楊翔昆 朱 蓉

（江南大學 江蘇無錫 214122）

1 建筑信息模型及其相關軟件

1.1 建筑信息模型（BIM）

近幾年來，BIM技術在國家政策的推行下，已經(jīng)在建筑行業(yè)中得到了快速的發(fā)展。一方面BIM技術是信息技術在建筑工程中的直接應用，設計人員和工程技術人員能根據(jù)各種建筑信息對問題做出更為準確的判斷，并為協(xié)同工作提供堅實的基礎；另一方面，它又是一種應用于設計、建造、管理的信息化方法，這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個過程中顯著提高效率和大量減少風險。建筑信息模型的全面應用，將為建筑業(yè)界的科技進步產(chǎn)生巨大的影響，大大提高建筑工程的集成化和信息化程度。

1.2 軟件類型及應用概況

現(xiàn)階段基于建筑信息模型的應用軟件有很多，國內(nèi)主要應用的BIM核心建模軟件有以下四類：

（1）REVIT系列，Revit是集3D建模、方案和施工圖于一體的三維建筑設計軟件，操作上相對便捷，借助AutoCAD在國內(nèi)的普及和長久以來形成的工作習慣，在民用建筑市場得到了廣泛的認可和應用。但在復雜建模及參數(shù)化建模方面仍存在較大的問題，且由于國內(nèi)建筑標準規(guī)范與國際標準的不同，在結(jié)構(gòu)、算量及導出施工圖方面還難以深入應用。全面應用還需要一個更深入的本土化過程

（2）Bentley系列，Bentley產(chǎn)品是最早進入中國市場的BIM建模軟件，但應用面存在局限性，現(xiàn)階段主要應用于工廠設計（石油、化工、電力、醫(yī)藥等）和基礎設施（道路、橋梁、市政、水利等）領域。

（3）ArchiCAD系列，歐洲應用較廣的三維建筑設計軟件，集3D建模展示、方案和施工圖于一體，但由于對中國標準規(guī)范的支持問題以及由于其專業(yè)配套僅限于建筑專業(yè)，與國內(nèi)多專業(yè)一體的設計院體制不匹配，在結(jié)構(gòu)、專業(yè)計算和施工圖方面還難以應用起來。

（4）CATIA系列，起源于飛機設計等機械設計行業(yè)，在航空、航天、汽車等領域具有接近壟斷的地位，為進入建筑市場也專門推出了V6版本，增加了土木工程包，且自身能夠?qū)崿F(xiàn)模型與預制件生產(chǎn)廠之間信息的關聯(lián)與匹配。使得其在裝配式建筑領域的發(fā)展更具有競爭優(yōu)勢，強大的曲面建模能力也使其成為現(xiàn)階段最強大的三維設計軟件，能夠應用于最復雜、最異型的三維建筑設計，但操作難度較大，往往需要較長的學習與適應過程。

2 設計深化中BIM技術的應用點

2.1 多專業(yè)可視化協(xié)同設計

BIM技術能夠為可視化、協(xié)同設計提供底層支撐。通過組建全專業(yè)BIM設計團隊，建立相應項目的中心文件，各專業(yè)的設計人員在自己建立的專屬工作集內(nèi)開展設計，完成后進行各專業(yè)模型的合并，檢測碰撞并進行設計優(yōu)化。利用BIM技術，搭建具備唯一性的建筑、結(jié)構(gòu)、機電等全專業(yè)三維建筑信息模型，各專業(yè)設計成果完全可視化并且各專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)部設計能夠?qū)崟r共享三維模型數(shù)據(jù)，無需過多的人為干預，即可達到協(xié)同設計的需求。

2.2 優(yōu)化設計

在設計深化階段，碰撞檢測是BIM應用的一個重要應用點。不僅是在這一階段，在實際建設階段也有十分重要的指導作用。傳統(tǒng)的交付物通常包含二維的施工圖紙和一些輕量的3D模型，一方面這種交付方式無法進行碰撞檢測；另一方面二維的施工圖缺乏直觀性，這也是造成二維施工圖經(jīng)常出現(xiàn)一些紕漏的一個重要原因；此外，傳統(tǒng)的設計階段的三維模型交付是一些用sketchup、3Dmax等繪制出來的，這些模型往往是為了推敲方案和出效果圖而建立的，由于這些軟件的開發(fā)就是為了配合方案的使用的，繪制出來的3D模型也往往缺乏精確性，也沒有相應的功能模塊，所以無法用來進行碰撞檢測。而在BIM軟件中，BIM人員基于施工圖模型內(nèi)的所有內(nèi)容進行碰撞檢測，通過直觀的三維方式發(fā)現(xiàn)圖紙中的錯漏碰缺與專業(yè)間的沖突，便于各專業(yè)設計人員之間的溝通和沖突問題的整改。

深化設計階段的另一個重要應用點是空間凈高的優(yōu)化。空間凈高的分析工作是在主設計人員出好各版施工圖的同時BIM人員利用BIM技術，根據(jù)建筑空間的基本使用凈高要求以及業(yè)主對項目特定使用空間的凈高要求，對施工圖進行復核檢測。通過復核檢測，對施工圖中不滿足凈高要求的部位，提出影響專業(yè)或不合理情況的說明，最終提交各專業(yè)進行整改。

2.3 仿真模擬

BIM在漫游仿真方面的優(yōu)勢在于與工程仿真軟件以及虛擬現(xiàn)實技術（VR）的可集成性，建筑的深化設計階段的仿真重點在于模擬真實的施工過程，以便于減少實際施工時可能出現(xiàn)的問題，再者設計的深化階段是多專業(yè)協(xié)同工作的一個階段，在這一階段當各專業(yè)的模型在整合和碰撞檢測的過程中，VR技術可以更好的將BIM模擬碰撞檢測等應用的具體操作可視化，實現(xiàn)BIM可視化的升華體驗，并且使不同專業(yè)的設計集中到一個協(xié)同顯示與設計平臺，使設計師和甲方都可以更明晰地看到問題所在。此外，用戶可以身臨其境地在建筑中任意漫游，感受具體的空間尺度，獲取如材料與特性等基于BIM的數(shù)據(jù)信息，對任何不滿意的地方進行標注，隨即進行反饋，指導進一步的修改，大大的便利的設計方與甲方之間的溝通效率。

3 BIM技術在設計深化階段應用實例

項目背景：本項目的設計內(nèi)容為無錫濱江學院建筑設計一期二標段建筑設計，包括院系教學樓 D1、D2、D3、D4、D5、D7，會堂 F、行政樓 E、研發(fā)樓G，共計總建筑面積為82555.07m2，其中計容面積為72379.82m2，地下建筑面積10175.25m2。本次設計范圍為完成一期建設的二標段建筑單體包括建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、建筑電氣、采暖通風與空氣調(diào)節(jié)的BIM設計內(nèi)容。

3.1 建立模型

通過對建筑方案的復雜程度以及對模型深度的要求分析，本項目最終選取了Revit作為核心建模軟件。首先由建筑設計師創(chuàng)建工作集，并在自己的工作集內(nèi)將初步方案圖紙以DWG的文件格式導入至Revit建筑模塊中，根據(jù)圖紙進行建筑模型的創(chuàng)建。這些建筑構(gòu)件都有自己的參數(shù)，我們可以使用參數(shù)來精確調(diào)整和控制構(gòu)件的形狀、大小、材質(zhì)、構(gòu)造層等，只需要編輯一個數(shù)字即可，這是Revit和其他三維建模軟件的根本區(qū)別。

然后再由結(jié)構(gòu)工程師進入工作集，通過建筑師搭建的BIM平臺，用Revit的結(jié)構(gòu)模塊進行梁、柱、板、屋面及樓梯等相關結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置和完善。

最后在此基礎之上，由設備工程師將完成的建筑和結(jié)構(gòu)BIM采用鏈接的形式引入RevitMEP模塊中，根據(jù)設備的型號、外觀及各種參數(shù)，提供出完整的給排水、消防、電氣信息模型，管道平立剖面圖、材料統(tǒng)計表。

3.2 交叉碰撞檢測

本項目設計過程中，9棟建筑共計檢測出2000余處碰撞，通過梳理可以發(fā)現(xiàn)問題多集中在管線于管線間、管線與梁柱之間，究其原因是傳統(tǒng)二維管線綜合將各專業(yè)平面疊加，結(jié)合局部剖面圖來檢測的方式存在表達上的不足，在管線較多、空間較為復雜的情況下，難以進行準確的檢測，另外在二維圖紙中，管線是以線性的方式來表述的，極難把控因管線翻高而造成的避讓空間預留問題。而利用BIM技術可以通過計算機實時檢測管線碰撞，精確度也高。機電專業(yè)人員用REVIT MEP自帶的碰撞檢測功能自行查錯并實時調(diào)整，保證專業(yè)內(nèi)部無碰撞。各專業(yè)初步建模完成后，再利用Navisoworks軟件進行專業(yè)間的碰撞檢測，依據(jù)生成的報告進行優(yōu)化設計，并通過反復的調(diào)整檢測來確保所有硬碰撞問題的解決。

3.3 室內(nèi)凈高優(yōu)化

本項目應用BIM技術進行2.9m的凈高控制要求。首先，通過建立一個標高檢查過濾器，依據(jù)要求設置好相應管線的最低標高要求，設置過濾器所顯示的顏色，應用過濾器后低于設置標高的管線即會通過相應的顏色顯示出來；然后，建立一個天花板平面，按要求設置好天花板標高，通過碰撞檢測功能檢測天花板跟相關機電管線之間的碰撞結(jié)果，即可查找到不滿足凈高要求的位置；再者對于一些較難抉擇修改的地方，組織各專業(yè)負責人共同商定解決方案。通過這些環(huán)節(jié)，大量的節(jié)省了人工排查的時間，提高了綜合排布的效率。

3.4 虛擬漫游

在最終的成果展示階段，本項目嘗試著將BIM技術與VR（虛擬現(xiàn)實）技術相結(jié)合，關于虛擬漫游，除了Revit自身的漫游功能外，還可以使用與之相兼容的Navisoworks或是Fuzor等相關軟件。由于本項目的展示重點在于漫游的視覺效果，因此最終選擇了Fuzor作為漫游展示平臺，此外還配套使用了虛擬現(xiàn)實的頭盔以及手柄，給予了體驗者身歷其境的沉浸式漫游瀏覽。無論是在展示階段，還是在各專業(yè)的溝通和協(xié)同工作中，其三維空間的直觀性以及屬性信息的可查詢都顯示出了BIM技術的優(yōu)勢。

4 總結(jié)與展望

BIM的發(fā)展帶來的是建筑行業(yè)的技術革新，為我國建筑信息化的發(fā)展提供了不可或缺的技術支撐。并通過不斷的創(chuàng)新發(fā)展，技術越來越成熟，BIM能夠大力提升當代建筑設計施工的總體水平，確保設計施工的質(zhì)量，在實際工程項目中有重大的應用意義。但在使用操作的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)Revit軟件在建筑規(guī)范標準、算量等等方面尚存在不盡人意之處。但相信這些不足將會在BIM的推廣應用中，逐步得到解決。因此，BIM工程師要不斷總結(jié)經(jīng)驗，在原有的基礎上，不斷完善相關的不足之處，推進BIM技術使其在我國的建筑領域得到更廣泛的應用。

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