基于Revit 的BIM 技術在建筑設計初期的應用研究

何 祺

建筑設計是為人們營造各種三維使用空間的學科。相較于傳統的二維圖紙，三維模型能夠更直觀和準確地表達建筑設計信息，方便專業人士和業主之間交流。早在西方文藝復興時期，即現代建筑師執業制度開始形成的時期，當時的建筑師們如伯魯乃列斯基、米開朗基羅等，已經大量使用三維模型向業主闡述自己的設計。中國古代也利用信息模型或三維示意圖來表達建造過程和設計概念。例如：宋代《營造法式》的材分制度，就是建立一種參數化族類型體系，通過選擇用材的參數等級來確定各類建筑的規制；清代專門負責設計營建皇家建筑的“樣式雷”擅長制作各種微縮版的官式古建模型?“燙樣”，以方便與業主溝通設計意圖。在信息化和數字化的時代背景下，BIM 的應用核心仍然是三維模型和信息。BIM 技術在建筑工程中的應用涵蓋了從前期概念方案到后期施工管理，甚至是運維回收的全生命周期[1]。本文研究了Revit 軟件在建筑前期設計過程中的應用，結合相關的項目實踐，探究BIM技術對建筑設計初期階段的積極意義。

1 BIM 技術在建筑設計階段的應用現狀

Revit 是我國應用廣泛的BIM 軟件之一，這個詞是由Revise Instantly （實時更新）兩個英文單詞合并創造而來，軟件的初衷是希望通過Revit 的內置功能模塊和參數調節，快速實現模型與信息的整體聯動和更迭，從而節省設計時間。目前，有一種觀點認為：在項目早期運用Revit 太耗費精力和時間，可以在方案確定后甚至是施工圖繪制完畢后再介入BIM。事實上，將BIM 設計僅僅應用于項目較后期的階段，不但增加了設計工作的負擔，而且無法完全發揮新技術的價值[2]。

在建筑業較為成熟和發達的地區，越來越多公司和從業者已經成功運用BIM 技術來革新行業的工作和管理模式，實現了產業的升級和轉型。這種趨勢從側面印證，新技術確實可以為建筑行業帶來經濟和管理效益。

本文以若干實際工程為例，從多個方面闡述Revit 在建筑設計項目初期的應用：有的項目通過軟件內置模塊即可快速生成概念方案；有的則通過與其他軟件平臺的整合聯動實現功能的擴展延伸。項目涵蓋了工業與民用建筑、住宅與公建等類型，規模從小到大較為多樣化。這種新的工作流程有一個共同點：所有的設計過程都是靈活可控的，設計的成果也不是靜態固化的，可以隨時依據需求變化，通過操控一些信息參數來更迭設計內容，期間還可以按需生成各種圖紙，全方位表達設計者的意圖。相較于常規的從二維概念圖紙到三維表現圖，再重繪二維初步設計圖和施工圖，新的設計流程可以節約大量的重復性勞動，很好地保持設計從概念到施工圖階段的一致性和連貫性。

2 Revit 在建筑設計初期的應用

2.1 利用Revit快速生成概念方案

2.1.1 某咖啡吧單體建筑概念設計

本案例為國外某新建住宅小區的配套咖啡吧，業主要求功能布局合理，同時滿足經濟指標和預算要求。在需求明確后，先用鉛筆畫出草圖，大致勾勒出平面與體塊關系，再用Revit 軟件生成三維模型，如同步輸出概念圖紙，用時不到2 d。Revit 軟件生成的咖啡吧概念設計圖紙（圖1）。

圖1 咖啡吧概念設計圖紙（來源：作者自繪）（單位：mm）

Revit 軟件的內置功能，如標高軸網、族、任意剖切和可視化等，可快速生成建筑模型，推敲室內外的空間尺度，靈活精準地調整建筑造型。相較于先用計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）推敲方案，再用三維軟件表達設計效果的常規方式，Revit 能有效縮短設計時間，在短時間內較完整地表達設計概念[3]。

2.1.2 立面和景觀改造概念設計

該案例為福建省閩東地區某市老舊城鎮改造項目，基地現狀為1 條舊商業街，街道中間的空地擬建為口袋公園。通過分析周邊場地的文脈和要素確立設計意向，將手繪草圖導入Revit 軟件，生成方案模型并進行調整。

沿街立面改造方案的設計參考當地的傳統文化和文字符號，運用軟件中的墻族和門窗族的特性功能，快速生成軟件模型?？诖珗@設計概念借鑒中式園林的移步換景與空間滲透變換的處理手法，使用廊道和片墻等傳統建筑語言，利用軟件的內置工具和可調節參數，快速生成長廊和其他景觀要素，營造出既傳統又具有現代感的社區休閑活動場所，如圖2 所示。

圖2 口袋公園概念方案的軸測圖和空間節點透視圖（來源：作者自繪）

2.2 Revit與犀牛軟件、人工智能技術結合生成概念方案

2.2.1 曲面和參數化設計

該水利項目位于福建省沿海地區，項目工期緊張，業主要求項目設計團隊提供多種改建方案進行篩選比對。設計團隊從魚類鱗片中汲取設計靈感，為舊的水利建筑設計新的表皮系統。通過在Rhino Inside Revit 中內置犀牛（Rhinoceros，Rhino）軟件，實現2 款三維設計軟件的聯動。利用犀牛軟件強大的曲面和造型功能及蚱蜢（Grasshopper，GH）插件的各種參數化運算器模塊，自由調節建筑表皮的形式和漸變干擾紋理的分布，如圖3 所示。Revit 軟件與Rhino 軟件結合，突破了Revit 軟件在曲面造型方面的局限，強化了其非線性設計能力。該項目是將犀牛參數化平臺與Revit 結合的一次探索性實踐。

圖3 通過Rhino inside Revit（RIR）實現 Rhino、GH 與Revit 的聯動（來源：作者自繪）

2.2.2 人工智能優化設計

該項目為某居住規劃設計，要求計容建筑面積約15 萬m2。根據項目的基礎資料構建了居住區規劃方案的BIM 模型，同步生成經濟指標信息表格，并進行相關的規劃調整，日照分析和戶型優化等。同時，借助第三方人工智能（Artificial Intelligence，AI）平臺，通過調整提示詞，在初始模型的基礎上衍生出若干立面備選方案，并根據Revit 戶型單體模型快速生成若干室內設計風格方案進行設計選項比對，以滿足不同人群的需求，其相較于常規的設計推敲流程更加高效和便捷[4]。BIM 技術和AI 技術的結合，使設計團隊在有限的時間內完成了投標方案圖紙，如圖4 所示。

圖4 某居住區投標方案圖紙（來源：作者自繪）

2.3 利用Revit實現設計三維聯動和迭代深化

項目為國外某居住區規劃設計，包含75 個聯排住宅單元。一方面，當地規劃部門對新建小區有著嚴格的限制，對居住單元錯層地下室的平均高度、紅線退距和建筑風格等方面都有具體的要求。因此，報建圖紙稍有偏差就會無法通過審核，進而拉長開發周期，影響項目收益。另一方面，開發商追求建筑可建空間和面積等經濟指標的最大化，堅決排斥浪費空間的做法。這兩方面的要求給居住區的規劃設計帶來了一系列挑戰。

在項目調整和深化過程中，運用Revit 軟件的優勢來協調和解決設計過程中的矛盾，提高設計效率。例如，按照當地規劃部門和開發商的要求，居住區要采用歐式風格來呼應場地周邊的傳統文脈。歐式屋頂不但設計樣式較為復雜，采用常規的CAD 繪制屋面的平面圖和立面圖是一個較為繁瑣的過程，而且設計稍有變動就需要重新繪制圖紙。運用Revit 軟件可以輕松解決此問題，三維模型能夠自動生成平面圖和立面圖，規避了繁瑣的二維繪圖過程，保證了圖紙的準確性。

當地規劃部門要求審核所有建筑單元半地下室的平均高度。本項目的地下室為錯層設計，需要按照面積加權平均計算高度，如果高度過高，則錯層空間會被認定為獨立的一層，無法通過審核。此外，地下室的凈高要符合當地的建筑規范和使用舒適度的要求，地下室的開挖深度也需要綜合考慮土木工程專業和機電工程專業的要求。在這些因素的共同作用下，需要不斷調整和改動設計方案。如果按照常規的設計方法，每次方案調整都需要修改平面、立面和剖面圖紙以及更新經濟技術指標表等，不僅工作量大而且容易錯漏。采用Revit 軟件可以縮短方案調整的流程，更加直觀和便捷地展示調整內容，并且能夠自動更新平面、立面和剖面圖紙，無須手動修改，避免了重復性的工作[5]。Revit軟件自動生成的建筑圖紙（圖5）。

項目所有的效果圖、戶型圖和最初設計的審批圖紙均由同一個模型生成，有效簡化了工作流程。經過高效的迭代設計，項目所有樓棟的規劃設計方案均滿足當地規劃部門的要求，順利通過審批程序。迭代完成的模型和圖紙可以用于后續的深化設計。此外，運用Revit 軟件在其他方面也進行了優化設計，如戶型設計調整、跨專業協調、數據表格更新等。

3 結語

本文通過闡述基于Revit 的BIM技術在設計初期的應用實踐，探討了BIM 技術、參數化技術和AI 技術對生成與迭代建筑設計方案的價值及意義。雖然BIM 技術在設計初期的應用存在一些問題，如缺少通用標準建模和審核體系、輸出圖紙的本土化等，但是隨著新軟件的開發和二次開發平臺的完善，相信BIM 技術能夠逐步在項目設計初期發揮主導作用。此外，BIM 技術與地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、AI 技術和其他參數化軟件平臺的結合，可以擴充其功能，進而更好地推動整個建筑行業的良性發展和進步。