基于BIM的室内设计方法及其应用研究

范良宜 广州高新工程顾问有限公司副总裁、总工程师，设计研究院院长

基于BIM的室内设计方法及其应用研究

范良宜 广州高新工程顾问有限公司副总裁、总工程师，设计研究院院长

为改变传统的室内设计表达方式，推进室内设计的数字化进程，提升室内空间的设计水平，应用“二阶段综合建模法”，构建了室内设计BIM模型，确定了BIM技术的应用流程，实现了室内设计从二维到三维设计模式的转变，建立了实时的三维可视化设计过程，创建了参数化设计和协同设计的新方法，为室内设计提供了良好的信息集成及信息共享平台和有效的BIM技术应用路径。通过应用实例分析表明：基于BIM的室内设计方法在室内设计中的应用，对BIM技术在同类项目的应用具有一定的指导和借鉴意义。

BIM技术；室内设计方法；应用流程

引言

随着BIM概念的产生和发展，室内设计领域BIM技术的应用日益得到重视。根据CNKI近五年关键词分别为“室内设计”和“BIM”的国内研究论文数量的不完全统计：2012年—2016年“室内设计”文献的累计发文量为9507篇，“BIM”文献的累计发文量为5771篇，这从一个侧面反映了学术界对“室内设计”和“BIM”的高度关注。然而，在CNKI数据库中，搜索2012年—2016年“室内设计”和“BIM”两个共有关键词的文献则十分有限，仅为23篇，这也从另一方面反映了BIM技术在室内设计中的应用研究现状。

我国对于BIM研究较早且形成比较系统的研究是从2006年开始的[1]，到2011年对BIM的研究逐渐成为了一个热门的话题。2013年，蔡静等[2]从三维建模，虚拟现实展示，碰撞检测和材料统计等方面，研究了BIM技术在室内装修中的应用。2014年，陶茹等[3]从BIM对原有工作方式的改变出发，总结了室内设计中BIM技术的13个方面的应用。罗兰等[4]对具体项目的Revit模型的方案设计，深化设计以及施工全过程的应用进行了研究。董强等[5]从模型深度，各阶段应用，图纸表达与修改，设计协同5个方面，提出了室内设计中BIM技术应用的要点。2015年，刘晓光[6]从场地分析，建筑策划，方案论证，可视化设计，协同设计，性能分析6个方面探讨了BIM技术在建筑设计中的主要应用问题。杨卜一[7]对BIM技术在住宅建筑设计不同阶段的实施模式进行了研究。李霁[8]从BIM的技术特点出发，研究了环境艺术设计中BIM技术的应用，为环境艺术在三维设计与协同设计上提供了决策的合理性与科学性。高兴华等[9]从企业级，项目级等方面总结了BIM的协同设计方法及流程，同时探讨了实施过程中存在的障碍及解决办法,并对其应用前景进行了展望。上述应用研究，为本文提供了重要的理论支持。

1 室内设计BIM模型的构建

1.1 室内设计BIM模型的基本概念

1.1.1 模型的内涵

室内设计BIM模型是在建筑，结构以及机电管线等BIM模型的基础之上，由各种与室内设计相关的资源信息库构成，具有辅助设计、协同设计、可视化设计、参数化设计等功能，贯穿于方案设计，深化设计等室内各专业设计阶段，并可以进行效果图、方案图、施工图等图纸输出，施工管理，装饰构件的生产加工等的三维可视化信息模型。

室内设计BIM模型反映了室内设计过程的概况，是对室内空间的形态、构成、材料、建筑构件的制造，施工和管理等信息的抽象理解和表达。

因此，室内设计BIM模型包含：空间几何模型和设计数据信息两个相关的维度。空间几何模型反应的是室内空间的关系、形态、构成等内容，是设计数据信息的载体。设计数据模型反应的是与空间几何模型相关的非几何信息，包括技术要求，设计参数等。

1.1.2 模型体系与表达要素

从宏观上将室内空间的全生命周期划分为：设计阶段（方案设计、深化设计），工程施工阶段和运维管理阶段，按照所划分的阶段，可以分别建立相应的方案设计BIM模型、深化设计BIM模型、工程施工BIM模型和运维管理BIM模型，这些模型有机集成共同构成了项目的室内信息模型体系。本文主要研究设计阶段的方案设计BIM模型和深化设计BIM模型（总称：室内设计BIM模型）。

方案设计BIM模型。主要描述方案设计的参数，如空间关系，功能，构成等；描述空间的概念结构，如部分构件的构造关系，连接关系，实现方式等；体现空间设计和使用环境影响；描述所应用的设计手法，成本信息等内容。

深化设计BIM模型。用于表现室内设计的结果。包括空间的几何形态描述，文本信息描述，并建立两者之间的关联。它是室内设计BIM模型体系的核心模型，其主要任务是将对设计方案进行深化和验证，特别是对复杂空间的设计项目将起到重要的设计优化，方案对比等作用。

1.2 室内设计BIM模型的构建方法

1.2.1 构建原则

室内设计BIM模型的建构，采用“二阶段综合建模”的原则进行建模。即：对于大型项目或复杂项目分别按照方案设计和深化设计二阶段的各自精度要求构建室内设计BIM模型；对于小型项目或简单项目，可以将上述二阶段合并为一阶段进行综合建模。

1.2.2 构建方法

室内设计BIM模型的“二阶段综合建模法”，即：首先，构建方案设计BIM模型，在方案设计BIM模型的基础上，再根据项目业主要求和项目设计表达的需要，进行设计方案的细化，形成深化设计BIM模型。上述二阶段各自模型精度的控制，通过分别载入方案设计阶段或深化设计阶段的室内设计“族”库来完成不同精度的控制。当采取二阶段合并为一阶段综合建模时，应根据室内设计表达的需求，灵活采取不同阶段的“族”库来进行模型精度的控制。

方案设计BIM模型构建。在方案设计阶段，设计信息是以几何信息为主，对于几何信息的详细程度要求比较低，设计主要是对空间形体和空间关系的表达，同时，由于方案设计阶段存在较多的不确定性因素，BIM模型变动性也比较大，因此，对这一阶段的BIM模型可采用较简单的“族”进行方案设计BIM模型的构建，即模型以几何形体为主，不包含非几何信息，侧重对模糊性的部分进行意向性的表达，以能表达清楚项目设计方案的空间元素相互之间的关系为重点，便于室内设计方案的决策和优化，满足室内方案设计的模糊性和不确定性的设计表达，并为后续的深化设计提供一定的基础。

深化设计BIM模型构建。从方案设计到深化设计再到工程施工以及后期的运维管理，每个阶段都会产生许多信息，这些信息有的是继承了上一个阶段的信息内容，有的是在本阶段新产生的信息，无论信息的来源是什么，室内设计BIM模型的构建，都是按照模型从浅到深、从粗到细、从简单信息到复杂信息、从几何信息到非几何信息、从局部信息到整体信息的逐步深化完善的过程。

室内设计BIM模型的深化主要从两个方面进行。一是对从方案设计阶段传递下来的BIM模型进行设计深化，这一过程体现了设计信息的继承。由于在深化设计阶段，方案设计阶段的模型已经不能满足深化设计的要求，需要对方案设计BIM模型的几何外形的细节完善和通过相应非几何信息的添加以及关联完成非几何信息的设计细化等。二是在深化设计阶段新产生的设计信息的添加和完善。由于在方案设计阶段，不能对设计所有的信息都进行描述，因此，在深化设计阶段，深化完善方案设计阶段信息的同时，也会产生新的设计信息，比如添加的家具灯具等内容，对于这些内容，直接从深化设计阶段的“族”库中添加相应的“族”到深化设计BIM模型之中，通过将室内设计“族”库中的材料、家具、灯具、门窗、构建等相应的“族”添加到深化设计BIM模型之中，设计师就像搭建积木一样，逐步地完成对项目室内设计BIM模型的不断深化和完善。

2 BIM技术的应用流程

2.1 编制实施方案

根据室内设计任务书，编制实施方案是室内设计BIM技术应用的首要工作。实施方案的主要内容包括：（1）项目BIM团队的确定。（2）明确BIM模型构建目标：根据设计要求和企业目标要求，确定项目具体的实施目标。（3）制定项目实施标准：包括：文件夹结构标准，构件命名标准，模型完成深度标准等。（4）编制BIM实施计划：应编制设计院BIM实施计划，设计项目BIM实施计划，设计团队BIM实施计划，设计成员BIM实施计划等。

2.2 建立实施平台

（1）硬件设施。众所周知，基于三维图形图像处理的技术软件一般对计算机硬件都有较高的要求，尤其BIM技术应用需要多专业软件的协同设计，对硬件的计算速度和图形图像处理能力也提出了更高的要求，因此，BIM团队在计算机配置方面，需重点考虑CPU，内存和显卡等的配置。

（2）相关软件。目前采用的常用BIM软 件 可 选：Autodesk Revit，ArchiCAD，Sketchup，Rhino，3Ds Max，Navisworks，Lumion等。

2.3 确定实施路线

BIM技术的应用应遵循以下技术路线：

（1）获取项目参照。构建原建筑的参照建筑模型，作为室内设计BIM模型的参照。

（2）建立项目室内设计“族”库。按照方案设计阶段和深化设计阶段的要求，建立相应的室内设计“族”库，同时，在项目设计过程中不断完善。项目室内设计“族”库主要包括：材料“族”库，灯具“族”库，家具“族”库，门窗“族”库，构件“族”库等。

（3）构建室内设计BIM模型元素。按照构建目标，建立项目方案设计BIM模型或深化设计BIM模型元素。

（4）建立项目设计协同环境。建立基于软件工作集的室内设计专业内部协同模式，以及基于局域网环境的专业间设计协同工作方式。

（5）构建机电设备BIM模型。构建项目的机电管线综合模型，并与室内设计BIM模型进行协同设计。

（6）选择BIM模型的应用方向。通过应用，提升室内设计水平，展现室内艺术效果。

2.4 选择应用方向

（1）应用BIM模型审视室内空间。设计师通过BIM模型更好地理解和把握室内空间的状态，将“相机”安放在室内空间中，通过各个视角的变换来真实的感受室内空间，从空间的特性着手设计。

（2）应用BIM模型实现可视化设计。设计师在设计过程中通过BIM模型进行设计效果的可视化交流与展示，应用Revit的体量功能，自由的创建各种形态，并且能随时看到其在室内空间中的三维效果，打破了过去只考虑立面，线脚，材质等传统的二维设计方法。

（3）应用BIM模型对设计细节进行推敲。设计师在室内设计中，通过使用“族”库中真实的材料来创建逼真的表现效果图，同时，材质与灯光，也可以进行直接的设计把控，通过即时渲染，能把室内空间的色彩材质表现出来，还能进行多种材质，灯光的选择，经过比较选择最佳设计方案，直接快速地对室内效果进行控制。

（4）应用BIM的动画模拟功能展示室内设计效果。完成室内设计BIM模型之后，平、立、剖面图和效果图都能呈现出来。设计师根据设置的空间动线制作3D动画，展现室内空间的每个位置，其真实性与信息量远大于单纯的渲染效果图。同时，项目各参与方也可以通过3D动画更快速的理解空间，感受建成后的效果。

3 应用实例

广州海洋地质大夏3楼室内装修改造设计项目主要功能空间有：办公室、会议室、职工食堂等。总建筑面积 1410平方米，其中：厨房餐厅等职工食堂部分：830平方米；办公室及会议室部分：580平方米。项目设计包含：室内餐厅、办公区装饰设计、机电设计、室内给排水、排烟及消防、天然气管道及厨房厨具电器等内容。

3.1 BIM模型元素构建

本项目采用“Autodesk Revit 2016（简体中文）”软件为核心建模软件，应用“二阶段综合建模法”构建了室内设计BIM模型如下图1、图2。

本项目室内设计BIM模型主要元素的构建方法简述如下：

（1）链接模型。首先打开项目已搭建完成的参照BIM模型，并另存设计项目文件名。

（2）楼地面。在室内设计中，对于楼地面铺装设计的形式比较多，而在 Autodesk Revit中，由于没有专门针对室内设计的模块，因此，本项目应用【建筑】选项卡下的【构件】→【放置构件】命令，创建楼地板的龙骨；通过【建筑】选项卡下的【楼板】命令，创建楼地面的装饰层；通过【屋顶】选项卡下的【玻璃斜窗】命令，创建拼花楼地面的装饰层。

（3）墙面。本项目分别应用Autodesk Revit中“添加墙体结构构件”，“属性为【墙体】的内建模型”，“基于墙构件族”，“外部导入模型”四种方式创建墙面装饰层。在复杂墙面中，综合运用后三种创建墙体的方法。

（4）顶棚。在室内设计中，对于顶棚的吊顶造型设计是比较复杂的。室内顶棚吊顶主要由吊顶龙骨、吊件、天花面板等构建组成。本项目应用【建筑】选项卡下的【天花板】命令，创建吊顶天花面板的装饰层。其它构建，如吊顶主龙骨、次龙骨、吊件等均通过前期建立的构件“族”，随时载入项目的设计模型中。

3.2 可视化设计

应用Autodesk Revit软件的可视化功能，在本项目室内设计BIM模型的创建过程中，设计师对室内设计的空间、效果、细节、灯光等进行可视化分析研究，并在任意的视角上反复进行设计推敲，确定室内空间设计的材质机理、饰面材料的颜色、灯光布局设计、家具及陈设布置等。最后，使用专门的可视化工具（如3Ds Max等软件）来制作高度逼真的效果及特殊的动画效果。本项目部分效果图如图3图4所示。

3.3 参数化设计

由于室内设计中，每一个室内构件都是由众多参数来定义的，构件之间的差异性可以通过参数的改变表现出来，如尺寸大小、材质信息、显隐性等。在本项目室内设计BIM模型建立的过程中，建模的效率主要取决于室内构件的建模速度。因此，利用参数化设计的方法，将构件模型“族”的参数赋予不同数值，就可以得到不同形态的室内构件，如室内设计中常见的规则构件门、窗、常规家具桌椅等，可以直接从Autodesk Revit 软件自带的“族”库中选取，通过修改参数重命名的方法获得新尺寸构件，而对于特殊造型装饰构件，如异形顶棚、异形家具、异形灯具等，就从项目设计时构建的室内设计“族”库中导入。

3.4 协同设计

本项目协同设计的具体方法，是在构建参考BIM模型和室内设计BIM模型的过程中，设计团队采取局域网链接的方法进行协同设计（图5）。即：设置其中一台配置较高的电脑为核心设备，存放项目核心文件，其它电脑共同运行过程中，通过将本机文件与项目核心文件同步来保存项目文件，只要定时同步文件，就能获得设计团队中各成员电脑中的建模情况，这种实时的更新使建模变得更加高效。同时，通过Autodesk Revit软件定义协同工作集，为设计团队的每个成员分配可编辑的区域，其他人员如需要借用或修改图元，则必须向工作集所有者发起编辑请求，请求通过后才能进行图元编辑。这种工作方式一方面能细化工作量，提高工作效率；另一方面还能有效地避免交叉编辑引起的信息错误。

图5 BIM模型文件联系图

4 结语

室内设计BIM模型是对室内空间形态、构成、材料、构件信息的理解和表达的三维可视化信息模型，也是设计数据模型，可用于室内空间的设计、施工及运维等全过程管理的描述体系；“二阶段综合建模法”能够快速有效地构建室内设计BIM模型，是室内设计BIM技术应用的基础；基于BIM的室内设计方法，改变了室内设计的传统表达方式，建立了室内设计的新思想、新方法，使设计工作真正的落在设计阶段，其可视化设计和基于同一模型的设计协同等特征，为室内设计提供了良好的信息沟通平台。

BIM技术的应用流程，确定了BIM技术在室内设计中应用的技术路线；应用可视化、参数化及协同设计等BIM技术特征完成的室内设计应用实例，可为同类项目BIM技术的应用提供了参考与借鉴。

本文初步探讨了BIM技术在室内设计中的应用研究，由于时间和项目条件的限制，在一些理论的系统性和实践过程中理论成果的应用等方面，还存在着许多不足，在今后的应用实践中还需要对其进行进一步的深入研究和发展。

[1]赵昂.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探[D].重庆大学硕士研究生学位论文,2006

[2]蔡静,陈茸.BIM技术在室内装修中的应用研究[J].现代装饰(理论),2013(8)

[3]陶茹,李海林.BIM与室内设计[J].建材与装饰, 2014(47)

[4]罗兰,王芳.某项目装饰工程基于Revit的BIM技术应用研究[J].土木建筑工程信息技术, 2014(4)

[5]董强,韩昱.BIM对室内设计的助力[J].城市住宅,2014(6)

[6]刘晓光.BIM技术在建筑设计中的应用[J].信息与电脑,2015(8)

[7]杨卜一.住宅建筑设计中BIM技术的应用[J].中外企业家,2015(21)

[8]李霁.环境艺术设计中BIM技术的应用[J].品牌,2015(1)

[9]高兴华,张洪伟,杨鹏飞.基于BIM的协同化设计研究[J].中国勘察设计,2015(1)

基于BIM的室内设计方法及其应用研究

责任编辑：符媛