BIM在大型辦公建筑項目施工圖設(shè)計及工地服務階段的應用
——以中關(guān)村國防科技園項目為例

楊 曦

（中國建筑設(shè)計咨詢有限公司，北京 100120）

1 項目概況及設(shè)計難點

中關(guān)村國防科技園項目位于北京理工大學中關(guān)村校區(qū)西區(qū)，西鄰西三環(huán)北路，北至校園北路，東至校園西路，南鄰學生公寓5，6號樓，總建設(shè)用地面積4.65hm2，總建筑面積23.8萬m2，分為 A、B、C、D、E、F、G 共 7 個單體建筑，建筑控制高度 60～80m（見圖1）。

圖1 中關(guān)村國防科技園效果

面對如此規(guī)模的建筑群體，面臨著各種各樣的設(shè)計難點。比如，項目地塊存在航空限高，如何在有限的層高內(nèi)盡可能加大房間的凈高；整個項目各類機房眾多，如何才能準確合理地控制機房面積，減少面積浪費；A座的體型變化較大，如何進行超限計算以及設(shè)計；甲方要求B座單體建筑滿足國家綠色建筑三星級標準，如何實現(xiàn)；這時就需要發(fā)揮BIM三維可視化及信息數(shù)據(jù)強大的優(yōu)勢，各專業(yè)協(xié)同設(shè)計，最后既得到了精準的數(shù)據(jù)，又節(jié)省了大量時間。下面重點介紹如何在施工圖設(shè)計及工地服務階段應用BIM。

2 施工圖設(shè)計階段

2.1 準備工作

1）樣板文件 本項目是在公司提供的樣板文件上進行的修改補充，重點對標注樣式、文字樣式、線型線寬線樣式等進行修改深化，使其更加接近二維出圖時期的圖則規(guī)范，也更加便于今后CAD與Revit軟件互相關(guān)聯(lián)。

2）族 除樣板文件外，還需要針對本項目的情況提前或隨時定制各種需要的族庫文件，本項目大部分使用的是Revit軟件自帶及公司族庫里的族。針對個別沒有的族進行了單獨定制，比如A座、F座、G座立面系統(tǒng)里特有的金屬百葉構(gòu)造。

3）工作劃分 由于項目面積巨大，單體較多，因此采用中心文件鏈接中心文件的工作劃分方式，將地下、A座、B～E座、F～G座分成4個中心文件，每個中心文件再對應鏈接各專業(yè)的中心文件，最后4個中心文件鏈接到1個總的中心文件。

2.2 建立BIM模型

BIM下進行施工圖設(shè)計不再是簡單的二維制圖，而是在計算機上通過軟件模擬建造一座真實的建筑，操作對象是通過三維構(gòu)件以真實的建構(gòu)關(guān)系搭建而成（見圖2）。整個設(shè)計過程不是通過點、線、面等幾何畫法的方式來表達三維建筑，而是通過不斷修改和確定參數(shù)的方式來構(gòu)建一個數(shù)字化模型。建模工作完成后得到了一個擁有梁、板、柱、內(nèi)外墻體及屋面的模型，然后結(jié)構(gòu)、機電同時鏈接的模型開始建立各自專業(yè)的模型。

圖2 整體BIM模型

如圖3所示，Revit模型與傳統(tǒng)CAD二維圖紙相比，設(shè)計更加直觀。例如，Revit建筑模型中可以通過鏈接的方式看到設(shè)備電氣模型，不僅方便了設(shè)計人員，同時更便于甲方非專業(yè)人士了解設(shè)計。

在施工圖修改方面，Revit模型也有相當明顯的優(yōu)勢。施工圖設(shè)計階段隨時會根據(jù)功能對方案進行優(yōu)化調(diào)整，傳統(tǒng)的CAD繪圖方式需根據(jù)一個圖元的變化修改多張圖紙，經(jīng)常因為考慮不周而有所疏漏，造成圖紙相互矛盾。而修改Revit模型中的一個部位，不同圖紙中的相關(guān)構(gòu)件及標注都會調(diào)整，甚至工程量統(tǒng)計表也會相應修改。以A座為例，由于Revit軟件可以實時觀看三維效果，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)塔樓的輪廓與裙房相交的地方?jīng)]有對上，需要對塔樓輪廓進行修改，這時只需要在平面上對輪廓進行編輯即可，整個模型都跟著變了，相關(guān)的平面、立剖面、房間面積自動發(fā)生變化（見圖4）。

圖3 A座標準層模型

圖4 方案調(diào)整

在施工圖階段，除了建筑專業(yè)自身需根據(jù)功能及造型進行調(diào)整，同時還要接收各專業(yè)發(fā)來的提資，根據(jù)提資確定機房位置及面積，為將來設(shè)備專業(yè)布置機房設(shè)備預留條件（見圖5）。

圖5 方案深化

2.3 管線綜合及碰撞檢查

由于BIM模型建模精準且各專業(yè)的管線模型全部可視，因此在管線綜合時可以更好地利用空間。以A座首層報告廳為例，A座首層層高5.1m，報告廳位置上方為多功能廳，結(jié)構(gòu)需要占用很大的吊頂空間，同時報告廳還要做升起，因此高度極其有限。在這個階段，通過BIM高度集成的管線綜合，將最高處的凈高控制在3.6m，從而實現(xiàn)了對建筑空間的優(yōu)化（見圖6）。

傳統(tǒng)設(shè)計中，所有構(gòu)件都是二維表達，只能通過人工逐步排查構(gòu)件的沖突，經(jīng)常因為設(shè)計人員經(jīng)驗不足或檢查不充分導致工地問題重重，解決問題時費時費力。Revit設(shè)計時所有構(gòu)件都是三維表達，因此所有沖突的地方都可以通過軟件碰撞檢查及時發(fā)現(xiàn)并報警（見圖7）。同時，模型表達方式也可以更方便設(shè)計師看出問題并找到解決方式。

圖6 管線綜合

圖7 碰撞檢查

2.4 綠色建筑配合設(shè)計

綠色建筑已經(jīng)日益成為建筑設(shè)計的新標準，本項目按照綠建三星的要求進行設(shè)計。BIM技術(shù)所包含的詳細建筑數(shù)據(jù)與便捷接口可以與分析采光、通風、日照、能耗和材料可持續(xù)性的軟件互通；通過綠色設(shè)計軟件的數(shù)據(jù)分析，提高建筑對自然通風、采光的利用，從而降低建筑能耗，實現(xiàn)綠色節(jié)能。項目中采用BIM技術(shù)，通過與綠色建筑咨詢公司的配合，將Revit模型與Ecotect綠色建筑計算軟件結(jié)合，進行日照計算、模擬風環(huán)境等，以量化數(shù)據(jù)為依據(jù)反饋回設(shè)計之中，使之能夠順利取得綠建三星的標識（見圖8）。

圖8 綠建配合

3 工地服務階段

3.1 建筑專業(yè)工地配合階段的BIM應用

工地服務階段除向客戶交付全套施工圖紙之外，還附加了完整的Revit模型，施工方在此基礎(chǔ)上使用Navisworks進行了4D施工模擬，合理安排施工進度計劃。在工地服務階段我們主要進行的工作是通過模型指導工地施工以及與第三方設(shè)計機構(gòu)配合等工作（見圖9）。

圖9 BIM對項目施工管理

3.2 指導工地施工

在傳統(tǒng)方式中，提供給施工單位的設(shè)計成果都是二維圖紙，大量的信息都分散在不同圖紙中，很多專業(yè)內(nèi)與專業(yè)間的錯漏矛盾無法表現(xiàn)。施工單位按照這樣的圖紙施工，難免會發(fā)生很多不必要的修改和變更。BIM模型具有關(guān)聯(lián)集成的特點，提供給施工單位的設(shè)計成果是一套包含各專業(yè)設(shè)計信息的完整模型。因為在設(shè)計過程中大量的沖突矛盾已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并解決，所以施工單位得到的是一個整體被優(yōu)化了的模型（見圖10）。

圖10 BIM對項目施工管理

在工地服務階段，BIM應用大大降低了設(shè)計方與施工方關(guān)于設(shè)計變更交流的時間成本。以B座地上標準層平面變更為例，建筑師將模型通過BIM360上傳到云端并在變更處添加標注示意并發(fā)送提示信息，施工現(xiàn)場即可通過360 Glue移動端即時查看變更內(nèi)容，與傳統(tǒng)2D圖紙變更相比更直觀、便捷（見圖11）。

圖11 360 Glue移動端現(xiàn)場指導

4 結(jié)語

中關(guān)村國防科技園項目是該部門第一個BIM工程，對團隊而言，處于一個由二維設(shè)計向三維設(shè)計的過渡階段。團隊并沒有選擇刻板地追求全部Revit模型的工作方法，而是結(jié)合項目特點和傳統(tǒng)出圖要求，將Revit、CAD及Sketch Up這幾款軟件靈活組合應用，從而實現(xiàn)在規(guī)定時間內(nèi)保質(zhì)保量完成工作的目標。