新疆昌吉州圖書館BIM設計

（中國建筑設計研究院，北京，100044）

【摘要】以新疆昌吉州圖書館為例，采用基于BIM理念的Revit Structure軟件，采用參數化設計，用族進行分類管理，以此建立三維模型。三維模型完成后，以Revit為平臺，將Architecture、Structure和MEP等五個專業的三維模型鏈接在一起，進行管線綜合，借助參數化的管理功能，自動檢測并解決管綜設計碰撞問題，提高了設計質量。根據本工程實踐，探討了Revit系列軟件本地化需要進一步完善的地方。

1 項目概況

新疆昌吉州圖書館位于新疆昌吉州，圖書館地上三層，采用框架結構，建筑高度20m，建筑面積9000m2。

2 Revit軟件特點

隨著BIM（建筑信息模型）技術工具軟件的不斷完善，BIM技術正逐漸在中國的工程界廣泛應用。BIM技術的優勢是不同專業、不同部門可以實現數據共享，即：建筑師、工程師、承包商和業主可以共享一致的數字設計和分析（比如：性能、外觀和成本），從而達到更快捷、更經濟、更及時地完成項目[1]。

2.1 參數化設計

參數化的設計理念便于工程師在任何時刻，任何位置進行任何想要的修改，Revit會自動在項目中所有的地方—模型視圖、圖紙、表格、平面、立面、剖面等任何你能想到的地方，自動修正所有變更。你的設計和圖紙會始終保持協調、一致和完整。過去最怕的圖紙修改，現在已經變得輕松自如，同時不必擔心圖紙修改后的不統一，還有什么地方對不起來。

Revit的參數化設計的另一優勢還體現在其明細表，使工程師在項目的設計中就能方便的指導該方案的各種經濟指標，例如，該項目的建筑材料用量是多少，從而確定該項目的工程造價。

就參數化設計的使用程度而言，Revit 能方便地對建筑構件的尺寸進行改變，也可以通過族文件對局部構件進行參數驅動控制。根據本建筑的實際情況，當三維模型轉化為二維圖紙時，存在一個最基本的問題，就是針對中國市場施工圖設計的本土化設計問題，應當適應各專業的相關國家標準（計算標準、制圖標準），與當前工程師的制圖習慣相結合。

2.2 “族”

與AutoCAD不同的是，Revit中沒有圖層的概念，它把現實對象按構件功能、類別來區分并控制，用“族”分類并進行管理。在Revit中，族是核心也是最基本的構成單元，整個項目都是通過族來實現，只有掌握了族才能說對整個軟件有所了解，才能在項目設計中把設計意圖完整的表達出來，真正地提高設計效率。例如，在梁族中包括了梁寬、梁高、參照標高、結構材質等信息，在梁族中還可以加入截面力學特性等技術參數，供后期結構分析利用。Revit族數據庫的參數可以根據需要靈活定制，從而滿足設計要求。

“族”和“組”的應用也給插入和修改帶來了很大的方便，工程設計隨時修改是不可避免的，用Revit進行設計的另一大優勢就是這樣的修改，只要對文件管理的好，就能使相同的修改只修改一處，就能將其修改運用到整個項目中，即同樣的修改只需修改一次，不需擔心沒有修改的地方和圖紙對不起來，這一切使用以往的繪圖方法是不可能做到的[2]。

2.3 協同化設計

Revit中所有三維物體的表達都是通過同一個三維模型中提取，各類視圖所表達的內容本質上是相互關聯的。當某一個視圖中的物體發生改變，立即會在所有的視圖中加以反映，大大提高工作效率，這是Revit作為三維設計軟件的優勢，同時Revit還可以按照需要將同一個物體顯示成不同的形式（精確、詳細、中等，甚至在平立面的顯示形式）。

3 三維空間實體建模

由于受到技術的限制，過去二維圖紙一直是建筑設計和模型構建的主要表現方式。隨著基于BIM的可視化技術的出現，空間造型設計和施工方案規劃等有了強有力的技術支持，應用也越來越廣泛?；贐IM技術的三維空間模型，所有的構件都是參數化的，從而構成了完整的三維模型。整個三維模型就是一個包含所有項目中需要數據的數據庫，既可以提取或修改構件實體的幾何參數和空間位置參數，也可以做相關的工程量統計等。同時還可以在此基礎上做三維虛擬漫游設置，將整個項目完整的展示出來。

新疆昌吉州圖書館主體結構采用鋼筋混凝土框架結構體系，基礎采用柱下獨立基礎。柱網基本尺寸為9m x 9m；普通現澆混凝土梁板結構，樓板厚度為120mm。為滿足建筑效果，主梁和次梁高度分別為900mm和800mm。

3.1 結構平面圖生成

雖然Revit Structure能很好地完成結構的三維模型，但要做到符合國內要求的結構施工圖則需要通過一系列的擴展方法來完成。結構平面圖需要在Revit平面圖的基礎上進行尺寸標注及文字注釋等補充。

3.2配筋平面圖生成

目前國內梁、板配筋等施工圖主要采用鋼筋混凝土結構的平法表示，而Revit Structure采用三維表示（縱向鋼筋、箍筋等都可以輸入模型），Revit Structure目前不能很好地支持鋼筋混凝土結構的平法。

由于Revit 尚不能支持常用的探索者字體等特殊字體，需要用Revit 自帶的特殊字體才能輸入鋼筋符號等，給設計工作帶來麻煩。

本工程對梁、板配筋等施工圖采用變通處理方法。在2D詳圖工具軟件 （如AutoCAD） 中外部引用自3D模型導出的條件圖，并關掉在配筋圖和大樣圖中不需要的圖層，今后如果3D模型有較多的改動和發生設計變更， 僅需要重新導出一次條件圖并覆蓋舊的條件圖文件，這樣與模板圖有關的修改內容（構件大小和位置）就在與之關聯的全部配筋圖和大樣圖中自動更新，避免了打開每張圖在其中重復修改的麻煩。

3.3基于Revit的三維計算

基于BIM技術的3D物理模型與結構分析模型可以雙向鏈接。Revit結構模型中可輸入各種信息，如：荷載、荷載組合和支座條件等，這些信息可以導入SAP2000、ETABS等計算軟件。

在Autodesk總代理北緯華元的支持下，利用他們開發的第三方軟件對本工程進行了Revit與pkpm雙向互導測試，測試結果表明該軟件能夠實現基本的梁板柱模型等的雙向互導，并且導出的模型可以用于計算分析，從而減少結構建模的工作量。

3.4 節點大樣

雖然 Revit Structure可利用其內部功能和外部二維詳圖族實現繪制配筋大樣圖和鋼構節點大樣， 但利用第三方的應用擴展軟件包可大大提高繪制速度。Autodesk Subscription 的結構擴展程序就是其一，但其功能有待完善。

4 管線碰撞

以Revit為平臺，將Architecture、Structure和MEP等5個專業的BIM模型鏈接在一起，進行管線綜合，是BIM軟件的另一個重要功能。各專業建立了精確的BIM信息，極大地發揮了設計可視化的優勢——管線綜合。

在二維繪圖時候經常遇到管線綜合的難題，二維CAD設計在完成設計后需要仔細對比，建筑、結構、給排水、暖通和電氣等專業對于管綜碰撞沖突很大程度上依靠經驗判斷，很多問題只能留到施工階段解決?；贐IM的三維模型，借助參數化的管理功能，可自動檢測并解決管綜設計碰撞，最大限度地減少最后時刻修改帶來的協調難題，提高設計質量。通過此技術，真正地將以往在二維平面做管線碰撞的方式提升為三維空間的碰撞檢查。

碰撞主要的工作流程如下：

4.1 建筑、結構、機電工程師分別建立模型；

4.2 建筑師對現有模型運行“碰撞檢查”工具；

4.3 碰撞檢查時會生成一個檢查報告，并指明不希望發生的沖突行為；

4.4 設計小組就沖突進行討論，然后制定解決沖突的策略方案；

4.5 指派一個或多個小組成員解決所有沖突。

5 結語

基于BIM的設計可視化技術在新疆昌吉州圖書館項目的設計過程中起到了非常重要的作用，在管線綜合方面發揮了巨大的優勢，減少了設計中的錯漏碰缺。

BIM是中國院未來的戰略之一，中國院的未來計劃之一就是在建造全過程生命周期使用BIM。通過Revit進一步的學習和使用，使自己堅定了學習和應用Revit的信心，深信Revit未來的前景更加光明，將引發建筑設計領域的又一場革命。

致謝：感謝秦軍、劉慶、劉曉林、孫海林提供的技術支持。

參考文獻

[1]龍輝元. BIM技術應用于結構設計的探討與案例，2010

[2]江顯珍.Autodesk Revit 參數化設計使效率和質量提高，2007

[3]龍輝元.結構施工圖平法與BIM.BIM技術專輯，2011

[4]中國建筑設計研究院2010年BIM項目設計研討會資料匯編