建筑工程设计技术及设计图审查发展的研究

于利贤 吴振全

（北京市工程咨询有限公司,北京 100124）

0 引言

建筑工程设计作为服务于建筑工程项目的技术性工作，其与勘察、造价、施工等活动紧密相关。当前，建筑业正处在转型发展期，建筑工程设计的科学性、法定性、经济性等特性日益凸显，在理念上正向着创新、多元、可持续方向发展。而计算机制图技术的问世，从本质上引发了建筑工程设计的变革，进入新世纪，BIM 技术正把建筑工程设计推进了高质量发展的信息时代。本文从建筑工程设计和设计审查两个方面阐述建筑工程设计技术的阶段性发展，最后对建筑工程设计技术发展进行展望。

1 建筑工程设计技术的发展阶段

1.1 人工设计阶段

建筑工程在我国历史悠久。在古代，建筑工程设计与施工界限模糊，施工的组织者往往就是设计者。此时的设计以宫殿、寺庙、皇家园林等木质、隼牟结构为主，设计工具包括墨斗、墨线等，设计注重威严、大气。

在欧洲以大理石等石料作为建筑主要材料，由石匠、画家、雕塑家按要求完成设计和施工。此时的设计以教堂等弧形拱顶、拱券结构为主，设计主要工具包括标尺、量角器等，设计注重神圣、仪式感。

1.2 平面设计信息化阶段

在近代，随着社会生产力不断提高，建筑工程分工逐步细化，设计和施工逐渐分离开来，各自成为独立的学科[1]。

工业革命促进了专利价值的提升，申请专利必须提交带有尺寸标注的技术图纸。二战后，设计工程师为了提高制图效率，将T 形尺、三角尺、刻度尺和量角器等设计工具组合成为通用绘图机，见图1所示。

图1 通用绘图机

建筑工程设计过程中需要通过大量计算验证建筑设计的可行性和准确性，但由于计算机尚未普及，计算效率低下。而一旦出现计算错误，修改设计图纸的工作非常繁复，甚至会影响设计成果质量，延长设计周期。

计算机硬件机能决定了其在高速运算和图像输出等方面相较于人工有着天然优势。20 世纪80 年代，随着计算机的普及，计算机辅助设计（Computer Aided Design，以下简称CAD）软件[2]开始广泛应用。因其内置了建筑模型库，调用标准化图集更加方便、快捷，定制图形界面使用更加便捷，修改设计也变得更加精准和简单。设计工程师只需要拷贝、粘贴便可轻松完成平面设计，这种高效的设计方式逐渐取代了人工设计绘图，从本质上引发了建筑工程设计的变革[3]。

20 世纪90 年代，我国逐渐推广应用CAD 软件，CAD在我国的发展共分为5个阶段，见表1所示。

表1 我国CAD发展阶段

由表1 可以看出，虽然我国应用CAD 软件时间较晚，但普及速度较快。建筑工程平面设计信息化取代人工绘图是时代发展的选择。

1.3 三维可视化设计阶段

21 世纪，随着建筑工程的投资、规模不断扩大，设计需求变得越来越复杂，对设计成果的质量要求也变得越发严格。虽然CAD软件与时俱进研发了3D版本，但是仍然无法满足大型、结构特殊建筑并且高效的设计需求。当计算机硬件机能已可以轻松实现三维动态化的虚拟建筑模型和环境输出时，建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称BIM）技术[4]应用于建筑工程设计便成为信息化时代发展的必然结果[5]。

BIM 技术集成了多个功能的不同软件。虽然BIM技术最早应用于建筑设计，但因其具有可视性、规范性、集成性、协调性、模拟性等诸多特性，应用已经逐渐扩大到工程招标、施工、运营等阶段。BIM 技术将成为建筑工程全寿命周期的必备管理技术，其蕴含的巨大潜力正被逐步发掘[6]。

全球著名咨询公司Research and Market 于2020年4月发布的《建筑信息模型（BIM）市场报告：趋势、预测与综合分析》报告中提到，英国政府2016 年发布《政府建设战略（2016-2020）》规定2016 年起所有中央政府投资的建设项目必须应用BIM 技术并达到BIM Level-2 阶段。2017 年英国数字建设中心成立，探索如何利用数字技术改善建筑环境，并配合英国外交和联邦事务部开展国际BIM业务。根据英国《NBS国家BIM报告 2019》显示，英国BIM应用率已从2011年的13%提高至2019 年的69%，并于2019 年起协同国际标准化组织（ISO）逐步将现行PAS1192 系列国家BIM 标准升级过渡至ISO19650 国际BIM 标准。在我国，首次运用BIM 技术的建设项目是北京奥运会主体育场鸟巢。除此以外，在上海世博会德国国家馆、南水北调配套工程、香港地铁等建设项目中BIM 技术在促进缩短建设周期、节约工程造价等方面发挥了重要作用[7]。上海市作为我国BIM 技术应用领先的城市之一，2020 年BIM整体应用率不足40%，相较于发达国家还存在较大的提升空间。

2 建筑工程设计图审查的发展阶段

2.1 设计院内部审图阶段

建筑工程设计的根本目的是将创造性的建筑构思设计输出为具有可配置建设工程资源的建筑实体。建筑质量安全关系到人民群众生命财产安全[8]，因此为了做好质量控制，在施工图设计完成后由设计院内部组织专业资质工程师对工程设计进行三级校审（即校对、审核、审定），验证设计完整性，以及是否满足功能适用需求、达到建设强制性标准和规范。设计师、校审人员均需要签字、盖章，确保设计成果质量。

设计院组织的内部审查（以下简称：内审）虽然能够在一定程度上保证设计成果质量，但执行过程中仍然存在改进空间。例如，校审人员的经验、水平不同会造成对设计理解以及施工阶段可能遇到的问题预见性等方面存在不同意见。

建筑业的发展与区域经济发展和建设紧密相关。改革开放后，建设工程规模不断扩大，但设计周期越来越短，对设计效率和质量提出了更高要求。有部分设计院迫于出图时间压力，没有严格落实住房和城乡建设部（以下简称：建设部）要求的内部三级校审，甚至出现先签字、盖章再进行内审的现象，使内审流于形式。形同虚设的内审会削弱了设计院内部监督的作用，而未经内审漏洞百出的设计成果，将严重影响施工质量和安全。

2.2 主管部门强制审图阶段

近年来，建筑业作为国民经济支柱产业，其作用不断增强。为了加强对建设工程勘察、设计活动的管理，保证建设工程勘察、设计质量，保护人民生命和财产安全。2000 年9 月，国务院令第293 号令《建设工程勘察设计管理条例》中明确规定，国务院住房城乡建设主管部门负责对全国的建设工程勘察、设计活动实施统一监督管理。施工图设计文件审查机构应对房屋建筑工程、市政基础设施工程施工图设计文件中涉及公共利益、公共安全、工程建设强制性标准的内容进行审查。施工图设计文件未经审查批准不得使用。同年，建设部令第81 号令《实施工程建设强制性标准监督规定》中明确规定施工图设计文件审查单位应当对工程建设勘察、设计阶段执行强制性标准的情况实施监督。

这意味着，相对于设计院组织的内审，进行市场化改革，需要由审图资质机构组织独立外部审查（以下简称外审），然后上报主管部门监管。外审机构在完成主管部门法定施工图审查内容的基础上，更能兼顾经济性和精细化审查的内容，充分考虑项目法人的利益。此外，也能协助建设单位和设计单位解决设计中出现的法规与技术之间的矛盾，做好设计过程中的技术咨询，提高施工图审查质量。总而言之，执行施工图设计文件法定性强制审查对保障工程质量安全发挥着有效且重要的作用。

2.3 人工智能审图阶段

目前，我国经济已由高速增长阶段转向以供给侧结构性改革为主线推进高质量发展阶段。制度供给是供给侧改革的重要内容，深入推进简政放权，加快政府职能转变，强化事中事后监管，能够破除各种体制机制障碍，激发市场活力和社会创造力。

与此同时，2022年1月，住建部印发的《“十四五”建筑业发展规划》指出，“十四五”时期是加快建筑业转型，高质量发展的关键期。在此背景下，施工图设计文件审查受到诟病的审查内容过多、范围过大，审查时间过长等缺陷，已经阻碍了建筑业高质量发展。2019 年3 月，《国务院办公厅关于全面开展工程建设项目审批制度改革的实施意见》国办发〔2019〕11号中明确提出，加快探索取消施工图审查（或缩小审查范围）、实行告知承诺制和设计人员终身负责制等方面，尽快形成可复制可推广的经验。近3年来，北京、山东、山西、浙江等多地全面取消施工图设计文件审查，执行告知承诺制。

2020 年6 月，深圳市获得住建部批准成为首个人工智能审图试点城市。2021 年1 月，深圳市建筑工程人工智能审图系统正式上线试运行。截止2021 年底，深圳已完成17 个住宅项目的智能审查，发现设计质量问题约2000 个，单张施工图设计文件审查平均耗时约6min。审查时间缩短，大幅提高了施工图设计文件审查效率。

3 建筑工程设计技术发展展望

建筑工程设计应用数字化手段极大丰富了设计方案创作方法，提高了设计效率。建筑工程设计也不再是狭义的建筑造型、建模，而是包含了结构、设备、造价等其他各专业。建筑工程设计将向着由各专业工程师组成设计团队进行一体化集成设计发展[9]。

无论是CAD 软件还是BIM 技术，应用信息技术辅助设计的本质是将几何图形内置为参数，进而生成标准图库，通过图形界面进行人机交互的过程[10]。近年来，随着人工智能技术的发展，计算机被训练进行深度学习，利用算法将设计师的创意快速输出为设计成果，设计师从而能够将更多精力投入到精细化设计并进一步提高质量上。从长期看，人工智能技术在设计领域将会得到更加深度的融合。

4 结束语

通过分析建筑工程设计技术发展历程，不难发现，信息技术的飞速发展促进了建筑工程设计理论、方法的创新，促使生产率、设计成果质量实现大幅提升。在建筑业转型发展背景下，推进设计与信息技术深度融合，尤其是人工智能技术的引入，必将促进建筑工程设计高质量发展。