BIM技術(shù)正向設(shè)計建模標(biāo)準(zhǔn)研究

劉志忠，申靖宇

（廣東碧桂園職業(yè)學(xué)院，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

1 引言

BIM技術(shù)是以計算機(jī)建模軟件為手段實(shí)現(xiàn)建筑物在計算機(jī)中進(jìn)行模擬建造的一種先進(jìn)的建造管理技術(shù)。目前的BIM技術(shù)具有時間滯后性，利用BIM技術(shù)建立三維模型，通過三維圖形來發(fā)現(xiàn)圖紙中的設(shè)計問題來進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，對于“先CAD出圖、后翻模”的BIM逆向設(shè)計而言，這種“先建模、后出圖”的BIM正向設(shè)計方法是先建立建筑物三維模型后導(dǎo)出二維圖紙來提高設(shè)計質(zhì)量，減少工作重復(fù)，提高設(shè)計效率。BIM正向設(shè)計是對建筑設(shè)計流程的改變，讓建筑物在設(shè)計之前就可以直觀地展示出來，提高設(shè)計的科學(xué)性。正向設(shè)計的方式強(qiáng)化了規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)維的建筑全生命周期及建筑信息的統(tǒng)一性。可以用一套BIM模型同滿足業(yè)主、施工、監(jiān)理、審圖機(jī)構(gòu)等多個項目參與方對建筑信息模型及圖紙的需要，同時也避免了BIM逆向設(shè)計造成的工作重復(fù)、設(shè)計效率低的問題。

2 BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 BIM正向設(shè)計團(tuán)隊組建

BIM正向設(shè)計的順序首先進(jìn)行概念設(shè)計，然后進(jìn)行初步設(shè)計，建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后進(jìn)行機(jī)電設(shè)計，機(jī)電設(shè)計是在建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)之上。設(shè)計單位BIM正向設(shè)計團(tuán)隊一般由BIM項目負(fù)責(zé)人組織領(lǐng)導(dǎo)，建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)和機(jī)電專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行分專業(yè)設(shè)計，BIM團(tuán)隊成員的主要任務(wù)如下。

2.1.1 BIM項目負(fù)責(zé)人

和業(yè)主溝通明確設(shè)計意圖，確保在整個項目實(shí)施中信息的統(tǒng)一，制定相關(guān)導(dǎo)則及標(biāo)準(zhǔn)，參與項目實(shí)施過程中的BIM決策，制訂BIM工作計劃并且落實(shí)成員實(shí)施計劃。

2.1.2 專業(yè)負(fù)責(zé)人

負(fù)責(zé)本專業(yè)內(nèi)部的任務(wù)分工及協(xié)調(diào)。將工程項目進(jìn)程和遇到的問題準(zhǔn)確反映在BIM 模型之中，為項目負(fù)責(zé)人設(shè)計決策提供依據(jù)。BIM 專業(yè)負(fù)責(zé)人在項目管理中是最直接的操作者和信息的提供者。

2.1.3 BIM專業(yè)工程師

根據(jù)本專業(yè)負(fù)責(zé)人的要求建立BIM模型并且根據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出符合施工要求的施工圖紙。BIM工程師是具體設(shè)計的執(zhí)行者。具體的組織架構(gòu)分工如圖1。

圖1 BIM項目組織架構(gòu)圖

2.2 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

利用BIM正向設(shè)計可以提前了解建筑物的外觀形狀根據(jù)業(yè)主的需求更好執(zhí)行設(shè)計意圖，提高設(shè)計質(zhì)量。通過BIM技術(shù)直接建立三維模型再通過BIM模型生成圖紙，使得圖紙質(zhì)量從以前CAD二維平面出圖變成BIM三維設(shè)計出圖，使得圖紙更加規(guī)范合理。

2.3 BIM技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

目前市面上有很多結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，其核心功能就是利用BIM建筑信息模型技術(shù)對結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行分析。常見的結(jié)構(gòu)分析軟件有ANSYS、PKPM、ABAQUS、SPA2000等結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，這些軟件都屬于BIM軟件，利用BIM技術(shù)強(qiáng)大的模擬性在建筑物建造之前對其進(jìn)行力學(xué)模擬分析。對建筑物桿件受力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)會耗費(fèi)大量時間和金錢，有些大型項目需要通過力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)和計算機(jī)模擬同步進(jìn)行相互驗(yàn)證。所以，BIM技術(shù)可以很好對建筑物的受力和安全性進(jìn)行模擬。

2.4 BIM技術(shù)在機(jī)電設(shè)計中的應(yīng)用

由于機(jī)電設(shè)計是在結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)計完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行，利用傳統(tǒng)方式設(shè)計機(jī)電圖紙中的標(biāo)高和位置和建筑與結(jié)構(gòu)圖不統(tǒng)一，容易產(chǎn)生機(jī)電管線和建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)碰撞的情況。利用BIM建筑信息模型將BIM模型建立在建筑和結(jié)構(gòu)模型之上，在出圖之前就可以完成碰撞檢查、管線綜合等工作，通過機(jī)電建模可以使設(shè)計更加合理，更加直觀。保證設(shè)計管線布置的合理性和水電出圖的準(zhǔn)確性，如圖2所示。

圖2 BIM在機(jī)電設(shè)計中的應(yīng)用示意圖

2.5 BIM技術(shù)在節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

為了使建筑設(shè)計更加節(jié)能，在設(shè)計過程中要考慮建筑物的保溫、隔熱、防風(fēng)、日照等節(jié)能設(shè)計。在設(shè)計過程中可以通過BIM技術(shù)對建筑物進(jìn)行能耗分析，在建造之前模擬建筑物的日照、保溫、隔熱、隔音等情況對建筑物進(jìn)行節(jié)能分析。常用的BIM軟件有Revit和Sketch UP等。利用這些BIM軟件可以提前模擬建筑物的日照和保溫等對建筑物進(jìn)行能耗分析，提升建筑物的節(jié)能設(shè)計質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)綠色建筑。BIM技術(shù)在節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用如下圖3所示。

圖3 BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

3 BIM正向設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)

3.1 正向設(shè)計對模型基本要求

3.1.1 建筑物位置信息需要統(tǒng)一

①基點(diǎn)：統(tǒng)一選取項目結(jié)構(gòu)建筑平面對應(yīng)左下角（A軸和1軸的交點(diǎn)）作為項目基點(diǎn)。②定位：建立項目統(tǒng)一標(biāo)高、軸網(wǎng)的基礎(chǔ)文件，各工作模型參照此文件進(jìn)行定位。③模型方位：模型方位應(yīng)與平面方位一致，當(dāng)場地方位與建筑不一致時，在模型整合時需要保持共享坐標(biāo)。

3.1.2 模型顏色要求一致

對于不同的構(gòu)件設(shè)置不同的顏色，同類型構(gòu)件應(yīng)設(shè)置同種顏色，便于區(qū)分不同構(gòu)件的類型，要求不同構(gòu)件按顏色進(jìn)行分類。

3.1.3 文件內(nèi)部名稱一致

同類別的構(gòu)件命名方式要求固定標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)一致，最終完成的模型文件名稱也要有固定標(biāo)準(zhǔn)，最后導(dǎo)出的圖紙也要有固定的圖紙名稱標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.4 建模深度要求標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一

模型深度即模型需要表達(dá)的精細(xì)程度，需要統(tǒng)一，包括表面裝修層材質(zhì)的定義，細(xì)部構(gòu)造做法的精細(xì)程度需要進(jìn)行各專業(yè)的統(tǒng)一。

3.1.5 扣減條件要求統(tǒng)一

不同構(gòu)件相交的扣減方式一般按照清單計價規(guī)范進(jìn)行扣減，特別是結(jié)構(gòu)建模是對于梁、板、柱混凝土的扣減方式應(yīng)該嚴(yán)格按照清單計價規(guī)范進(jìn)行扣減，方便后期進(jìn)行BIM工程量的統(tǒng)計輸出。

3.2 各專業(yè)職業(yè)設(shè)計協(xié)同工作

為了實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計團(tuán)隊在一個項目上同時工作，節(jié)省時間，提高項目的操作效率及不同專業(yè)間的協(xié)作，團(tuán)隊所有成員應(yīng)按照以下要求開展工作。

3.2.1 文件保密要求

①項目參與各人員必須對該項目資料（包括設(shè)計圖紙、設(shè)計模型、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等）做好保密工作，未經(jīng)同意，一律不得外傳；②正在構(gòu)建中的設(shè)計和模型內(nèi)容，未經(jīng)審核和確認(rèn)，不得交予項目團(tuán)隊之外人員使用；③各參與方在工作中的過程模型文件交換和共享，僅作為工作中的步驟。

3.2.2 成果一致要求

BIM模型文件和模型應(yīng)用成果，經(jīng)過內(nèi)部審核后，符合交付條件，按規(guī)定提交模型和應(yīng)用成果。成果模型文件在本導(dǎo)則范圍內(nèi)，應(yīng)與經(jīng)過校審的二維設(shè)計圖文件一致，以便最大限度地降低溝通中的錯誤風(fēng)險。

3.2.3 書面溝通要求

模型和應(yīng)用成果，交付后相關(guān)方給予反饋，反饋意見需以書面形式。團(tuán)隊成員應(yīng)按照書面反饋意見進(jìn)行整改，發(fā)現(xiàn)項目相關(guān)問題如圖紙錯誤、碰撞問題，應(yīng)以書面報告的形式交予甲方或設(shè)計單位。

3.2.4 文件歸檔要求

按服務(wù)內(nèi)容要求及合同約定，最終簽收的BIM文件和成果都應(yīng)進(jìn)行歸檔，并與圖紙等設(shè)計文件構(gòu)成的完整一致的版本進(jìn)行保存。

3.2.5 模型協(xié)調(diào)原則

根據(jù)本項目的實(shí)際情況，各專業(yè)之間協(xié)作采用鏈接的形式，同時采用鏈接的形式分工協(xié)作。也可以在協(xié)同大師軟件進(jìn)行協(xié)同文件的操作，保證工作同時進(jìn)行，遇到模型問題可以及時地進(jìn)行反饋及修改。

4 結(jié)語

綜上所述：通過BIM正向設(shè)計可使設(shè)計更加符合規(guī)范要求，利用BIM模型直接進(jìn)行設(shè)計出圖和項目管理可節(jié)約成本，提升設(shè)計質(zhì)量和效率，為項目的建設(shè)增值，BIM技術(shù)的正向設(shè)計是建筑行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。