìn)的二三維數(shù)字技術(shù)，支持設(shè)計用戶實現(xiàn)從想法到表達(dá)、從協(xié)同到管理、以及施工一體聯(lián)動的多項產(chǎn)品與服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：王藝霖（1988-），男，碩士，工程師。研究方向為BIM技術(shù)在建筑設(shè)計行業(yè)中的應(yīng)用。