基于Revit的BIM正向設(shè)計(jì)軟硬件配置建議

陳少偉 陳劍佳 焦 柯

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州 510010）

1 背景

BIM技術(shù)在整個(gè)建筑行業(yè)中得到快速發(fā)展的同時(shí)，其起到的應(yīng)用效果也得到廣泛認(rèn)可，特別是在國家行業(yè)政策推動(dòng)信息化建設(shè)等條件下，BIM技術(shù)漸漸在建筑行業(yè)中占據(jù)舉足輕重的地位。而BIM正向設(shè)計(jì)作為BIM技術(shù)全生命應(yīng)用周期的“源頭”[1]，其應(yīng)用深度影響著后續(xù)各實(shí)施階段的工作開展。開展BIM正向設(shè)計(jì)，除了提高整個(gè)設(shè)計(jì)階段的工作效率外，更是帶動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)的信息化建設(shè)。

縱觀現(xiàn)在整個(gè)BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀，大部分的應(yīng)用單位對(duì)于BIM技術(shù)的使用，幾乎都是采用翻模的形式[2]，即逆向設(shè)計(jì)的使用方法。在此基礎(chǔ)上，開展后續(xù)的BIM功能應(yīng)用，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化、工藝工法的可視化交底，專業(yè)模型的碰撞檢查、模型數(shù)字化信息的集成調(diào)用等。這就引發(fā)了一個(gè)重要問題，設(shè)計(jì)師在完成原有CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的任務(wù)后，還需要參照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行翻模，才能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)BIM技術(shù)應(yīng)用，這無疑對(duì)設(shè)計(jì)人員造成負(fù)擔(dān)，使BIM技術(shù)的推廣在設(shè)計(jì)一開始就出現(xiàn)問題。因此有必要從“源頭”上使用合適的方法[1]——即BIM正向設(shè)計(jì)，解決問題。

BIM正向設(shè)計(jì)是依托三維模型環(huán)境，充分利用BIM軟件參數(shù)化功能的建模方式，搭建可視化三維模型，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)和二維平面自動(dòng)出圖的設(shè)計(jì)方法。這是一種先有模型后有設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)方法，而BIM設(shè)計(jì)軟件作為搭建三維數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)這一方法的首要技術(shù)手段就是選擇合適的 BIM設(shè)計(jì)軟件。

目前的BIM設(shè)計(jì)軟件種類繁多，有的用于滿足各建筑領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)劃需求，如民用建筑，市政基礎(chǔ)等；也有的用于滿足各專業(yè)功能的使用需求，如設(shè)計(jì)圖面表達(dá)，后期效果處理，結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算，流水采光通風(fēng)分析等。在這樣一個(gè)林林總總的軟件環(huán)境下，配置合適的BIM軟件，對(duì)提高設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)表達(dá)、深化BIM技術(shù)應(yīng)用等方面，都將起到事半功倍的效果。

2 BIM設(shè)計(jì)軟件需求分析

工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目在決定采用 BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)同時(shí)，需要對(duì)相關(guān)的BIM設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行調(diào)研分析，篩選合適的BIM設(shè)計(jì)軟件，以滿足工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用需求。下文從建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電三個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)出發(fā)，對(duì)相關(guān)的軟件需求展開分析，以此明確軟件使用需求分析應(yīng)綜合考慮的方向。

2.1 BIM基礎(chǔ)建模軟件

正向設(shè)計(jì)的應(yīng)用思路在于，先有設(shè)計(jì)模型，后有設(shè)計(jì)圖紙。BIM技術(shù)應(yīng)用的理想狀態(tài)就是在同一套基礎(chǔ)模型下繼承并展開應(yīng)用[3]。正向設(shè)計(jì)的應(yīng)用思路和理想狀態(tài)決定了基礎(chǔ)建模軟件的選用思路。縱觀BIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，既有民用建筑工程領(lǐng)域，也有市政路橋基礎(chǔ)設(shè)施、航空航天機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展方向的定性同樣也決定了BIM技術(shù)基礎(chǔ)建模軟件的選用思路。目前市場上使用較為普遍的BIM軟件，按照使用領(lǐng)域的不同，主要分為以下類型[4]：

1）Autodesk公司的Revit系列軟件，包括建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電專業(yè)，主要應(yīng)用在民用建筑領(lǐng)域；

2）Graphisoft公司的ArchiCAD系列軟件，包括建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電專業(yè)，主要應(yīng)用在民用建筑領(lǐng)域；

3）Bentley公司的Bentley系列軟件，包括建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)，主要應(yīng)用在工廠設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)實(shí)施領(lǐng)域；

4）Dassault System公司的CATIA系列軟件，主要應(yīng)用在航空、航天、汽車等度機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域；

以上幾大主流BIM軟件都有屬于自己的BIM系統(tǒng)平臺(tái)和交換數(shù)據(jù)接口，各專業(yè)數(shù)據(jù)模型在同一平臺(tái)上的數(shù)據(jù)交換較為流暢，功能應(yīng)用較為成熟。因此，可以選擇對(duì)應(yīng)工程領(lǐng)域的BIM軟件搭建基礎(chǔ)模型。但這并不限定整個(gè)工程設(shè)計(jì)過程一定要完全使用同一軟件廠商配套的BIM軟件，借助其他軟件廠商的個(gè)別BIM軟件，或許能取到更好的表達(dá)效果，不過這都是在同一基礎(chǔ)模型上實(shí)現(xiàn)使用功能。

2.2 設(shè)計(jì)軟件類型

基礎(chǔ)建模軟件的選用，是對(duì)行業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的定向選擇，也是專業(yè)應(yīng)用和功能考慮的結(jié)果。同一平臺(tái)的BIM設(shè)計(jì)軟件在繼承基礎(chǔ)建模軟件的 BIM模后開展BIM技術(shù)應(yīng)用。即使在同一軟件平臺(tái)，只是選用一款軟件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)一個(gè)項(xiàng)目所有專業(yè)的BIM正向設(shè)計(jì)也是比較困難的，需要考慮其他軟件的輔助作用。例如對(duì)于復(fù)雜造型的設(shè)計(jì)方案，可以運(yùn)用 Rhino或其他輔助軟件進(jìn)行表達(dá)[5]，視頻的動(dòng)畫效果可以使用 Lumion進(jìn)行表達(dá)，但要注意軟件與軟件之間端口的對(duì)接問題。

綜合考慮整個(gè)工程設(shè)計(jì)實(shí)施過程，在選用BIM設(shè)計(jì)軟件時(shí)，除了需要考慮專業(yè)類型，同時(shí)也需要考慮各專業(yè)軟件的基礎(chǔ)使用功能。BIM設(shè)計(jì)軟件按照專業(yè)類型和使用功能的不同可以有以下劃分：

1）按照專業(yè)類型可以分為：建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、電氣；

2）按照使用功能分為：專業(yè)設(shè)計(jì)、計(jì)算、可視化、日照、風(fēng)環(huán)境分析等；部分BIM設(shè)計(jì)軟件和基礎(chǔ)功能如表1所示。

表1 BIM設(shè)計(jì)軟件類型

2.3 軟件性能分析

目前市面上存在的基于Revit平臺(tái)的BIM設(shè)計(jì)軟件種類較多，如 Autodesk、廣廈、天正、鴻業(yè)等。每款軟件都有它本身的優(yōu)越性和局限性。在選擇合適軟件進(jìn)行各階段設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)際情況和不同階段的的專業(yè)使用需求。當(dāng)軟件的使用功能無法完整地表達(dá)設(shè)計(jì)所要涵蓋的內(nèi)容或無法涵蓋設(shè)計(jì)的各個(gè)階段時(shí)，需要考慮多種軟件的配合使用，同時(shí)，需要考慮軟件與軟件之間使用性能的差異和模型數(shù)據(jù)接口的轉(zhuǎn)換等問題，使得設(shè)計(jì)軟件能在工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中發(fā)揮最大的實(shí)際效用。

綜合考慮工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的使用需求后，主要從以下幾個(gè)方面去分析各類設(shè)計(jì)軟件的使用性能：多專業(yè)協(xié)調(diào)性、軟件兼容性、參數(shù)化功能、可出圖性、渲染能力。從好、較好和一般三個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，部分建筑專業(yè)設(shè)計(jì)軟件分析如表2所示。

1）專業(yè)的協(xié)調(diào)性主要強(qiáng)調(diào)的是工程設(shè)計(jì)過程中，專業(yè)與專業(yè)之間在同一個(gè)使用平臺(tái)上的協(xié)同配合能力；

2）軟件兼容性主要強(qiáng)調(diào)的是使用不同平臺(tái)設(shè)計(jì)軟件時(shí)，設(shè)計(jì)模型在不同階段、不同軟件之間的可繼承性和交互實(shí)用性；

3）參數(shù)化功能主要強(qiáng)調(diào)的是BIM設(shè)計(jì)軟件在建模過程中，模型構(gòu)件的參數(shù)化調(diào)整和設(shè)計(jì)能力；

4）可出圖性主要強(qiáng)調(diào)的是 BIM 設(shè)計(jì)軟件在建模后，生成二維CAD圖紙的自動(dòng)出圖能力；

5）渲染能力主要強(qiáng)調(diào)的是BIM設(shè)計(jì)軟件生成渲染圖的能力。

3 BIM設(shè)計(jì)硬件需求分析

BIM正向設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，使得設(shè)計(jì)不再是專業(yè)本身的獨(dú)立設(shè)計(jì)，更強(qiáng)調(diào)專業(yè)間的高度協(xié)同。而協(xié)同設(shè)計(jì)很大程度是指基于網(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)計(jì)溝通交流手段[6]，形成這種交流手段的硬件設(shè)施包括兩個(gè)方面——支持BIM設(shè)計(jì)軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)和實(shí)現(xiàn)各專業(yè)交流的中心服務(wù)器。

BIM設(shè)計(jì)軟件即包括三維的模型軟件，也包括二維的平面軟件，其實(shí)現(xiàn)的功能比較多，軟件的性能比較高，因此對(duì)于計(jì)算機(jī)的配置要求較高，主要體現(xiàn)在圖形圖像的顯示能力、后臺(tái)數(shù)據(jù)的運(yùn)算能力和信息交互處理能力。從各專業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)功能使用要求考慮，建議從以下兩個(gè)層級(jí)[7]進(jìn)行區(qū)分：

標(biāo)準(zhǔn)層級(jí)：滿足各設(shè)計(jì)專業(yè)建模，多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)、管線綜合、采光日照性能分析；

高級(jí)配置：高端建筑性能分析，精細(xì)渲染。

表3為當(dāng)前版本Revit軟件平臺(tái)硬件基本配置的建議。

表2 建筑專業(yè)設(shè)計(jì)軟件分析

表3 個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件配置

表4 服務(wù)器硬件配置

BIM正向設(shè)計(jì)需要應(yīng)用到多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。Revit軟件中的工作集協(xié)同方法是通過局域網(wǎng)進(jìn)行，當(dāng)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目體量較小或資源配置有限時(shí)，可以以某臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)為服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)BIM軟件數(shù)據(jù)和信息的存儲(chǔ)共享。當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量、用戶數(shù)量、使用頻率、數(shù)據(jù)吞吐量較大時(shí)，需要考慮搭建中心服務(wù)器[7]。表4為搭建數(shù)據(jù)服務(wù)器小于100個(gè)并發(fā)用戶硬件基本配置。

4 軟件的配置其他因素

綜合上文分析，配置合適的BIM設(shè)計(jì)軟件主要考慮軟件使用平臺(tái)、企業(yè)發(fā)展方向、專業(yè)設(shè)計(jì)類型，專業(yè)實(shí)現(xiàn)功能等。除了這幾類因素外，也可以從以下幾個(gè)角度的出發(fā)，對(duì)軟件進(jìn)行分析和評(píng)估：

從工作效率進(jìn)行分析和評(píng)估：BIM軟件的開發(fā)除了滿足基本的設(shè)計(jì)使用功能外，是否還包括配套的使用工具，配套工具是否能夠高效的提高工作效率。

從軟件的市場使用情況進(jìn)行分析和評(píng)估：BIM軟件的開發(fā)速度比較快，市場的占有率也有所差異，市場需求的不同，反應(yīng)了BIM軟件本地化的使用要求和數(shù)據(jù)交換需求。

從軟件的可開發(fā)性進(jìn)行分析和評(píng)估：BIM軟件提供的功能有時(shí)候并不能完全滿足設(shè)計(jì)師的使用要求，需要二次開發(fā)人員不斷完善軟件的使用功能。

從契合的建筑類型進(jìn)行分析和評(píng)估；利用BIM軟件進(jìn)行模擬建造時(shí)，建筑的使用功能、結(jié)構(gòu)承重體系和外部裝飾效果等因素，直接影響到模型的設(shè)計(jì)和表達(dá)效果。需要借助不同的軟件，滿足不同建筑類型建筑的表達(dá)需要。

5 工程應(yīng)用

某項(xiàng)目為29層的超高層建筑，總建筑面積為164 552㎡，主要用于商業(yè)辦公，結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒設(shè)計(jì)，外立面采用鋁合板玻璃幕墻設(shè)計(jì)。運(yùn)用BIM技術(shù)服務(wù)于全過程設(shè)計(jì)和是施工管理，主要涉及專業(yè)包括，建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電和幕墻。

結(jié)構(gòu)混凝土的基礎(chǔ)模型主要是利用YJK的計(jì)算模型，鋼結(jié)構(gòu)模型主要是利用Tekla的計(jì)算模型，再將兩者的模型導(dǎo)入到Revit中，避免了設(shè)計(jì)人員多次重復(fù)繪制模型，提高工作效率。建筑和機(jī)電專業(yè)的BIM基礎(chǔ)模型都是在Revit上實(shí)現(xiàn)建模。在Revit和中Navisworks進(jìn)一步完成管線綜合的優(yōu)化調(diào)整，提前解決綜合管線的碰撞。同時(shí)，利用3D Max模擬幕墻安裝節(jié)點(diǎn)和幕墻吊裝工藝，指導(dǎo)幕墻施工安裝。

在設(shè)計(jì)階段主要使用的 BIM軟件包括 Revit和SketchUp等，詳見表5中BIM設(shè)計(jì)軟件配置表。

表5 BIM設(shè)計(jì)軟件配置表

6 結(jié)論

BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用優(yōu)勢已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，如何推動(dòng)BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的進(jìn)一步發(fā)展——即BIM正向設(shè)計(jì)，首要環(huán)節(jié)就是選用合適的BIM設(shè)計(jì)軟件。如何在這樣一個(gè)軟件種類繁多、平臺(tái)使用類型多樣、各地方BIM思想和BIM應(yīng)用軟件水平參差不齊的軟件使用環(huán)境因素中，使用合適的設(shè)計(jì)軟件，提高設(shè)計(jì)效率和推廣BIM應(yīng)用，即離不開軟件廠商對(duì)軟件使用功能的優(yōu)化，也需要軟件使用者對(duì)軟件使用性能、硬件配置條件等內(nèi)容的研究探索。