張初倍

（中國中元國際工程有限公司，北京 100089）

1 引言

自改革開放以來，伴隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的大規(guī)模進行，建筑行業(yè)也得到快速發(fā)展。建筑行業(yè)對國計民生關(guān)系重大，我國建筑行業(yè)目前正處在由勞動密集型、粗放型向精細化、信息化轉(zhuǎn)變時期。這種轉(zhuǎn)變，需要有建筑行業(yè)數(shù)字信息技術(shù)進行驅(qū)動及革新。其核心技術(shù)便是BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）。近年來，政府對BIM 技術(shù)越來越重視，出臺了一系列鼓勵性政策和規(guī)范標準。但目前，BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)設(shè)計階段的項目普及率并不高。

2 BIM 技術(shù)主要特點

BIM 技術(shù)作為建筑行業(yè)數(shù)字信息化的革新技術(shù)之一，在設(shè)計階段，較CAD 制圖具有明顯優(yōu)點。

1）可視性：BIM 技術(shù)具有三維可視性。傳統(tǒng)設(shè)計制圖習慣多為用CAD 建立的二維線條、圖塊及文字標注信息，來表達平面與剖面相對位置關(guān)系；而BIM 技術(shù)則直接生成三維模型，可以在模型中以任意角度觀察模型，從而更易暴露出設(shè)計中的錯漏碰缺。同時，立體化的展示，可對施工單位進行可視化交底，提高了施工方的讀圖效率，減少理解錯誤與施工返工。

2）協(xié)調(diào)性：BIM 技術(shù)通過鏈接或者工作集形式，可實現(xiàn)模型的實時協(xié)調(diào)性。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，實時查閱，共享信息，專業(yè)間的協(xié)作會更為順利流暢。

3）模擬性：可實現(xiàn)消防疏散模擬、建筑風環(huán)境模擬、施工工序與工藝模擬等。使得設(shè)計方案更加合理；施工技術(shù)、安全及質(zhì)量得到有效保障。

4）信息集成化：模型中的基本單元構(gòu)件（族）可掛接多種參數(shù)信息。保證了項目模型在設(shè)計、施工及運維階段交接環(huán)節(jié)信息的連續(xù)性、一致性和準確性。

此外，模型可出圖，可實現(xiàn)與傳統(tǒng)CAD 制圖標準圖例的一致性，滿足曬藍圖及施工要求。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨的問題

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在設(shè)計單位中，BIM 技術(shù)應(yīng)用過程主要有“翻?！焙汀罢蛟O(shè)計”兩種形式[1，2]。其中，根據(jù)已完成的二維CAD 圖紙建立BIM 模型，稱之為“翻?！?。BIM“正向設(shè)計”是相對于“翻模”而言的。BIM 正向設(shè)計直接通過三維設(shè)計軟件（如Revit 軟件）建立BIM 模型并出圖，其不依賴于二維設(shè)計圖紙。前者需要二維設(shè)計團隊和BIM 建模團隊，后者僅是一個BIM 設(shè)計團隊?！胺！苯⒌哪Ｐ团c其設(shè)計圖紙沒有聯(lián)動性，兩者獨立存在。在設(shè)計、施工階段，由于多方審圖意見或房間功能需求變動，難免會對設(shè)計圖紙進行修改調(diào)整?！胺！钡男薷男柙趥鹘y(tǒng)二維設(shè)計圖紙修改完成的基礎(chǔ)上進行，具有一定的滯后性。而通過正向設(shè)計建立的模型，由于模型本身含有二維出圖信息，模型修改和圖紙修改同步進行，較前者具有一定的時效性，避免了一些重復性的勞動。

3.2 面臨問題

3.2.1 設(shè)計計算環(huán)節(jié)

暖通在設(shè)計過程中，有冷熱負荷計算、水力平衡計算、風平衡計算等要求?，F(xiàn)某些Revit 二次開發(fā)插件已實現(xiàn)部分計算功能，但實際應(yīng)用中，仍有些待改善之處。比如，風管繪制過程中，傳統(tǒng)天正或鴻業(yè)在CAD 平臺繪制風管時，會讓風管本身帶有風量、風速、壓損等屬性信息，以方便對風管尺寸進行選擇、風平衡計算及后期修改。而用Revit 繪制風管時，雖然插件可提供這幾項參數(shù)的計算，但并未讓該屬性信息附著于管道系統(tǒng)族上，即風管本身未體現(xiàn)該參數(shù)信息，這對以后的設(shè)計優(yōu)化或修改造成了不便。又如，對于單體建筑的冷熱負荷計算。傳統(tǒng)方式是利用插件，由暖通設(shè)計師創(chuàng)建計算模型，進行冷熱負荷計算、導出計算書。其中，計算模型中的墻、窗、樓板等圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)等參數(shù)由建筑專業(yè)提供，然后由暖通專業(yè)設(shè)計師錄入計算模型。而利用BIM 模型進行負荷計算時（插件利用Revit 建立的模型可直接進行冷熱負荷計算并導出計算書），建筑模型是由建筑專業(yè)設(shè)計師創(chuàng)建，其圍護結(jié)構(gòu)參數(shù)、房間空間范圍等亦由其錄入到建筑模型的族參數(shù)中。這便與傳統(tǒng)設(shè)計習慣存有較大沖突。模型計算參數(shù)改由建筑專業(yè)設(shè)計師錄入，成果卻需要暖通專業(yè)設(shè)計師對其負責，這種方式給建筑專業(yè)增加工作量的同時，冷熱負荷計算結(jié)果的準確性也難以保證。

3.2.2 提資環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的CAD 制圖，下游專業(yè)需要上游專業(yè)的提資平面圖或剖面圖，方能進行設(shè)計工作。為了在圖面中更凸顯本專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容以及圖面的美觀性，下游專業(yè)需要對提資視圖進行冗余信息刪減處理，如刪除建筑平面中詳圖索引符號、門窗尺寸定位等信息。建筑底圖的整理工作，一般都是下游專業(yè)各自整理自己的底圖。而采用BIM 出圖時，由于專業(yè)間的提資為模型文件，設(shè)計師沒有對非本專業(yè)模型的修改權(quán)限。這便對土建提資模型的格式與內(nèi)容要求更嚴了。比如，建筑模型中，需有便于機電專業(yè)出圖的提資平面視圖。該平面視圖內(nèi)應(yīng)顯示結(jié)構(gòu)柱與剪力墻，不顯示梁的信息。同時，結(jié)構(gòu)柱與剪力墻實體填充顯示，建筑輕墻非填充雙線顯示。在建筑模型中，這些提資平面的整理操作內(nèi)容，由于權(quán)限問題，需要由建筑專業(yè)設(shè)計師在提資前完成。利用BIM 正向設(shè)計，機電底圖的圖面處理操作，由下游專業(yè)轉(zhuǎn)移到上游提資專業(yè)處，這不同于傳統(tǒng)設(shè)計習慣，同時也增多了專業(yè)間的協(xié)作環(huán)節(jié)與時間。

3.2.3 出圖環(huán)節(jié)

BIM 可實現(xiàn)平面、立面、剖面和設(shè)計施工說明出圖。其優(yōu)勢在于立面、剖面出圖。在平面圖管線密集處，以任何位置和角度進行剖切，都可自動生成該處的剖面圖，這明顯減少了剖立面的制圖時間。而對于系統(tǒng)原理圖、軸測圖，利用傳統(tǒng)CAD方式出圖比較簡便，同時也利于后期修改。用Revit 出該類型圖紙，若三維模型與軸測圖有聯(lián)動性，則在圖面顯示上會有空間遮擋，影響圖面表達；若未聯(lián)動，僅用符號線或模型線創(chuàng)建原理圖，則該出圖方法較CAD 并不占優(yōu)勢。暖通專業(yè)利用BIM 技術(shù)進行正向設(shè)計的出圖率一般為80%～90%，系統(tǒng)原理圖紙仍需借助CAD 出圖。

3.2.4 審查與施工環(huán)節(jié)

圖紙審查，現(xiàn)在多數(shù)地區(qū)是在網(wǎng)上審查平臺上傳PDF 版的圖紙文件進行電子審查；項目施工，施工單位接受的正式圖紙仍是蓋設(shè)計單位出圖章的藍圖。現(xiàn)階段，圖紙審圖和項目施工的正式文件仍是二維平面圖紙，仍以二維圖紙形式體現(xiàn)，BIM 三維模型多為輔助文件、協(xié)助施工。在這種環(huán)境下應(yīng)用BIM 技術(shù)，造成BIM 模型需在滿足碰撞檢查凈高分析、風環(huán)境模擬、施工工序模擬等要求下，仍要滿足二維平面圖紙的表達。這便要求族庫的二維表達樣式與傳統(tǒng)的CAD 制圖標準圖例一致。如果前期族庫或樣板文件準備不完善，會嚴重影響設(shè)計效率與項目進度。

3.2.5 其他方面

由于BIM 模型具有信息集成化特點，模型的基本單元——族，可以錄入一些參數(shù)信息，從而使得模型在成本算量和運維方面得到很好的應(yīng)用。為保證成本算量的準確性和便捷性，則對模型的細致程度要求高了。比如，管道的保溫材質(zhì)及厚度，傳統(tǒng)設(shè)計方式是在設(shè)計與施工說明上注明什么管道系統(tǒng)采用什么保溫材料，多大管徑用多厚的保溫材料。但應(yīng)用BIM 正向設(shè)計，保溫材料可以直接在模型中建立，通過統(tǒng)計模型中的不同保溫材質(zhì)的量，從而直接計算出管道的保溫成本。再如，傳統(tǒng)設(shè)計過程中，會有設(shè)備的接管大樣圖，如散熱器、地暖分（集）水器、風機盤管或組合式空調(diào)機組接管大樣圖。傳統(tǒng)設(shè)計方式是在大平面圖中僅表示設(shè)備位置，具體的接管管徑、閥門類型和數(shù)量以大樣圖為準。但應(yīng)用BIM 正向設(shè)計，如果成本算量對這些有要求，則需在模型中全部建立準確的閥門閥件。這雖然減少了成本部門的工作量，但增加了設(shè)計師的工作量，使本屬于成本部門的部分工作前置到設(shè)計階段。同時，交付給客戶的模型會根據(jù)不同客戶的使用需求，進行不同的定制，如BIM 模型構(gòu)件信息錄入與掛接，這都方便了后期的成本算量與運維。

4 改進建議

1）利用Revit 建立模型，需要豐富的產(chǎn)品庫（族庫）和樣板文件。應(yīng)重視產(chǎn)品庫的更新與維護。各設(shè)計團隊，隨著應(yīng)用BIM 正向設(shè)計項目的日益增多，產(chǎn)品庫會越來越豐富與完善，模型創(chuàng)建的前期準備工作便愈加簡單。

2）有些項目設(shè)計周期短、工期緊、圖紙量大、系統(tǒng)多。項目在設(shè)計和施工中又難免有方案修改、錯誤變更之處。針對短期內(nèi)便要出設(shè)計成果的情況，應(yīng)投入足夠的人力物力，以滿足項目需求。同時，也應(yīng)加強BIM 設(shè)計師的專業(yè)技能培訓，建立完善的BIM 人才體系。

3）仍需要軟件開發(fā)商對Revit 的二次插件進行更新維護，改善其在設(shè)計方面的功能，提高設(shè)計效率，以及擴展BIM 應(yīng)用軟件或功能模塊，如能耗分析軟件、運行維護軟件等，以便給業(yè)主帶來更多的經(jīng)濟價值。

4）現(xiàn)階段的審圖機制是針對傳統(tǒng)二維設(shè)計出圖制定的。為滿足審查需求，模型在出圖模式中需與CAD 制圖標準圖例一致。應(yīng)用二維時代制定的制度審核三維或多維時代的產(chǎn)物，必然會限制其前進的步伐，但仍阻擋不了其成為未來行業(yè)主流方向的發(fā)展趨勢。針對BIM 正向設(shè)計的智能化審核與交付體制改善，有待進一步研討。

5 結(jié)語

通過結(jié)合近幾年的BIM 工程項目，從暖通專業(yè)的設(shè)計計算環(huán)節(jié)、提資環(huán)節(jié)、出圖環(huán)節(jié)、審查和施工環(huán)節(jié)，分析了普及BIM 正向設(shè)計的困難所在。相較于傳統(tǒng)CAD 設(shè)計制圖模式，BIM 正向設(shè)計在制圖深度和精度上存有很大差異，這大大增加了設(shè)計師的工作量。面對諸多應(yīng)用BIM 技術(shù)過程中暴露的問題，提升設(shè)計效率是促進其發(fā)展的第一要務(wù)。目前，建筑行業(yè)的數(shù)字化、信息化發(fā)展水平以及普及率還比較低，提升空間還很高，BIM 技術(shù)的應(yīng)用潛力還很大，還有待發(fā)揮其真正的價值所在。