王 茹 行 媛 闻华洲

(1.西安建筑科技大学 土木工程学院，西安 710055； 2.成都基准方中建筑设计有限公司西安分公司，西安 710054)

引言

近年来，随着BIM技术自身的发展以及国家的相关要求，工程领域各方都在极力探索适用于自身的BIM技术应用。作为五方主体之一的设计方也一直在寻求标准化、规则化的BIM技术应用方法。然而，国内设计方的BIM应用虽在推进中，但是推进速度很慢，效率很低，且只有一些大型的设计院在个别结构复杂的大型项目上运用BIM技术或者在某些特殊的专项设计上运用BIM技术，对于大量的一般性常规设计项目却很少采用，很难体现BIM技术作为信息化数据模型所具有的优势，使得业主和相关各方对于BIM技术缺乏足够的认知，进而失去用户的信任。

BIM(Building Information Modelling)概念由Chuck Eastman教授首次提出[1]，具有直观性、可分析性、可共享性、可管理性[2]。目前BIM技术已经应用到房建、古建筑、隧道、桥梁道路等多个领域[3]，主要应用点在碰撞检查、可视化、各专业协同作业、模拟性、建筑性能优化以及综合出图[4]。

基于BIM技术的优越性以及目前国内设计院现状，通过实际项目的实施情况，将建筑专业进行设计时能够达到施工图出图要求的建模标准、模型精度、运用BIM正向设计的技术要点以及模型的质量控制进行说明，以使设计院在BIM正向设计的应用过程中，体验到效率提升带来的愉悦，而不是陷入迟迟未看到光明前景的相关人员成本增加、效率低下、进度延期的艰难境地。

1 工程案例

1.1 项目概况

该项目位于西安市西咸新区，毗邻地铁1号线，紧邻西咸万象城，周边具有多种业态形式，项目效果图如图1。项目共有8栋地上超高层建筑，本文以首开区1、8、9号楼在施工图设计阶段的正向流程为依据，归纳总结出一套适用于设计院建筑专业进行正向设计的常规流程。

1、9号楼均属一类高层公建性质，地上29层，地下两层。层高5m，建筑高度145.05m，框架剪力墙结构，桩筏基础。1号楼基底面积2 339.87m2，建筑总面积38 637.21m2。9号楼基底面积1 928.56m2，建筑总面积为37 329.12m2。首层和二层为商业业态，其他层为办公，建筑高度超过限值，在第十层和第二十层设置避难层同时兼具设备用房功能。

8号楼为一类高层公建性质，地上30层，地下2层。层高4.5m，建筑高度136.55m，框架剪力墙结构，桩筏基础。基底面积2 780.08m2，建筑地上总面积41 430.69m2。首层和二层为商业，其他层为LOFT公寓，第10层和第20层为避难层同时兼具设备用房功能。

图1 项目效果图(来自西安基准)

1.2 项目建筑专业内组织与管理

在建筑专业内部，设置设总一名、专业负责人一名、设计人员三名。层次架构简单明了，对接和责任划分比较明确。设计人员负责模型建立、和各专业子项人员的对接。专负负责统筹安排全专业的工作，进行进度、质量等的细部把关，同时对接甲方设计部门进行报审报建工作、以及现场施工单位。设总对整个项目进行进度、质量的把关，进行项目的校核和审定、对接甲方等工作。

2 BIM正向设计流程

2.1 建模标准和精度

目前我国已经出台了《建筑工程设计信息模型交付标准》，标准对于设计阶段中的BIM模型的命名规则、模型精度、模型下一阶段的交付内容都做出了详细的规定。根据项目的进度，设计人员在不同时期可以对应标准的具体要求进行设计。在此国家级统一的交付标准之下，个别大型设计院编写了适用于本院的企业级BIM建模标准和模型精度要求，企业级的BIM标准往往都是通过实际工程经验的积累产生，更贴近工程实际，更能够满足业主要求，更能够进行落地操作。它们结合了二维施工图的出图要求和公司自己的惯例表达，在建模的过程中，能够有效地建立需要建立的模型，方便后期出图。

LOD是衡量模型精细程度的指标，《交付标准》中明确模型的精细程度宜分别选用信息粒度和建模精度的等级[5]。模型详细程度等级越高则体现的信息越精细也越完整，但内存也会越大，对计算机性能的要求也越高，所以构件信息深度应遵循“适度原则”[6]。本项目在“适度原则”的基础上，采用了LOD400级信息粒度，3级建模精度，最大程度地反映关键性的设计意图和施工要求，满足建造安装流程、采购等精细识别需求。

2.2 BIM模型质量控制

对于模型的质量管理，目前国家还没有出具相关的标准和要求，绝大多数的设计院基于二维CAD图纸建立了质量管理体系，对于三维模型的质量监管大都处于空白，各大软件厂商也都在此领域进行探索。本项目在公司自有质量管理平台上进行模型的质量控制，质管平台页面如图2所示。

图2 项目质量管理平台页面(来自西安基准)

2.3 建筑专业正向设计流程[7]

本项目设计单位拥有公司级的BIM建模标准族库，并通过公司服务器进行共享，通过自主开发后的Revit插件进行调用，如图3(a)、(b)所示，且标准族库中的族只能使用，不能在服务器上进行修改保存，如图3(c)所示。根据不同设计师的使用习惯以及不同项目的参数不同，设计师可进行相近族文件本地保存编辑。因此，本流程中，族库部分不再赘述。

(a)公司级的BIM建模标准族库 (b)族库菜单 (c)公司级的BIM建模标准族库的使用

(1)项目样板的制作

为满足标准施工图的出图要求，且强调BIM模型的良性传递和复用，公司制定了适用于方案设计、初步设计、施工图设计和全过程设计的通用施工图样板文件，如图4所示。在项目启动之后，由各项目子项设计人员对项目样板进行适用于本项目的深化，作为子项创建时的基础文件使用。项目样板为新开项目提供了包括视图样板(如图5所示)、已载入族、已定义的设置(单位、填充样式、线样式、线宽、视图比例等)和几何图形，文件扩展名“rte”。

图4 通用施工图样板文件(来自西安基准)

图5 视图样板(部分)

(2)标准层正向全过程(其余层流程相同)

在BIM模型建立的过程中，根据实际的项目工作量以及后期出图的需要，采用了类似二维CAD的“拆分—参照”思维，对模型进行了“拆分—组装”建模。同时，本项目基于公司自有协同服务器。

本项目地上部分为功能结构简单的塔楼，主要的难点在于超限高度下核心筒的剪力墙布置以及设备专业的预留洞口。因此核心筒独立建模，中心文件同步更新。除核心筒外的部分，建筑设计师基于以往的工作经验和建筑专业的出图要求，将其拆分为土建部分和标注部分。在标准层建模过程中，因其大量的重复构件，采用了编组方式进行建模，将多次重复使用的模型构件进行编组，然后复制到相同的其他楼层，便于修改。本流程从施工图项目启动会后开始，如图6所示。

1)由项目专负根据公司通用样板进行项目样板深化。根据项目信息，进行项目设置，如图7所示。主要是进行项目适用的材质库、填充样式、线样式、线宽、对象样式、注释样式、标注设置等信息。同时，根据节能报告，设置本项目的保温材质，所有的材质设置都应该考虑后期出图表达的需要，视图样板根据出图需求进行添加或者删除。墙的设置在项目中需要详细设置，模型中主要考虑保温问题、外立面分色问题和墙体厚度问题。此项目为单侧保温，外立面包含四种填充材质，如图8所示。

图6 正向设计流程图

图7 项目设置窗口

图8 填充材质

2)由专负建立项目标高轴网、建筑用地红线、子项定位坐标，出图用图框，项目KEY PIAN等，此处图框和KEY PIAN子项人员可进行选择和填充。设置完成后，将此作为中心文件上传至协同平台并进行中心文件建立，流程如图9所示。

图9 中心文件创建流程

3)子项人员调用平台中深化后的项目样板，根据拆分依据，设计人员分别进行土建类和注释标注类模型建立。

4)建筑专业第一次提资其他专业。在全专业三维模型正向设计背景下，提资时建筑专业提资平面视图即可。本项目仅探索建筑专业应用，其他专业均以二维考虑。将建筑模型以DWG格式导出，提资其他专业。本项目提资时，采用了公司自行研发的插件“一键提资”，将文件导入到指定文件夹，如图10所示。

图10 “一键提资”插件窗口

5)其他专业提资建筑专业。将其他专业提资资料，按层链接并进行可见性设置。其中，电、暖专业留洞内容直接使用族构件在模型中表达。

6)建筑专业进行二次提资。二次提资要求达到施工图深度，包括平、立、剖、工程做法、防火分区等。

7)其他专业进行二次提资。根据建筑专业的二次提资，其他专业进行设计深化。同时，各专业负责人就本项目组织第一轮校对，此校对过程基于公司的质量管理平台，校对中，设计深化不断进行。

8)各专业校对无误后，设总进行审核、审定。同时，各专业做出图相关部署和准备。

9)出施工图。其他专业负责人组织进行二轮校对过程并出图，建筑专业可直接出图。

10)各专业将图纸发送发行中心，进行图纸打印、发甲方等后续工作。

本项目在设计过程中，发生过大规模方案变更问题以及多次的施工变更问题，主要是甲方需求变更非设计方问题，因此在此流程中，此过程并未体现。其他非标准层正向过程与标准层一致，值得注意的是，在标准层建模的过程中，要注意两个避难层，不可盲目使用标准层模型。

3 建筑专业BIM技术应用要点

3.1 建筑专业技术要点

在建筑设计过程中，建筑专业从初设开始至整个建筑设计阶段结束，始终占据着主导地位。因此，对于正向设计过程中建筑专业的Revit应用的技术要点，有必要进行相应的明确和控制。以一个完整项目的最终出图成果为目标，将技术应用点按照基本模型、图纸与视图、属性与数据、项目管理和其他分为五大类，如图11所示。在设计过程中，建筑设计人员依照五大类划分的内容要点，进行模型建立。同时，技术应用点的详细划分对于设计人员后期进行模型问题自校提供了依据。

图11 建筑专业技术应用要点分类

在基本模型部分，主要是依据模型的基本组成部分的构件进行详细划分，包括了标高轴网、门、窗、柱、楼梯、楼板、屋面、梁、场地等31项应用点，并对各个应用点突出了具体的规定，详见表1。在图纸与视图部分，为了方便模型的建立和后期的出图，按照国家规定的施工图表达标准，在建立模型时就创建相关的视图，包括了楼层平面、天花平面、剖面、放大图、立面、详图节点等相关视图。与此同时，为了辅助图纸的表达，在此部分的应用技术中还包括了视图的裁剪、过滤、样板、可见性、范围框、图示比例以及注释族、标注族、颜色图例、建筑红线以及提资处理等27项技术应用点，详见表2。在对模型的属性及数据的控制上，主要细分为4项技术应用点，包括了明细表、面积统计和指标计算、防火分区图及疏散计算表应用、设计选项使用。明细表和面积统计基于软件自身完成，防火分区图及疏散计算表需要就面积平面进行进一步的防火分区设计，并结合明细表进行疏散距离计算。设计选项主要用来管理多种设计方案，进行设计控制，详见表3。建筑专业设计人员对于项目管理的控制主要体现在工作集、项目标准传递、材质、构造做法、门窗精细化表达、对象样式、共享参数等11个应用点，详见表4。其他部分主要包含了将Revit软件进行二次开发所形成的扩展工具，以及Revit软件和其软件的交互方式，包括导入外部模型、导出数据到Lumion、Navisworks、导出GBXML到Ecotect等，此分类的重点在于扩展工具的开发和应用，以辅助完成三维施工图的设计，提高设计人员的建模速度和质量为最终目标，详见表5。

表1 基本模型包含的技术要点(部分)

表2 图纸与视图包含的技术要点(部分)

表3 属性与数据包含的技术要点(部分)

表4 项目管理包含的技术要点(部分)

表5 其他包含的技术要点(部分)

基于以上详细的技术要点划分，建筑专业在此基础上，按照此技术要点对照表进行项目建模。同时，结合BIM技术的特点和建筑设计过程中的表达方式，对技术要点的重要性等级进行标示。结合设计院在建筑设计的过程中，项目的人员组织架构，明确了各层级人员的BIM能力要求。通过对BIM应用技术要点的分析归纳总结，形成一套完整的建筑专业BIM技术应用要点对照表，不仅仅可以用来指导初设BIM正向设计的人员快速找到对应的切入点，而且有助于BIM正向设计在设计院的发展，起到很好的示范效应。

3.2 BIM正向设计族库的建立

基于对建筑专业的BIM技术应用要点的分类，结合Revit软件自身的性能，建立了以企业级应用为目标的BIM族库。此BIM族库的建立主要是为了规范建筑设计的表达，方便相关专业在建筑设计过程能够进行调用，提高设计效率。根据四个大类的划分，族库主要就设计过程中运用的、而Revit自身并不支持的构件进行建族，例如造型构件、轮廓、定制样式栏杆、异形幕墙、注释和标记族等。丰富的标准族库有助于后期项目在建模过程中效率的提升，进而加快设计进度满足节点要求。

4 结论与展望

本文通过同个项目的三栋不同类型的子项在施工图设计阶段运用BIM技术进行正向设计的过程，总结出一套适用于设计院的建筑专业进行一般性常规设计的BIM应用流程，通过该流程能有效帮助涉及内容庞杂的建筑专业提高设计效率。同时，根据实际项目和建筑专业的特点，将建筑专业正向设计过程中的技术要点进行了总结、分类，形成建筑专业BIM技术正向设计技术对照要点表，帮助设计人员和校审人员进行设计和审核。根据目前项目进行过程中的反馈，该流程路线帮助项目组有效地节约了时间，降低了各专业间进行配合的次数，相较于二维成图来说，对于立面、剖面等图纸的成图具有良好效果，表明了该线路的合理性和有效性。

本文所制定的流程是相对于建筑专业而言，对于结构、设备专业的的全流程三维设计在此并未描述。同时，本文三栋子项为同一项目具有类似性，不同项目之间如何协作，具有多种业态的综合项目如何优化，流程如何安排，将是进一步研究的重点。因此之后的研究方向应在全专业协同的流程优化，以及建筑群的BIM正向设计流程线路研究，以期BIM正向设计能够真正提高设计人员的效率，让设计者有更多的时间去思考。