建筑方案BIM正向设计方法浅析

建筑方案 BIM正向设计方法浅析

国超

中国建筑第二工程局有限公司华东公司  上海    200000

摘要：工欲善其事必先利其器，如今的建筑智能化BIM大潮之下，建筑师已经无法绕开BIM软件的学习和运用。论文的写作目的，是分享自身在设计实践中对正向BIM设计的理解和行之有效的流程。是让已经掌握软件基础原理的人，了解BIM软件平台综合应用如何脱离“模型翻制”、“纯后期配合”的困境，真正实现在建筑方案设计中通过BIM正向设计流程全面提效。

关键词：地产建筑;住宅建筑;商业建筑;正向设计;方案设计;REVIT;BIM;

1 BIM正向设计的定义

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型，是目前基础建设行业最炙手可热的关键词，也已成为建设行业未来最重要的发展方向。国内设计环境中，BIM多指Autodesk Revit(下文简称Revit)和Graphic Soft Archicad两个软件，部分异形建筑会涉及Catia Digital Project。但以目前软件普及度和大众认知度来看，BIM约等于Revit。故此文后续将以Au‐todesk Revit 2020作为BIM技术整合的综合平台进行解读。

正向设计——笔者实践过程中提出的新定义：BIM正向设计是以REVIT软件为平台，协同Rhino、Grasshopper、CAD、小库等多个软件平台的综合设计流程。BIM软件本身还在发展中，并不代表仅使用REVIT就能满足所有不同设计需求。例如在处理平面总图方面，需要AU‐TO CAD和小库平台辅助；在处理复杂造型时，需要Rhinoceroes和Grasshopper软件辅助，在渲染出图方面还需要Lumion和Enscape这些渲染软件的辅助。在整个设计流程中，Revit软件最有价值的是信息综合管理能力，以及从三维模型导出精确二维图纸和各种数据的信息连续性。

2 BIM正向设计需要解决的技术问题

2.1 协同与工作集

协同设计工作分为两种情况。

(1)是建筑专业内部，因为设计体量过大，需要分楼幢或分区块设计，为了解决同时设计的冲突和影响，在统一的协同工作集下面一起工作，属于建筑设计师内部的相互协同。这种情况在传统CAD工作模式中非常容易造成冲突，例如修改平面和总图的人员没有及时告知修改造型和单体的设计人员进行相关修改，容易造成信息不对称，导致大量返改。而采用协同工作集的时候，互相之间的工作界面是被清晰界定的，比如说A工作集与B工作集预先设定好权限，如果A修改到B部分工作时，系统会自动弹出B是否修改确认的许可。且因为所有人员和部门是在修改服务器上的同一个核心文件，所有的修改都会综合反映到这个核心文件上，确保设计内容相互匹配。

(2)是各专业之间，例如建筑工程师和结构水暖机电工程师之间的跨专业协同。如果项目本身规模较小，可以将暖通、给排水和电气三个专业集中在一个MEP机电REVIT模型中制作。同时设备工程师和建筑师一起协同工作，原理和第一种情况相同，但是涉及专业间相互交圈时，沟通上就需要更有主动性。软件本身也提供了碰撞检查功能，确保结构和机电管线没有碰撞冲突。但软件并非万能，在正向设计的流程中需要建筑师作为主导实时检查相互间的关系，以确保建成实施的精确性。

2.2 出图的标准化

出图标准化问题在传统流程中多是靠公司内部制定规则，基于人为检查及天正图集和天正图层解决。大多数方案公司对此落实并不到位，往往导致方案图纸移交到施工单位时出现大量信息缺失和纰漏。

正向设计，是需要方案建筑师从方案阶段直接做到施工图阶段甚至竣工图阶段为前提条件来思考整个设计流程的。因此前后阶段之间的交互性和图纸的规范性非常重要。

采用BIM正向设计出图模式，应该开始就预设好图纸本身的图纸集及需要的标准平面剖面立面的大概样张。这么做的最大优势，在设计过程中，正向设计是一定要考虑到反复修改和重新出图便利性的。预设好所有图纸的样式，图集，图例符号后，任何设计发生变更后都能够通过软件自动打印出更新后的图纸，避免反复排版和打印的无价值流程，让设计师聚焦于优化设计本身。

2.3 单体指标的精确性

传统CAD流程中面积是靠CAD选用封闭多段线后，用AREA功能进行数据读取，再到EXCEL表中手动相加。此种方式有一定灵活性，但同样也因大量的人工操作带来了不精确性。而因为面积线和设计原图修改的对应性，又需要重新检查复核，且面积计算规范中有大量不同情况下的面积判定，因此在最终出图时检查准确性也较为困难。这会导致在出图的时候面积数据不精准，结果在报规阶段遗留了大量数据问题，最终到施工图阶段更难以解决。

3 BIM正向建筑设计与传统建筑设计模式的对比

传统建筑设计流程大体上来说是以Autocad为核心的总平面图设计，以天正和CAD结合进行建筑单体平面设计，以Sketch Up建模为主进行建筑造型设计推敲，以外部效果图公司为核心的渲染表达，以CAD和天正为主的平立剖图纸设计表达等等。

BIM正向设计流程则不一样。

(1)项目最初阶段确定好项目真实世界坐标位置，在BIM软件中完成世界坐标参考点和模型参考点的预设，此步骤需要结合AUTOCAD软件。

(2)在规划初期阶段，CAD单线即可满足户型推敲需求，此阶段不需要二维三维对应，不宜过早介入BIM三维模型。

(3)在方案平面阶段，BIM能够比较准确的同步列出各房间套内面积，公区面积，指标表，避免人力计算带来的误读，适合逐步将前续CAD成果转化为BIM成果。

(4)在单体造型阶段，BIM使用价值极高，能够确保平面图纸和造型的准确对应，实现三维化模型思考的设计方式，实时判断每一次平面或造型改动带来的关联性影响。

(5)在出图阶段，BIM可以做到修改模型即可不限量自动导出传统平立剖图纸。

4 方案前期设计阶段BIM正向设计的应用方法

前期设计规划阶段主要解决如何用足容积率的问题。损失可销售部分的容积率等于对土地价值开发的浪费，在规划阶段将容积率做到控规指标上限是规划设计阶段的基本要求。

规划设计中影响容积率有如下几个客观因素：日照规范、间距要求、退红线要求、限高要求等。还有几个人为操作因素：产品定位、不利地块利用度、单体楼型选择等。

传统设计方式中，CAD是完成规划阶段的主要工具。利用CAD单体图块的排布，在符合规范要求前提下进行总图推演，目前国内得到规划局认可的日照软件众智、天正均为CAD二次开发插件，因此BIM设计在规划初期阶段仅能作为辅助工具使用，但可以通过如下步骤为后续方案深化设计打好基础。

建立项目基地模型，精确表达项目周边环境模型，项目基地边界位置、高程关系，周边路网关系等。一方面是项目规划分析需要，另一方面是确定项目坐标。通常得到的CAD地形图资料并非正南北，且没有明确的城市XYZ坐标。传统方式会选择红线一角点作为原点开始建模，或者直接旋转到与基地某红线边平行开始建模，这种方式往往为后期模型的精确化留下隐患。因为在无法确定世界坐标系和正确南北方向的模型上工作，容易出现团队成员间及各软件协同间的信息传递错误。且高程信息也往往被忽略，而实际设计中，高程关系也是必须考虑的总图要素。

采用正向BIM方式可以规避如上问题，在项目的初期确定精确可调整的地理位置坐标。同时需要理解REVIT的核心概念，世界坐标和项目坐标的分离。

Base Point即项目基点中圆形图标，指模型建立或者图纸绘制的相对坐标，一般取红线角点或单体建筑轴线角部交叉点。是为了绘图便利的图形坐标系。圆形坐标的概念即为常规建模中的项目模型基点，可以定在项目红线某角点处。但是，一旦确定，多软件协同中均需采用此点作为项目原点。举例说明，后期单体楼幢极有可能分拆各人分别设计，用于渲染出图时景观和建筑坐标也需统一。BIM团队和非BIM团队之间的协作，也需要统一的坐标系。同时，圆形图标也携带了项目坐标的正南北信息，便于在不同世界原点坐标的正南北方向绘图。

参考文献

[1]柯卫民.BIM技术在住宅建筑设计中的应用分析[J].建筑与装饰，2021(3):153.

[2]吴文亮，王旋，胡珏.基于BIM的建筑空间管理系统分析和设计研究[J].科技创新与应用，2021(9):9-16.