BIM“中國化”道路有多長
——淺談BIM體系對國內建筑設計行為的影響

唐丹明

(福建眾合開發建筑設計院 福建福州 350004)

BIM“中國化”道路有多長
——淺談BIM體系對國內建筑設計行為的影響

唐丹明

(福建眾合開發建筑設計院 福建福州 350004)

本文旨在展示BIM設計進程在國內建筑設計過程中的發展現狀。寄望BIM中國化帶來的國內設計手段的提高。更進一步期待國內建筑師對于建筑設計本原的理性回歸，從而使BIM理念從初步的中國化提升到真正的中國化。BIM中國化，于尚未接觸BIM平臺的建筑師來說，是一次設計手段的開拓；于奮斗在BIM平臺上的建筑設計人員來說，是一次關于設計本原的回歸；于國內所有從事建筑工作的建筑師來說，是一次關于國內建筑設計熱潮的“冷思考”。

BIM中國化;設計過程革命;設計本原;理性回歸;冷思考

E-mail:huanrbc@qq.com

引 言

幾年前還在校的時候，BIM在大多數學生的概念里，只是一個智能的建模工具，可以方便地輸出平面、立面圖，還可以直接定義攝像機，輸出細致的效果圖，甚至動畫。

那時候BIM在我們眼里，就是Revit的天下，參數化和可視化結合的操作界面，梁、柱、墻體交接碰撞檢測及結構、建筑構件的分類，基本族的建立和編輯，三維可視化設計，全面的軟件功能讓人耳目一新，甚至它的一些建筑剖切分析表達的功能也讓我們欣喜若狂。但是由于缺乏對建筑工程設計過程乃至對建筑工程業務流程內容的了解，BIM在我們眼里，只是一個建筑建模軟件。

如今建筑市場進入寒冬，回望BIM體系在國內演化的這些歲月，他的進步只有真正深入了解了其工作流程才能體會到。BIM是屬于整個建筑工程設施從思想到成型過程中的一個技術性變革。可以說這十幾年來是積累量變的過程，而未來的質變，則寄望于國內建筑師的理性思考和感性回歸。在建筑市場冷卻下來的歸零時代，也進行一場關于設計的“冷思考”。

1 關于BIM體系

關于BIM，不得不絮叨的還是概念。BIM，全稱Building Information Modeling，中文名：建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。

在談BIM之前，首先需要澄清，BIM是一個建筑工程業務流程體系，而不只是一個軟件或畫圖工具[1]。

所以現在越來越多的人都在說BIM，其實說的都只是BIM中的設計過程。用一張圖表(圖1)可以很清楚地說明這一關系。

圖1 BIM在建筑全生命周期中的應用

恰如其名(建筑信息模型)，在基于BIM體系的建筑工程設計流程的整個生命周期中，從策劃開發到設計施工到運行維護，首先需要應用設計輔助軟件進行信息模型的建立，而后通過接口引入相應的軟件對建筑信息模型進行信息提取、運算和展示。

基于BIM理念的每一個過程的技術支持軟件都不同。目前國內外基于BIM理念的技術支持軟件有：Autodesk Revit系列、GraphiSoft ArchiCAD、Bentley、Catia、PKPM、廣聯達、魯班BIM等。相關BIM軟件還有很多，包括國際上知名的ArchiBUS運維軟件，Echotect綠色分析軟件，以及大名鼎鼎的Sketchup方案概念造型軟件，以及相關的GIS，云計算方案，Lumion場景實時渲染軟件，在后續內容中，將就目前設計市場中常用的重要軟件進行介紹，如Sketchup配合Rhino及Revit等在設計過程中的運用。

這里列舉了國內外業內常用的基于BIM理念的軟件，目的在于為我們最主要的設計過程提供更為廣闊的思路，為更多的設計理念提供了實現的可能。正如斧、刨、鋸、銼這些木作工具對于中國傳統木匠的意義。當代建筑師希望從建筑空間到建筑表皮材料，最終到建筑細部構造，無論遇到什么樣的設計難題，均能夠找到合適的軟件解決方案。讓構造健全、設計全面合理的建筑產品成為可能。

從目前市場的軟件推廣和分布情況看來，各大軟件開發商首推的基本上是設計軟件平臺，因為只有完善的軟件體系服務于設計過程，才能建立完整的BIM體系運行鏈條。

因此，設計過程成為了整個BIM體系運行鏈條的關鍵。

2 設計過程——BIM體系的核心內容

毋庸置疑，BIM體系的核心內容是建筑工程設計過程。對于建筑行業來說，設計過程也是整個流程得以形成、優化、運轉的根本。作為BIM數據庫來說，設計過程也是建筑信息模型的創建、調整過程，是BIM其他相關工作內容的依據。

基于BIM理念而開發的設計軟件，幫助設計師充分地把設計理念轉化為信息模型，并且提供給其他相關內容如節能計算、日照分析、聲、風環境分析、結構體系驗算、工程造價清單編制等一個一致的平臺，從而建立整個BIM體系。

近年來，在國內被廣泛推廣的是基于Autodesk Revit套件的設計輔助軟件平臺，它支持在方案階段使用Sketchup、Rhino等軟件進行建筑形體推敲，并且在Revit中導入概念模型進行建筑信息模型的建立。或者直接從平面建立模型進行建筑信息模型的逐步調整、細化。多種設計理念的實現手段使得Revit受到國內建筑機構的青睞。目前，成功的建設行業的業務程序已經把BIM實踐當做過程中的一個實驗項目進行探索。

在福建省內，福建省建筑設計研究院率先組建BIM團隊并完成了大小的工程項目設計過程，雖然只是在設計進程中進行初步的探索，但很顯然這樣的探索對于這場革命意義重大。

(1)基于BIM體系的設計工作流程

目前業界基于BIM理念的設計進程中，最理想的工作流程是從方案階段就開始采用BIM技術進行工藝方案的模擬和優化。在施工圖設計階段利用BIM技術進行設計的驗證和管線的協調，并在施工過程中利用BIM模型進行施工的配合和指導。

下面的圖表(圖2)很清晰地表面了這一流程：

圖2 項目BIM實施內容

圖3 BIM軟件協同應用

圖4 部署Revit Server

用Rhino制作建筑造型，導出為ACIS的sat格式 內建體量〉鏈接sat 運用Revit的嵌板工具把一個Surface面生成幕墻

在指定標高位置創建體量樓板 在Rhino修改造型并重新載入修改后的造型 體量樓板和明細表也隨著新鏈接的幾何體更新圖5 Rhino與revit聯合工作的案例

采用一臺中心服務器和多臺本地服務器進行Autodesk Revit Server的部署，分別在服務器上創建公用專業和土建專業兩個中心文件，實現基于服務器的工作協同，對數據進行備份和管理，提高數據同步速度和設計效率(圖4)。

歐特克的BIM軟件極大地優化了二維設計，為加快施工進度和提高工作效率提供了強有力的保障。

(2)設計理念的表達手段

而建筑師最關注的，還是設計理念如何利用軟件語言進行虛擬實現和表達。

比如建筑師哈迪·德團隊在方案階段一般用犀牛軟件(Rhinoceros)或maya,配合rhinoscript,grasshopper,maya mel等參數化工具；施工階段一般用digital project或者catia,這兩種軟件能把建筑，結構，設備的模型和圖紙合在一個文件里，供一個團隊分工設計。

下面將借用一個網絡上常見的Rhino與Revit聯合工作的案例來簡單展示這種當下流行的設計手段(圖5)。

當然，這樣的案例只適用于前衛的建筑形體的塑造，而且這種項目對于大多數的建筑設計機構來說，接觸的機會也很少。我們通常更多接觸的項目是較為規則的形體。但是要澄清的是，這種新型的設計手段給我們帶來的啟發不應該只是前衛的建筑造型，更關鍵的是提供了更加有效的解決設計問題的手段以及更加細致、專注地進行建筑細部設計的平臺。

相比之下，徐州建筑職業技術學院的新圖書館項目(圖6)則更能說明問題。

徐州建筑職業技術學院坐落于徐州南郊風景文化區，新圖書館位于西校門入口處，是校園新區的形象標志。借用這個案例，用以展示常見建筑工程項目各專業基于BIM體系的實現過程。

此項目中，中國建筑設計研究院選擇歐特克公司的系列軟件，形成全專業工程制圖、管線碰撞檢測、綠色計算、疏散模擬、施工模擬、虛擬現實等一系列設計成果，Revit是整合上述設計成果的工作平臺。

然而，在BIM工作模式暫未形成，工作團隊暫未建立的時候，想要做到項目細節效果實時可見，我們不得不使用現有的軟件來模擬，其工作的復雜繁瑣可想而知。

以下展示的案例，是福建眾合開發建筑設計院在2011年進行永泰湯埕梧桐溫泉中心酒店設計過程中，用Sketchup建立的一個細致的工作模型。用這個案例，希望能和Revit的設計過程形成對比。推敲過程采用Sketchup、效果圖渲染采用3DMAX、施工圖繪圖用CAD，繁瑣程度可想而知。

建筑效果圖 建筑剖面 節點詳圖

Revit結構模型 Revit暖通模型-局部 Revit電氣模型-局部圖6 徐州建筑職業技術學院新圖書館項目BIM實踐過程

圖7 永泰湯埕梧桐溫泉中心酒店效果圖

但是反過來說，當下對于常見的設計項目，業主也不會要求設計方去進行這種程度的細致推敲。因為大多業主習慣了看效果圖，通過效果圖定方案已經成為目前設計行業的慣例。可是建筑建成效果與效果圖相差甚遠，這個在目前也是常見的。

中心酒店由于項目特殊性(度假酒店)，且業主對于未來建成的建筑的不可見性有著極大的擔憂。于是我們利用Sketchup進行建筑梁板柱及細部構造節點的推敲。但是由于項目規模較大，我們不得已將建筑拆分為多個部分進行建模。細致而準確的建模及所見即所得的模型展示讓業主對于建筑的細節有了更多的思考，且對項目的下一步推進有了更為堅定的信心。

客房單元詳模 自助餐廳詳模圖8 永泰湯埕梧桐溫泉中心酒店SU詳模

因此，現行的設計工作模式對于越來越精細化的設計過程來說，已經漸漸地顯示出了其不足。而基于BIM體系的設計過程能夠在提高客戶體驗，提升設計水平方面提供更多的可能性。

3 現實——BIM“中國化”的阻力

然而，作為建筑師設計理念的理想表達手段，基于BIM理念的設計流程技術支持平臺卻沒有獲得業界預想的熱烈響應。許多設計單位花重金買下軟件套裝、組建昂貴的計算機工作站、培養BIM技術人員，卻最終發現業界宣稱的高效、系統其實只是“徒有虛名”。但是其中的內在原因卻有很多方面。

(1)缺乏合適的實踐項目

從上面第一個案例可以看出，新的軟件平臺對于數字生成建筑具有非常大的便利性，然而這種建筑項目在我們的身邊開發的并不多。畢竟在我們的城市中更多被需要的建筑應該是實用、經濟、舒適、美觀的。正如我們在日本大城市街道上所看到的那樣，每一棟樓都是一個像是被精心雕琢過的盒子。無論是遠觀還是在其中體驗空間，均能感受到設計師和使用者的溫馨對話。

但是實際上在目前看來形體規則的建筑如30層的高層住宅項目，一到兩個標準層平面圖就能基本把一棟樓的施工內容都表達完善，在Revit中卻意味著得復制30個同樣的樓層，龐大而緩慢的數據處理過程和繁瑣的模型建立過程帶來的工作效率顯然低于傳統CAD制圖手段。

這樣的初步印象如何能讓設計師動心并且付諸行動？

(2)基于BIM理念的設計過程與傳統設計過程具有太大的反差，是一次設計手段的變革

在CAD等二維設計軟件輕松被人熟練掌握并用于繪圖時，相對來說比較費事的Revit就顯得有點失寵了。

設計師們更關心的是在方案階段，當下流行的Sketchup具有非常快捷的建筑概念模型搭建和初步的效果表達，且能夠與3Dmax等效果圖軟件共享模型，從而在極短的時間內給業主展示逼真的建筑效果。而很顯然，Sketchup模型在實際操作階段，是無法直接為Revit平臺使用的。

可以說，目前Revit只是在CAD繪制方案2D圖紙基本成型后才得以應用于施工圖階段。用Sketchup和CAD可以被推翻和修改無數遍的概念方案過程，在Revit平臺中基本沒有實現的可能。所以可以說目前的Revit就是拿來進行施工圖繪制、修改、出圖的，實際上與BIM體系理念的協同性等概念相去甚遠，工作效率也自然不會有太大的提升。

換句話說要想完美地運行BIM設計流程，一個無懈可擊的建筑信息模型的建立是前提。可事實上是，目前的Revit實踐中基本還是只能完成70%～80%的工作量，其余仍然需要CAD等二維軟件進行輔助出圖。

特別是水電設備專業傳統的繪圖習慣均以2D多段線為主，管線的排布工作基本都交給現場安裝處理，而基于Revit MEP軟件的設計平臺，將是對他們的繪圖習慣的一大挑戰。

這些我們面臨的問題，其實都是基于BIM體系在中國建筑界的“水土不服”，因此只有逐步改變設計從業者的設計與制圖習慣， 形成一套從策劃到概念設計再到方案階段最后到施工圖設計的完善的BIM解決方案，在軟件平臺中形成由粗到細、由大到小、由整體到細節的設計過程[2、3]。

(3)在快餐式文化興盛的當下，設計對于建筑本身的意義逐漸缺失

當下國內建筑界“效率為先”帶來的是設計細節的忽略和設計師使命感的降低，而基于BIM理念的設計過程將給建筑師提供一個虛擬的自由“建構”平臺。

在傳統的設計過程中不會注意到的許多構造細節，在建筑信息模型中卻是不可忽略的。比如常常甩向二次設計的內容，如幕墻、門窗等內容，設計師常常忽略了幕墻分割與墻體對位，門窗洞口與外立面飾材對位，這種情況在基于BIM平臺的建筑信息模型中將暴露無遺，設計師的工作量雖然大了，但是這些問題本該就是設計師考慮的，設計師所承擔的無非是本被自己所忽略的設計細節。

在傳統2D設計過程中很難注意到許多問題，如在施工現場經常遇到的墻體與梁位偏差，隔墻無法到頂，門洞與梁位“打架”，門扇被橫梁格擋，墻體與幕墻不對位的情況，在Revit的“法眼”下基本無法逃過。

圖9 三維參數化設計圖示

在逐漸冷卻下來的建筑思潮中，如何找到建筑師對于建筑工程設計這一流程的真正位置，才是我們需要深深思考的。

4 設計過程革命——BIM“中國化”的前驅

是什么在主宰這場革命，建筑市場還是建筑師本身？作為建筑產品生產的關鍵步驟，設計過程成為邁向BIM體系之路的起端。針對當下基于BIM體系的設計過程在國內推進所遇到的重重高山，哪里才是這場起義的“大澤鄉”？設計過程作為BIM體系的核心內容，理當作為前驅，首先普及使用基于BIM理念的設計輔助工具。設計過程的執行者與執行手段，需要優先接受新思潮的洗禮。

(1)“薪火相傳”——BIM應用實踐經驗的傳承。

實踐經驗的傳播途徑和方式，是BIM在中國建筑界存在命運的關鍵。BIM中國化，是屬于國內建筑業界的共同使命。

首先是教育拓展，中國傳統建筑學教育及教科書的缺陷在于，不能從更高的高度為學生建立完整的學識系統，從而帶動學生自發補充并完善，傳統的制圖方式和理念深入人心。所以教育改革是第一步。

經過這幾年的發展，市場上組建了許多形形色色的Revit技術支持團隊，官方的如Autodesk中國公司，基于Revit設計軟件的推廣并提供相關的軟件培訓和設計過程介入。其他的如EaBIM、柏慕工場、RevitBBS等基于BIM技術支持網站提供的線下培訓及設計過程技術咨詢服務。

然而，往往新興技術的推廣就伴隨著技術壟斷和商業操作。更不乏有不具備專業資質的組織，他們或許只知道如何使用軟件，固然很難站在更高的高度去理解建筑設計的每一個細節，每一個節點構造的設計、美化。設計過程可以被標準化，但是設計內容具有非常大的靈活性，是無法簡單地使用標準圖庫的某個標準節點而完成的，設計并不是套圖。所以對于設計人員來說，如何使用并操作軟件并不是重點，如何簡便、快捷、清晰地制作并表達設計概念才是根本。

因此，提升BIM理念培訓機構水平，從而提高設計從業者自身認知，進而提升BIM團隊管理核心的理論認識，才是避免在設計道路上走彎路的前提。

(2)國家標準的建立——Revit族和族類型的“中國化”。

Revit族是當前“BIM中國化”道路上的一個巨大的絆腳石。Autodesk Revit中的所有圖元都是基于族的。 “族”是Revit 中使用的一個功能強大的概念，有助于您更輕松地管理數據和進行修改。每個族圖元能夠在其內定義多種類型，根據族創建者的設計，每種類型可以具有不同的尺寸、形狀、材質設置或其他參數變量。 使用 Autodesk Revit 的一個優點是不必學習復雜的編程語言，便能夠創建自己的構件族。使用族編輯器，整個族創建過程在預定義的樣板中執行，可以根據用戶的需要在族中加入各種參數，如，距離，材質，可見性等等。可以使用族編輯器創建現實生活中的建筑構件和圖形/注釋構件。

“族”(family)可以幫助你更方便的管理和修改你搭建的模型，它不像Sketchup模型那樣僅僅是一個三維網格體系，沒有任何附加的關于項目的智能數據。

族類型在revit族中起到了畫龍點睛的作用，當你畫好一個族文件，它只是一個觀賞的樣子罷了，沒有任何的參數、尺寸。起不到什么作用，你要是想讓它成為一個包涵了很多參數的“數據庫”，就必須要在族類型里面添加參數。

圖10 窗族及雨棚族模型示意

比如說角鐵，在一個項目里面可能會出現許多個不同大小尺寸的角鐵，如果要是沒有加任何參數的話你只能往項目里載入很多很多的角鐵，這樣即占內存又不好管理，所以族類型里面的尺寸標注起到了很大的作用，每加上一個標注時就給它套上一個公式，當所有的公式都成為一個有關聯的公式群時，你就掌握了尺寸標注的奧妙，你所繪制的族文件就可以做到牽一發而動全身了，你每改一個數值，其他的參數就會根據的所編的公式進行縮放。

但是由于其制作繁瑣、工程量大等特點，是Revit建模中占用時間較長的一個環節。所以如果事先擁有大量的族文件，將對設計工作進程和效益有著很大的幫助。且各種新材料、構造不斷的出現，使得當前的國標圖集凸顯出了明顯的老邁與無力，且當前國內很多機構紛紛出現了自定義的族制作規范標準，但是均沒有一個統一的平臺和高度，各立門派，很難成氣候。基于BIM體系的設計軟件平臺Revit急需一個系統的體系予以整理、歸納，并且給各個建筑信息模型提供國標族庫。

(3)工作模式的革新——“參數化”軟件平臺上的建筑設計演繹和國內傳統建筑設計配合過程的逐步過渡和磨合。

傳統的設計通常是由建筑師先提出概念設計，再交給工程師進行結構設計，最后由管線等工種配合。建筑師不能夠對材料制造和安裝工藝充分進行了解，缺乏對建筑細節精確的控制。

而“參數化”的軟件平臺給建筑師提供了不同于傳統手法的新的更加有效的模式，以及各工種協同工作流程的方式(BIM)。如蓋里科技為建筑業定制的CATIA建筑版本，該程序的優勢在于允許設計團隊在一個平臺內溝通。建筑的設計與建造過程統一于數字媒介從而可以被精確的控制。

于是，從高校教育進行滲透，從初級制圖階段進行普及，大膽地進行設計手段的變革，乃至進行工作模式的革新，讓BIM理念的優勢和亮點逐步深入人心，才是推廣得以實現的前提。

5 設計回歸——BIM中國化的根本意義

建筑是一門解決人類居所問題的行業，日益復雜的建筑使用功能及人們逐步提高的對于建筑形象、空間的要求。讓往后的建筑設計行業更傾向于設計而不是建造，更傾向于居住體驗而不是經濟回報。這一命題也是當下中國建筑界亟待反思和警醒的。

當下國內建筑市場進入寒冬，批量流水線生產的建筑已經慢慢減少，取而代之的是許多的小型公共服務設施項目、改造項目，這個時候設計對于建筑本身的意義才更為人們所關注。

同時，BIM體系在中國逐漸熱門并且成熟起來的當下，我們需要反思的是，BIM給建筑工程帶來的難道只是便利和高效率？基于BIM的設計手段可以滿足更加復雜的建筑形體塑造，可以減少不必要的工作內容并且提高效率。但是，在滿足了建筑設計與施工現代化、高效率的要求之外，我們國內的快餐式建筑文化、快拆快建大興土木何時可以冷靜下來并且深深地反思設計的本質？

分析BIM體系提供的設計平臺，從建筑方案到施工用建筑信息模型的過渡不是簡單的圖紙交接，而是設計思想的逐步傳遞和交流，傳統施工圖設計過程中設計師不負責任的甩向將被終結。 “30天施工圖”這一固定過程被逐漸縮短并模糊，取而代之的是基于BIM體系建立的綜合型建筑設計團隊。建筑方案的設計過程貫穿整個建筑信息模型的建立過程。很多原來在設計階段被忽略并且丟給施工隊去解決的問題都將展現在設計師的面前，但是反向思考，這也是助推國內建筑設計師進步的動力。

建筑，追根溯源，是用于滿足先民們遮風擋雨的需要而出現的。經歷了洞穴冰窟、茅草木屋、石厝磚土，建筑隨著人類文明的推進不斷建立一個個新的里程碑。

隨著進入計算機時代，從巨型計算模組到386、486、586計算機CPU，再到現在的14nm級的CPU，摩爾定律之下的人類計算機文明，對于建筑的影響應該更為顯著。而建筑設計，通過計算機軟件來表達該過程且使之自動化，將使一切隨之而改變。BIM理念，就是這一變革的中心理論。

BIM對于國內當前建筑工程大環境來說，甚至是一種世界觀的革命，這種轉化需要通過漫長的教育、實踐的滲透過程。而BIM中國化更不只是一個設計平臺，它是一種新的設計理念和思路，新的建筑師手段。

而后我們又要反思，BIM中國化為中國建筑界帶來的不僅僅是一次執行手段的革命，而是一次設計思想的革命。BIM中國化，于尚未接觸BIM平臺的建筑師來說，是一次設計手段的開拓；于奮斗在BIM平臺上的建筑設計人員來說，是一次關于設計本原的回歸；于國內所有從事建筑工作的建筑師來說，是一次關于國內建筑設計熱潮的“冷思考”。

[1]Jerry Laiserin,A(RE-)DEFINITION OF BIM:PROCESS VERSUS TECHNOLOGY(BIM的重新定義：過程與技術),建筑創作08/2011,144-149.

[2]Michael Puddicombe,THE CONFLUENCE OF BIM,VDC AND IPD:COLLABORATION IS THE ESSENTIAL SKILL(BIM、虛擬設計與施工和綜合項目交付的融合：協作為本)，建筑創作，10/2012,141-150.

[3]Gregory F.Starzyk,THE COLLABORATIVE DANCE:ONLY THREE STEPS(協作之舞：只需三步)，建筑創作，10/2012,117-128.

[4]美國國家建筑科學院(Nationals institute of Building Sciences),美國國家BIM標準(Nation Building Informaion Modeling Standard)第一版，2007.

[5]徐州建筑職業技術學院新圖書館案例.http://tech.caenet.cn/ShowArticleDetail.aspx?ID=2711.

How long the BIM “sinicization” road——Introduction to the BIM system impact of domestic architectural design behaviors

TANGDanming

(Fujian Zhonghe Development Architectural Design Institute, Fuzhou 350004)

This paper is to demonstrate the development of the BIM design process in the domestic architectural design process. Hope that the improvement of the domestic design means of BIM china. It is further expected that the domestic architect for the architectural design of the original rational regression, so that the concept of BIM from the initial to the real chinese. BIM China, which has not yet been exposed to the BIM platform, is a pioneering design tool, in the BIM platform for architectural designers, is a return to the design of the original, in the domestic construction work of the architects, is a craze on the domestic architectural design".

BIM sinicization; Revolution of the design process; Design principle; The rational regression; Cold thinking

唐丹明(1987.12- ),男,助理工程師。

2015-06-23

TU2

A

1004-6135(2015)09-0029-07