建筑工程設計技術及設計圖審查發展的研究

于利賢 吳振全

（北京市工程咨詢有限公司,北京 100124）

0 引言

建筑工程設計作為服務于建筑工程項目的技術性工作，其與勘察、造價、施工等活動緊密相關。當前，建筑業正處在轉型發展期，建筑工程設計的科學性、法定性、經濟性等特性日益凸顯，在理念上正向著創新、多元、可持續方向發展。而計算機制圖技術的問世，從本質上引發了建筑工程設計的變革，進入新世紀，BIM 技術正把建筑工程設計推進了高質量發展的信息時代。本文從建筑工程設計和設計審查兩個方面闡述建筑工程設計技術的階段性發展，最后對建筑工程設計技術發展進行展望。

1 建筑工程設計技術的發展階段

1.1 人工設計階段

建筑工程在我國歷史悠久。在古代，建筑工程設計與施工界限模糊，施工的組織者往往就是設計者。此時的設計以宮殿、寺廟、皇家園林等木質、隼牟結構為主，設計工具包括墨斗、墨線等，設計注重威嚴、大氣。

在歐洲以大理石等石料作為建筑主要材料，由石匠、畫家、雕塑家按要求完成設計和施工。此時的設計以教堂等弧形拱頂、拱券結構為主，設計主要工具包括標尺、量角器等，設計注重神圣、儀式感。

1.2 平面設計信息化階段

在近代，隨著社會生產力不斷提高，建筑工程分工逐步細化，設計和施工逐漸分離開來，各自成為獨立的學科[1]。

工業革命促進了專利價值的提升，申請專利必須提交帶有尺寸標注的技術圖紙。二戰后，設計工程師為了提高制圖效率，將T 形尺、三角尺、刻度尺和量角器等設計工具組合成為通用繪圖機，見圖1所示。

圖1 通用繪圖機

建筑工程設計過程中需要通過大量計算驗證建筑設計的可行性和準確性，但由于計算機尚未普及，計算效率低下。而一旦出現計算錯誤，修改設計圖紙的工作非常繁復，甚至會影響設計成果質量，延長設計周期。

計算機硬件機能決定了其在高速運算和圖像輸出等方面相較于人工有著天然優勢。20 世紀80 年代，隨著計算機的普及，計算機輔助設計（Computer Aided Design，以下簡稱CAD）軟件[2]開始廣泛應用。因其內置了建筑模型庫，調用標準化圖集更加方便、快捷，定制圖形界面使用更加便捷，修改設計也變得更加精準和簡單。設計工程師只需要拷貝、粘貼便可輕松完成平面設計，這種高效的設計方式逐漸取代了人工設計繪圖，從本質上引發了建筑工程設計的變革[3]。

20 世紀90 年代，我國逐漸推廣應用CAD 軟件，CAD在我國的發展共分為5個階段，見表1所示。

表1 我國CAD發展階段

由表1 可以看出，雖然我國應用CAD 軟件時間較晚，但普及速度較快。建筑工程平面設計信息化取代人工繪圖是時代發展的選擇。

1.3 三維可視化設計階段

21 世紀，隨著建筑工程的投資、規模不斷擴大，設計需求變得越來越復雜，對設計成果的質量要求也變得越發嚴格。雖然CAD軟件與時俱進研發了3D版本，但是仍然無法滿足大型、結構特殊建筑并且高效的設計需求。當計算機硬件機能已可以輕松實現三維動態化的虛擬建筑模型和環境輸出時，建筑信息模型（Building Information Modeling，以下簡稱BIM）技術[4]應用于建筑工程設計便成為信息化時代發展的必然結果[5]。

BIM 技術集成了多個功能的不同軟件。雖然BIM技術最早應用于建筑設計，但因其具有可視性、規范性、集成性、協調性、模擬性等諸多特性，應用已經逐漸擴大到工程招標、施工、運營等階段。BIM 技術將成為建筑工程全壽命周期的必備管理技術，其蘊含的巨大潛力正被逐步發掘[6]。

全球著名咨詢公司Research and Market 于2020年4月發布的《建筑信息模型（BIM）市場報告：趨勢、預測與綜合分析》報告中提到，英國政府2016 年發布《政府建設戰略（2016-2020）》規定2016 年起所有中央政府投資的建設項目必須應用BIM 技術并達到BIM Level-2 階段。2017 年英國數字建設中心成立，探索如何利用數字技術改善建筑環境，并配合英國外交和聯邦事務部開展國際BIM業務。根據英國《NBS國家BIM報告 2019》顯示，英國BIM應用率已從2011年的13%提高至2019 年的69%，并于2019 年起協同國際標準化組織（ISO）逐步將現行PAS1192 系列國家BIM 標準升級過渡至ISO19650 國際BIM 標準。在我國，首次運用BIM 技術的建設項目是北京奧運會主體育場鳥巢。除此以外，在上海世博會德國國家館、南水北調配套工程、香港地鐵等建設項目中BIM 技術在促進縮短建設周期、節約工程造價等方面發揮了重要作用[7]。上海市作為我國BIM 技術應用領先的城市之一，2020 年BIM整體應用率不足40%，相較于發達國家還存在較大的提升空間。

2 建筑工程設計圖審查的發展階段

2.1 設計院內部審圖階段

建筑工程設計的根本目的是將創造性的建筑構思設計輸出為具有可配置建設工程資源的建筑實體。建筑質量安全關系到人民群眾生命財產安全[8]，因此為了做好質量控制，在施工圖設計完成后由設計院內部組織專業資質工程師對工程設計進行三級校審（即校對、審核、審定），驗證設計完整性，以及是否滿足功能適用需求、達到建設強制性標準和規范。設計師、校審人員均需要簽字、蓋章，確保設計成果質量。

設計院組織的內部審查（以下簡稱：內審）雖然能夠在一定程度上保證設計成果質量，但執行過程中仍然存在改進空間。例如，校審人員的經驗、水平不同會造成對設計理解以及施工階段可能遇到的問題預見性等方面存在不同意見。

建筑業的發展與區域經濟發展和建設緊密相關。改革開放后，建設工程規模不斷擴大，但設計周期越來越短，對設計效率和質量提出了更高要求。有部分設計院迫于出圖時間壓力，沒有嚴格落實住房和城鄉建設部（以下簡稱：建設部）要求的內部三級校審，甚至出現先簽字、蓋章再進行內審的現象，使內審流于形式。形同虛設的內審會削弱了設計院內部監督的作用，而未經內審漏洞百出的設計成果，將嚴重影響施工質量和安全。

2.2 主管部門強制審圖階段

近年來，建筑業作為國民經濟支柱產業，其作用不斷增強。為了加強對建設工程勘察、設計活動的管理，保證建設工程勘察、設計質量，保護人民生命和財產安全。2000 年9 月，國務院令第293 號令《建設工程勘察設計管理條例》中明確規定，國務院住房城鄉建設主管部門負責對全國的建設工程勘察、設計活動實施統一監督管理。施工圖設計文件審查機構應對房屋建筑工程、市政基礎設施工程施工圖設計文件中涉及公共利益、公共安全、工程建設強制性標準的內容進行審查。施工圖設計文件未經審查批準不得使用。同年，建設部令第81 號令《實施工程建設強制性標準監督規定》中明確規定施工圖設計文件審查單位應當對工程建設勘察、設計階段執行強制性標準的情況實施監督。

這意味著，相對于設計院組織的內審，進行市場化改革，需要由審圖資質機構組織獨立外部審查（以下簡稱外審），然后上報主管部門監管。外審機構在完成主管部門法定施工圖審查內容的基礎上，更能兼顧經濟性和精細化審查的內容，充分考慮項目法人的利益。此外，也能協助建設單位和設計單位解決設計中出現的法規與技術之間的矛盾，做好設計過程中的技術咨詢，提高施工圖審查質量。總而言之，執行施工圖設計文件法定性強制審查對保障工程質量安全發揮著有效且重要的作用。

2.3 人工智能審圖階段

目前，我國經濟已由高速增長階段轉向以供給側結構性改革為主線推進高質量發展階段。制度供給是供給側改革的重要內容，深入推進簡政放權，加快政府職能轉變，強化事中事后監管，能夠破除各種體制機制障礙，激發市場活力和社會創造力。

與此同時，2022年1月，住建部印發的《“十四五”建筑業發展規劃》指出，“十四五”時期是加快建筑業轉型，高質量發展的關鍵期。在此背景下，施工圖設計文件審查受到詬病的審查內容過多、范圍過大，審查時間過長等缺陷，已經阻礙了建筑業高質量發展。2019 年3 月，《國務院辦公廳關于全面開展工程建設項目審批制度改革的實施意見》國辦發〔2019〕11號中明確提出，加快探索取消施工圖審查（或縮小審查范圍）、實行告知承諾制和設計人員終身負責制等方面，盡快形成可復制可推廣的經驗。近3年來，北京、山東、山西、浙江等多地全面取消施工圖設計文件審查，執行告知承諾制。

2020 年6 月，深圳市獲得住建部批準成為首個人工智能審圖試點城市。2021 年1 月，深圳市建筑工程人工智能審圖系統正式上線試運行。截止2021 年底，深圳已完成17 個住宅項目的智能審查，發現設計質量問題約2000 個，單張施工圖設計文件審查平均耗時約6min。審查時間縮短，大幅提高了施工圖設計文件審查效率。

3 建筑工程設計技術發展展望

建筑工程設計應用數字化手段極大豐富了設計方案創作方法，提高了設計效率。建筑工程設計也不再是狹義的建筑造型、建模，而是包含了結構、設備、造價等其他各專業。建筑工程設計將向著由各專業工程師組成設計團隊進行一體化集成設計發展[9]。

無論是CAD 軟件還是BIM 技術，應用信息技術輔助設計的本質是將幾何圖形內置為參數，進而生成標準圖庫，通過圖形界面進行人機交互的過程[10]。近年來，隨著人工智能技術的發展，計算機被訓練進行深度學習，利用算法將設計師的創意快速輸出為設計成果，設計師從而能夠將更多精力投入到精細化設計并進一步提高質量上。從長期看，人工智能技術在設計領域將會得到更加深度的融合。

4 結束語

通過分析建筑工程設計技術發展歷程，不難發現，信息技術的飛速發展促進了建筑工程設計理論、方法的創新，促使生產率、設計成果質量實現大幅提升。在建筑業轉型發展背景下，推進設計與信息技術深度融合，尤其是人工智能技術的引入，必將促進建筑工程設計高質量發展。