BIM建筑网本文源自微信公众号：CA当代建筑 作者 郭文波等
全文刊登于《当代建筑》2022年第6期 p45-48
近年在工程建设行业，数字化、AI设计、BIM、低碳与指挥建造等一直是建筑科技领域追逐的热点，同时由于建筑信息化程度不足、建筑就业人群比例逐年降低等问题，亟须发展建筑技术及信息数字化技术。BIM技术发展契合了当今建筑行业发展趋势。本文结合企业自身BIM数字化技术优势，对项目设计各环节、各方面进行了BIM设计研究，探索设计阶段BIM技术对工程建设项目的推动和提升作用。
1 项目概况
前海珑湾国际人才公寓项目位于深圳市前海深港合作区梦海大道与前湾二路交会处，是为深圳国际化高端人才提供的顶级公寓。项目总规划用地面积为14 694.86 ㎡，总建筑面积约130 000 ㎡，其中地上50层的建筑面积为96 000 ㎡，地下部分建筑面积为34 000 ㎡，建筑高度为180 m。项目造型独特，为“双塔”建筑形式，以胶囊单元式为单位进行组合拼装。基于项目定位，设计对BIM和装配式建筑技术的实施均提出了极高要求（图1）。
1 项目效果图
2 本项目重点难点分析
1）全过程设计BIM总包模式 ：对设计阶段各分包的BIM专项进行集中管控。本项目为设计总包管理模式，BIM设计需全程协调方案及施工图各团队的设计管理，明确设计界面及配合机制，统筹BIM设计的各类模型数据对接及成果应用，从管理及架构层面做好组织梳理，保障BIM设计顺利实施。
2）BIM 正向设计成本一体化，通过进行全专业正向设计出图，实现设计成本一体化。现阶段，国外BIM设计软件占主导地位。虽然国外BIM软件在国外市场发展中的运用已相对成熟，但在国内项目中的运用不够本地化。BIM正向设计除了不够本土化的问题外，还存在政策、管理、法律等层面不完善的问题。在现有二维设计体系模式下，本项目通过BIM设计探索新型全过程系统化设计，要面临的困难和不可控问题是可想而知的。
3）装配式－钢结构。本项目采用装配式建筑建造，且至少达到国家标准《装配式建筑评价标准》中的A级要求，装配率不低于70%。本项目中造型与装配式要求之间的关系，对项目的结构形式影响很大。由于混凝土结构满足不了装配式要求，钢结构满足不了项目的刚度要求，所以最后选择了混合结构，因为它既能满足项目需要，又达到装配率等要求。同时，由于本项目正向设计的要求，装配式深化设计也需要通过BIM技术进行标准化设计。
4）境内外标准统一。本项目由香港华艺设计顾问（深圳）有限公司（以下简称“华艺设计”）和福斯特建筑事务所进行联合设计，涉及BIM标准国际化差异——BIM设计习惯、BIM工作模式、BIM制图标准差异等问题。本项目从方案阶段开始进行BIM正向设计，境外单位是将“英标”“美标”“国际标”作为项目实施依据，国内单位将“国标”“省标”“企业标”作为项目实施依据，因此设计在标准方面存在一定的冲突，在项目过程中需进行统一协调，以保证项目在统一标准下进行高效协作及数据传递。
3 项目前期策划
本项目在前期项目策划阶段，围绕项目BIM管理模式，以华艺设计为牵头单位，与境外单位进行联合设计。由于境外单位参考的是United States National CAD Standard、Information management using building information modelling（Part 1: Concepts and principles）、Information management using building information modelling （Part 2: Delivery phase of the assets）等系列标准，项目组同时结合“国标”“省标”及“企业标”进行标准统一研究，最终统一项目BIM标准。
4 BIM技术应用点
4.1 BIM招投标
对本项目是深圳市住房和建设局首个BIM电子招标投标系统试点项目，也是广东省首次在设计招标中引入BIM系统。招投标会要求项目采用BIM模型进行投标，并且附带项目方案及动漫画等，是BIM在招投标中的首次应用，未来也将对深圳市推广BIM招投标提供借鉴意义。
4.2 方案比选
在设计过程中可直接进行项目的设计比选，其中涉及外立面比选、幕墙比选。在项目的屋面设计中，运用 B IM 技术进行屋面的不同造型分析，并结合屋面擦窗机来确认屋面的设计效果（图2）。此外，BIM技术还被运用在对项目户型胶囊进行比选等工作中，项目利用BIM技术软件对项目各细节进行推敲把控。
2 屋面擦窗机方案比选
4.3 BIM正向设计
BIM的正向设计在行业内已经形成共识，但目前工程建设行业对BIM正向设计还没有严格的定义，现在行业内对于正向设计的普遍理解为运用BIM技术软件完成三维设计制图和模型，达到国家标准GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》和《建筑工程设计文件编制深度规定（2016版）》（建质函〔2016〕247号）等要求，同时通过BIM设计的可视化、协同等优势对项目起到优化作用。在实际项目中，由于软件、技术、管理、专业配合及行业环境等原因，无法在现有的设计进度和管理体系中达到BIM设计制图的深度，即便做到也是需要付出巨大代价的。
目前华艺设计将正向设计定义为三个阶段：第一阶段（正向设计 V1.0）主要标准为交付的具有法律效力的设计蓝图与交付的BIM成果保持对应关系，简称“图模一致”；第二阶段（正向设计V2.0），主体内容做到正向设计，对项目设计进行设计界面切分，主体平面图纸通过BIM设计出图，大样等辅助图纸通过二维设计补充完善出图，在此过程中保证BIM设计的优势对项目起到优化作用，并确保导出的CAD文件不会影响其他设计专项的工作开展，简称“主体正向设计”；第三阶段（正向设计V3.0）所有设计内容及成果都通过BIM软件进行输出，在软件、技术、管理、法务、报建及行业环境等方面实现“一模到底”，形成系统化工作闭环，简称“完全正向设计”。本项目采用的是正向设计V2.0模式，也是目前具备正向设计能力的设计院最常采用的兼顾质量与效率的BIM正向设计方式。
本项目为前海深港合作区首个明确提出正向设计要求的项目，华艺设计重点围绕技术培育、标准体系、底层资源库、管控机制、协同管理五大方面开展正向设计工作。在申请建设工程规划报建时，我们按前海BIM的交付标准提交相应阶段的BIM设计成果（图3）。
3 正向设计出图
4.3.1 技术培育
华艺设计重点围绕两个层面进行技术培育：
第一层面是培训工作。在项目前期，针对本项目的设计人员开展全专业“一帮一”的BIM培训计划，进行不少于30次BIM设计培训，总时长不低于150小时，其中涵盖建模、出图、模板、标准等多方面的练习，通过基本练习和案例实践，保证项目正向设计的推进。
第二层面是围绕正向设计技术体系进行打造，对各专业BIM设计技术实施路线及协同方式进行梳理。Revit短剑在建筑专业完成度是最高的，但是对于本土项目需要单独进行模板设定，在出图标准上建立各类族库，其中分为构件类、注释类——构件类包含建筑墙体、门窗、栏杆、楼梯、坡道等绘制方法，注释类包含文字、尺寸标准、标记、符号等绘制方式，通过标准和软件设定来保障BIM设计。结构专业较为特殊，在结构计算分析时，结构设计师自身就会搭建计算模型，所以在结构BIM设计中存在两大重点 ：一是结构BIM模型与结构计算模型的互导，二是结构BIM模型平法出图。目前，盈建科软件（YJK）可以支持BIM模型和计算模型互导，PKPM软件建立了国产BIM软件体。针对BIM平法表达这部分，Revit软件可以建立注释类族完成平法钢筋信息的输入，但是修改工作量较大。结构专业人员围绕BIM设计出图和二维设计出图进行界面划分，常规的平面模板图可通过BIM设计出图，其他的大样节点等通过二维设计出图；机电专业主要围绕平面图进行BIM设计出图，通过建模和标注完成BIM设计出图表达，通过CAD等软件对系统图、原理图等进行设计完善。其难点在于各专业图例较多，各种阀门、设备风口图例均不一样，为达到出图深度，所有图例需要提前配置。
4.3.2 标准体系
本项目以华艺设计企业级BIM标准体系为基础，建立实施方案及正向设计技术标准（图4）。方案涵盖技术分析、软硬件资源配置、项目应用点和交付等要求，以及技术标准对项目模型及应用的具体要求，统一设计人员的BIM设计行为路径，保障项目模型、BIM设计出图落地。设计师依据方案及标准的各项要求对项目进行把控，保障了项目的顺利推进。
4 项目标准
4.3.3 底层资源库
项目在开展中使用华艺设计积累多年的BIM正向设计族库及BIM 样板资源（图 5），解决了BIM设计过程中的BIM构件、BIM设计出图、平面制图表达等问题，使BIM设计成果尽可能满足制图及审图要求，充分保证项目设计出图的质量。
5 华艺BIM项目样板及族库
4.3.4 管控机制
本项目建立了四级审查制度——系统检查、随机抽查、第三方核查、智能检查等，通过组织管理及软件技术来保证模型设计的质量，同时建立项目检查清单，对BIM设计模型进行逐条核查。
4.3.5 协同管理
本项目以BIM总包平台管理为核心，实行内部内平台管理、外部外平台管控的管理模式。本项目外部外平台使用漫拓云平台进行BIM总包管理，华艺设计和福斯特建筑事务所使用云图及Kinship软件进行内部设计管控，完成项目文件管理、信息传递、轻量化模型审查等内容，解决境内、境外项目BIM管理的对接问题，贯穿项目全过程设计流程。
组织、管理、培训、技术及软硬件等保障措施，为本项目提供了基础力量的支撑，保障了项目顺利开展BIM设计工作。
4.4 建筑专项应用
1）项目在方案阶段进行大量性能化分析，对采光、照明等进行充分模拟推敲，使项目的布局及空间达到最优。在做日照采光分析时，通过模拟来观察不同位置户型的采光条件，并根据不同的太阳高度角，调整立面的分割方式（图6）。
6 单元式户型采光模拟
2）对于项目的经济指标及面积计算，我们运用平台提取模型中的面积数据，并针对计容和非计容等面积要求进行分类统计，为项目报建提供面积数据。
3）在方案及初设阶段采用三维打印技术，在外立面设计推敲过程中，通过BIM设计及三维打印技术进行方案比选，确认项目外立面波纹板及单元式幕墙胶囊的造型，通过不同波纹板的间距比选分析确定波纹板样式（图7），从而方便业主对项目材料及构件进行比选，为项目决策提供依据。
7 外立面波纹板方案比选
4）在设计成本一体化中，充分运用模型进行数据提取并进行工程量统计，经过标准建模及BIM算量界面分析，为成本提供依据。以土建工程为例，其能算量比例约为 45%，不能算量比例约为55%。
4.5 结机专项应用
1）设计过程中运用BIM设计完成装配式设计表达及构件深化（图8），对钢结构（钢柱、钢梁、钢筋桁架楼承板安装）、单元式幕墙、ALC条板及轻钢龙骨墙板等进行模拟安装，并指导施工（图9）。
8 BIM装配式构件
9 装配式构件模拟
2）在BIM设计过程中，结构模型与计算模型进行互导，满足项目模型计算要求，同时在BIM设计软件中完成结构施工图的制图。目前国内结构模型的计算都需要单独建立分析计算模型。对于BIM设计而言，结构专业人员在BIM软件中搭建结构模型，再通过软件转换计算模型进行结构计算（图10），结合相应的技术插件在BIM软件中完成平法标注。国内也有相应的软件企业在做这一方面的开发，如盈建科、广厦等，它们都致力于BIM模型、结构计算、平法出图一体化。
10 BIM结构模型与计算模型数据传递
3）结构模型在进行风洞试验的时候，通过Revit模型导出PRO/E格式，并导入Autodesk Inventor进行数据传递，完成风洞计算（图11）。
11 BIM模型与风洞模型数据传递
4）在开展管线综合工作时，本项目对重点及难点区域——标准层的外廊、避难层、地下室等空间进行重点分析，在过程中保证项目的净高（图12）。例如 ：在设计过程中通过对避难层净高的分析，决定将避难层抬高到4.1 m来保证项目的净高。
12 项目管线净高
5）管线综合是BIM技术应用中较为成熟的应用点，通常会根据项目阶段分为设计阶段管线综合和施工阶段管线深化。在实际工作中，我们也许会遇到一些质疑点，如认为设计阶段BIM管线综合模型不够深入，不能落地，到施工阶段也不能直接沿用，没有太大价值。那么设计阶段的BIM管线综合还有没有做的必要呢？根据笔者的多年经验，设计阶段和施工阶段考虑的内容是不一样的。设计阶段，建筑功能依据所需各方面的需求及外界的意见，不断进行调整和优化，BIM管线综合的价值点应该在于对项目设计调整的快速响应，确认每一个可行性方案的BIM管线综合合理性。设计中考虑不周的情况需及时调整，这种修改在设计阶段便利性很大，只需要设计师修改好对应的图纸，所以设计阶段BIM管线综合要做的是对建筑设计调整的快速响应，通过主管的排布及安装空间预留，确认每一个留给管线综合的空间是足够的。而施工阶段则是要在设计阶段预留好的空间内进行BIM管线综合深化，结合施工阶段的工艺、工期、材料进场和安装顺序等方面，深化施工BIM模型。本项目在实施过程中是按照这个思路进行的（图13）。目前施工单位的BIM深化基本是按照设计阶段的逻辑去排布的，保证了施工BIM的深化，且没有出现管线大改及建筑变更的情况。
13 管综优化
6）运用参数化设计进行项目的优化和调整。本项目利用参数化设计软件对项目局部进行设计优化，通过BIM软件进行参数化设计，对单元式幕墙参数进行驱动，调整外立面幕墙胶囊的尺寸（图14）。项目通过运用Dynamo驱动模型，利用参数化脚本调整曲线参数，完成坡道的编辑和生成。
14 单元式幕墙参数化设计
7）精装修设计施工一体化是华艺设计现阶段BIM技术发展的新重点。针对当前BIM的发展瓶颈，为打通设计施工全过程一体化，华艺设计在2019年成立了专业装饰工程公司——深圳市华壹装饰科技设计工程有限公司（以下简称“华壹科技”）。该公司仅成立2年就获批为“国家高新技术企业”，取得了装饰工程承包一级资质。目前华壹科技业务的发展重点为推动精装修BIM数字化设计（图15），打造“华壹数字化精装综合一体化产品”，通过该产品解决项目数据碎片化、工作环节断裂、大量工作反复、行业信息化等问题，同时聚焦精装修板块全过程数字化应用，全面打通设计、成本、合约、集采、工程等板块（图16），实现全业务覆盖。本项目通过精装数字化，完成了精装修模型搭建、设计及构件信息梳理，打通了精装设计算量一体化，解决了项目内部精装走线问题，保证了室内户型效果。
15 精装BIM产品逻辑
16 精装BIM施工管控平台
5 总结
通过前海珑湾国际人才公寓项目对BIM数字化设计的研究及实践可知，设计阶段BIM数字化技术的发展还需要时间，同时还存在待解决和待优化的问题——单点应用较多，要实现系统性建设还需继续完善数字化体系研究及技术突破。目前，中国工程建设行业的科技发展相对于其他行业来说，基本处于较低水平。未来，华艺设计及华壹科技将会继续深耕数字化转型，进一步将新技术融入工程应用中，提升工程建设的科技水平，为行业未来赋能科技的翅膀，为行业工业化、数字化、智能化、低碳化发展做出应有的贡献。
wx851337014 3个月前 (10-01)说：
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