BIM技术在建筑设计中的应用探索

杨 佩 衡(上海联创建筑设计有限公司重庆分公司， 重庆 400000)

BIM技术在建筑设计中的应用探索

杨 佩 衡
(上海联创建筑设计有限公司重庆分公司， 重庆 400000)

近几年设计业飞速发展，设计工具也在飞速进步。BIM技术作为日渐成熟的新兴技术也将越来越重要。在具体工程中探索BIM的工作方式，比较各工作方式的优劣，从而对协同方式进行优化，确立用两种模式相结合的工作方式。明确各个专业用那种模式，以及BIM在工程中的优势与存在的问题，提出BIM将带来的设计的二次变革。

建筑信息模型(BIM)；建筑设计；给排水设计

在2004年左右，中国设计院接触到BIM概念，使中国设计业进入第二次技术变革。在十几年的发展中，特别近几年BIM技术在国家的大力推广下有了飞速发展。

20多年前，中国设计业的第一次技术变革是“甩图板”，利用先进的计算机绘图，代替早期的丁字尺，绘图板等绘图工具，在技术革新的历史面前这是必然选择。中国进入改革开放后，建筑业蓬勃发展，建设速度大大加快，同时又对工程质量提出更高的要求，原始的手工绘图方式在速度和精确度等方面都有所欠缺，电脑绘图在诸多方面都有优势，它的便捷性在短期内就代替了手工绘图。

现在BIM开启了第二次技术革命。BIM为三维模型，在理论上与二维出图的CAD比较有很大的优势，它以模型信息化，算量精确，减少工程碰撞等优点，迅速在设计理念上体现出很多优势。近几年电脑科技迅速发展，在硬件、软件等方面有长足进步，因此技术上有可行性的基础。回顾设计业高速发展的30年，加上国家对建筑业未来提出的高要求，BIM技术必将是未来的主要方向，必然会成为设计人员的必备技能。

1 建筑信息模型(BIM)简介

BIM为建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)，是全仿真的建筑模型，通俗说就是把设计的作品在电脑上建造一遍发现和解决问题。BIM是一个全周期的模型，从工程初期，方案阶段介入，可以顺延使用，贯穿整个工程周期的模型，此模型有诸多优点，具体体现在：(1) 三维渲染，宣传展示；(2) 快速算量，精度提升；(3) 精确计划，减少浪费；(4) 多算对比，有效管控；(5) 虚拟施工，有效协同；(6) 碰撞检查，减少返工；(7) 冲突调用，决策支持。

BIM中设备专业(给排水、电气、暖通)统称为MEP(建设工程中机电设备(Machine Electric Plumbing，MEP)安装工程)，MEP和建筑、结构支撑起模型的主要部分。

现在国内BIM使用中最有效率的是设备专业的管网综合，既解决车库等复杂管线地方的管网综合。

2 BIM工作模式与协同模式探索

国内BIM使用最多的是Revit软件作为基底软件，加上国内深化的插件来进行使用。上海联创建筑设计有限公司重庆分公司也采用Revit软件进行工作。

Revit软件与CAD相比在设计上，用时要比CAD多3倍以上，但是它的精细化特性也决定了BIM模型做出的设计后期服务的优势，返工少，变更少，算量精确等优点。

图1、图2是上海联创建筑设计有限公司重庆分公司在一个农业科研中心的设备模型展示。

图1 加载有结构和玻璃幕墙的实景模型

图2 管综全景展示

Revit软件有两种工作方式。链接模式和工作集模式。

链接模式：各个专业分别建立模型，再用链接模式套入中心模型，形成整个模型，但是此模型在中心模型中只可以进行运算和碰撞检测等，不可以直接修改模型，如果需要修改则需要返回各专业模型分别修改，在套入中心模型进行检验。此方法和现行的二维CAD理念一样，只是图纸从二维变成三维模型，增加了自主的碰撞检测，不需要像现在一样需要人工查找，减小了遗漏概率。但是此方法还是耗时太多，并没有多少实际价值。

工作集模式：Revit上工作集模式应该是BIM技术的最好工作方式，也是它产生之初的理念体现，它是所有专业都在同一模型下同时多人工作，全协同工作，使各个专业提资配合方便快捷，减少因配合浪费的时间(设计工作中，因各专业信息不畅，设计人员来回配合所需时间占据整个设计时间的30%左右)，模型可以随时修改、计算减少不必要的返图过程。但是现在电脑硬件受限制(完成工作集模式的电脑成本过高)，完成全专业工作集模式有较大的困难。

针对这两种工作方式的特点进行探索后，我们总结出采用两种模式相结合，建筑、结构独立建模，MEP用工作集建模，然后再用链接模式，接入中心文件。因为设备专业属于工程施工图阶段的后期专业，从接入顺序来说，设备专业是在建筑、结构大体确定后，进行设计的。而且设备专业中因净高控制，所有管线都要控制标高，因此设备专业用工作集方式可以在设计过程中减少碰撞，提高设计精度。

3 给排水在BIM中的应用

给排水作为设备专业的重要分支，在配合上和电气、暖通专业紧密相连，BIM技术应用价值体现在工作集模式下的设备配合。

从作者工作经验来说，BIM在理念和直观性上有不可比拟的优势，在传统设计中图纸是二维平面的，所以在各专业配合和工程的实际建筑过程中，各专业的技术人员需要从平面还原立体，虽然国家有出图标准，但是在某些细节的处理上，还是会因为个人理解不同出现偏差。BIM是全仿真模型，“所见即真实”，具有真实性，可以在理论上消除施工偏差，在中心文件下，具有实时性，保证信息传递准确与完整，简单的来说就是MEP在一个模型下建模工作，可以实时看见其他专业的设备和管线，从而可以对本专业的设计进行实时修改。而且可以看见真实模型对净空的控制等也非常有利，Revit提供碰撞检测，理论上可以完全消除管线打架等问题。具体如图3所示。

图3 一楼楼顶管综

既然是全仿真模型，就不单单是模型直观可看这样简单，因为可看模型在很早之前的SU软件等就可以实现了。BIM的优势体现在全真信息加载上，它的模型上可以加载真实的所以信息，可以贯穿建筑的整个生命周期。单说给排水设计，因为加载所有信息在设计中任何计算都可以通过电脑来完成。在二维设计中，提资和各专业配合是拖延进度的主要原因，BIM中所有的信息都会在模型中汇总，跨专业可以直接读取，而且在一个专业修改参数后，模型可以实时更新，简化协同，加强配合效率，提高了设计人员的工作效率，对设计工作带来质的飞跃。

BIM还有一个和二维截然不同的地方，二维出图是以建筑为基础，以楼层划分的。BIM中采用了系统(给水、排水、消防等)和楼层相结合的划分方式。每个系统每层独立成图，而且可以调整视口深度，在穿越楼板等方面表达的更为清楚直观(见图4)。

图4 卫生间洁具管线图

BIM还有一个优势就是精细化的体现，在形成的模型中管线连接构件可以清晰体现，不会出现在图纸可以体现，现场无法安装的现象。

在模型中P型存水弯，顺水三通、四通都可以清晰表现，这样可以使建设单位精准计算材料用量，精准下料，避免浪费。

4 BIM中族的理解

族是构成Revit项目的基本元素。Revit中族有两种形式，系统族和可载入族，系统族是在Revit中已经预先定义和存在的基本族库，比如说墙体，楼板，楼梯等。可载入族是由用户自己定义创建，独立保存。族这个概念理解复杂，在此不做详细讨论。但是族通俗的说就类似积木块，模板类似沙盘，BIM就是拼积木，在沙盘上把积木组装起来就可以了。

这样看似简单，但是真正制约BIM发展的几大关键难点中，族库不健全是一个关键点，因为现在“积木块”不够用，或者没有。设计师要对接厂家，建详细的三维族，耗时耗力，而且没有多少经济价值。所以说现在的BIM只能看不能实用，和此不无关系。

5 BIM应用中存在的问题

BIM技术在实际中用很多软件可以使用，在国内使用的主力为Revit。在以此为基础的情况下，BIM在给排水设计的时候还是存在一些问题和困难：

(1) BIM在国家和行业层面没有形成规范和标准，在设计深度和出图管理上，没有明确，让设计者无从把握。而且软件引入中国后才开始根据国情进行深化，现阶段深化程度还是不够，在出图等实质性阶段存在技术难点，所以还无法进行直接的设计出图。

(2) BIM是全仿真模型，数据参数化。但是因为数据太过庞大，在模型体量稍大或者MEP复杂点的情况下，对电脑要求过高。BIM是全周期的，在现在的电脑科技下，BIM对数据的加载应符合时代，分阶段加载，国内针对Revit这个外国软件，应作出符合我国国情的深化改动。

(3) 就本专业而言，在进行给排水计算(管道计算，系统计算等)时，要建立管道与器具的逻辑连接和物理连接，有时连接上有点小问题，就造成无法计算。而且国内的计算公式、现行规范和软件有时也有一定出入，并不符合国内设计要求，国内无法进行设计计算这将从根本上无法推动(见图5)。只能进行翻模设计。图5为污水管和通气管相连时，会造成无法计算，因为外国规范和计算方法和我国有所差异。软件无法完全“接地气”使设计人员要进行大量计算，有违初衷。

图5 污水管和通气管相连构件

最后，设计族库的不完善，缺少中国使用的构件，数据在各软件中接口不统一，生成的图纸不符合出图标准，需要二次深化等问题。

6 结 语

瑕不掩珍，虽然国内使用BIM存在有诸多问题，但是在上海等城市，已经出台BIM的地方标准，国家也已定在2020年在重大项目上强推BIM。相信在国家建筑行业信息化进程加快的步伐下，BIM代表未来工作方向的工具会不断完善、普及，大大提高我国设计从业人员水平。

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Application of BIM Technology in Architectural Design

YANG Peiheng

(ShanghaiUnitedDesignGroupIncCo.,Ltd.ChongqingBranch,Chongqing400000,China)

Recently both design technologies and tools have been developing rapidly. BIM (Building Information Modeling) technology as a mature emerging technologies is becoming more and more important. Adopting BIM in practical engineering and explore the different ways of BIM to optimize the design process is an important issue. This paper determined which mode will be adopted by each specialty, and the advantages and problems of BIM in construction and proposed the huge change bring by the BIM technology to the architectural design with a special focus on the design of water supply and drainage system.

Building Information Modeling(BIM); architectural design; design of water supply and drainage system

10.3969/j.issn.1672-1144.2016.06.045

2016-04-24

杨佩衡(1991—)，男，陕西武功人，助理工程师，主要从事建筑给排水设计工作。E-mail: 635503571@qq.com

TU204

A

1672—1144(2016)06—0235—04