BIM技术正向设计建模标准研究

刘志忠，申靖宇

（广东碧桂园职业学院，广东 清远 511500）

1 引言

BIM技术是以计算机建模软件为手段实现建筑物在计算机中进行模拟建造的一种先进的建造管理技术。目前的BIM技术具有时间滞后性，利用BIM技术建立三维模型，通过三维图形来发现图纸中的设计问题来进行设计优化，对于“先CAD出图、后翻模”的BIM逆向设计而言，这种“先建模、后出图”的BIM正向设计方法是先建立建筑物三维模型后导出二维图纸来提高设计质量，减少工作重复，提高设计效率。BIM正向设计是对建筑设计流程的改变，让建筑物在设计之前就可以直观地展示出来，提高设计的科学性。正向设计的方式强化了规划、设计、施工、运维的建筑全生命周期及建筑信息的统一性。可以用一套BIM模型同满足业主、施工、监理、审图机构等多个项目参与方对建筑信息模型及图纸的需要，同时也避免了BIM逆向设计造成的工作重复、设计效率低的问题。

2 BIM技术在设计中的应用

2.1 BIM正向设计团队组建

BIM正向设计的顺序首先进行概念设计，然后进行初步设计，建筑设计和结构设计，最后进行机电设计，机电设计是在建筑和结构设计的基础之上。设计单位BIM正向设计团队一般由BIM项目负责人组织领导，建筑专业、结构专业和机电专业负责人进行分专业设计，BIM团队成员的主要任务如下。

2.1.1 BIM项目负责人

和业主沟通明确设计意图，确保在整个项目实施中信息的统一，制定相关导则及标准，参与项目实施过程中的BIM决策，制订BIM工作计划并且落实成员实施计划。

2.1.2 专业负责人

负责本专业内部的任务分工及协调。将工程项目进程和遇到的问题准确反映在BIM 模型之中，为项目负责人设计决策提供依据。BIM 专业负责人在项目管理中是最直接的操作者和信息的提供者。

2.1.3 BIM专业工程师

根据本专业负责人的要求建立BIM模型并且根据建模标准导出符合施工要求的施工图纸。BIM工程师是具体设计的执行者。具体的组织架构分工如图1。

图1 BIM项目组织架构图

2.2 BIM技术在建筑设计中的应用

利用BIM正向设计可以提前了解建筑物的外观形状根据业主的需求更好执行设计意图，提高设计质量。通过BIM技术直接建立三维模型再通过BIM模型生成图纸，使得图纸质量从以前CAD二维平面出图变成BIM三维设计出图，使得图纸更加规范合理。

2.3 BIM技术在结构设计中的应用

目前市面上有很多结构设计软件，其核心功能就是利用BIM建筑信息模型技术对结构的安全性进行分析。常见的结构分析软件有ANSYS、PKPM、ABAQUS、SPA2000等结构设计软件，这些软件都属于BIM软件，利用BIM技术强大的模拟性在建筑物建造之前对其进行力学模拟分析。对建筑物杆件受力和结构稳定性进行力学试验会耗费大量时间和金钱，有些大型项目需要通过力学模拟实验和计算机模拟同步进行相互验证。所以，BIM技术可以很好对建筑物的受力和安全性进行模拟。

2.4 BIM技术在机电设计中的应用

由于机电设计是在结构和建筑设计完成的基础上进行，利用传统方式设计机电图纸中的标高和位置和建筑与结构图不统一，容易产生机电管线和建筑结构专业碰撞的情况。利用BIM建筑信息模型将BIM模型建立在建筑和结构模型之上，在出图之前就可以完成碰撞检查、管线综合等工作，通过机电建模可以使设计更加合理，更加直观。保证设计管线布置的合理性和水电出图的准确性，如图2所示。

图2 BIM在机电设计中的应用示意图

2.5 BIM技术在节能设计中的应用

为了使建筑设计更加节能，在设计过程中要考虑建筑物的保温、隔热、防风、日照等节能设计。在设计过程中可以通过BIM技术对建筑物进行能耗分析，在建造之前模拟建筑物的日照、保温、隔热、隔音等情况对建筑物进行节能分析。常用的BIM软件有Revit和Sketch UP等。利用这些BIM软件可以提前模拟建筑物的日照和保温等对建筑物进行能耗分析，提升建筑物的节能设计质量，最终实现绿色建筑。BIM技术在节能设计中的应用如下图3所示。

图3 BIM技术在绿色建筑中的应用

3 BIM正向设计交付标准

3.1 正向设计对模型基本要求

3.1.1 建筑物位置信息需要统一

①基点：统一选取项目结构建筑平面对应左下角（A轴和1轴的交点）作为项目基点。②定位：建立项目统一标高、轴网的基础文件，各工作模型参照此文件进行定位。③模型方位：模型方位应与平面方位一致，当场地方位与建筑不一致时，在模型整合时需要保持共享坐标。

3.1.2 模型颜色要求一致

对于不同的构件设置不同的颜色，同类型构件应设置同种颜色，便于区分不同构件的类型，要求不同构件按颜色进行分类。

3.1.3 文件内部名称一致

同类别的构件命名方式要求固定标准表达一致，最终完成的模型文件名称也要有固定标准，最后导出的图纸也要有固定的图纸名称标准。

3.1.4 建模深度要求标准统一

模型深度即模型需要表达的精细程度，需要统一，包括表面装修层材质的定义，细部构造做法的精细程度需要进行各专业的统一。

3.1.5 扣减条件要求统一

不同构件相交的扣减方式一般按照清单计价规范进行扣减，特别是结构建模是对于梁、板、柱混凝土的扣减方式应该严格按照清单计价规范进行扣减，方便后期进行BIM工程量的统计输出。

3.2 各专业职业设计协同工作

为了实现BIM设计团队在一个项目上同时工作，节省时间，提高项目的操作效率及不同专业间的协作，团队所有成员应按照以下要求开展工作。

3.2.1 文件保密要求

①项目参与各人员必须对该项目资料（包括设计图纸、设计模型、统一标准等）做好保密工作，未经同意，一律不得外传；②正在构建中的设计和模型内容，未经审核和确认，不得交予项目团队之外人员使用；③各参与方在工作中的过程模型文件交换和共享，仅作为工作中的步骤。

3.2.2 成果一致要求

BIM模型文件和模型应用成果，经过内部审核后，符合交付条件，按规定提交模型和应用成果。成果模型文件在本导则范围内，应与经过校审的二维设计图文件一致，以便最大限度地降低沟通中的错误风险。

3.2.3 书面沟通要求

模型和应用成果，交付后相关方给予反馈，反馈意见需以书面形式。团队成员应按照书面反馈意见进行整改，发现项目相关问题如图纸错误、碰撞问题，应以书面报告的形式交予甲方或设计单位。

3.2.4 文件归档要求

按服务内容要求及合同约定，最终签收的BIM文件和成果都应进行归档，并与图纸等设计文件构成的完整一致的版本进行保存。

3.2.5 模型协调原则

根据本项目的实际情况，各专业之间协作采用链接的形式，同时采用链接的形式分工协作。也可以在协同大师软件进行协同文件的操作，保证工作同时进行，遇到模型问题可以及时地进行反馈及修改。

4 结语

综上所述：通过BIM正向设计可使设计更加符合规范要求，利用BIM模型直接进行设计出图和项目管理可节约成本，提升设计质量和效率，为项目的建设增值，BIM技术的正向设计是建筑行业未来发展的必然趋势。