BIM正向协同设计在实际项目中的运用分析

BIM正向协同设计在实际项目中的运用分析

方仲兴,刘丁慧

上海中房建筑设计有限公司，上海，200001

摘要：本文将结合正向设计项目实例，对如何利用BIM技术进行正向设计进行分析，探讨一下本次正向设计中所遇到的难点与收获。

关键词：BIM技术、BIM正向协同设计、BIM双轨制设计、管线综合

引言

近年来，从国家到各省市相继出台了诸多关于BIM技术的应用标准和政策体系来看，BIM技术已经逐渐从概念普及阶段，国家推广，协会宣传，到地方执行阶段。这也意味着BIM甩掉不好用、不好看的帽子，重新回到大众得到视野中，项目全生命周期、全单位参与、全模块应用BIM技术的时代将要来临。本文将以上海市闵行区颛桥镇MHC10601单元01-22A-04地块地下车库的BIM正向设计为例，重点对正向设计流程以及正向设计所带来的优劣势进行分析，不足之处，烦扰斧正。

案例背景

上海市闵行区颛桥镇MHC10601单元01-22A-04地块位于上海闵行区颛桥镇，为普通住宅小区。总建筑面积为236633.64 ㎡。其中地库面积为57274.86 ㎡（含1#-25#房地下室及自行车库及人防区域）共16个防火分区。本次BIM技术运用内容主要针对该地块地下车库进行BIM正向设计，将建筑、结构、设备各专业的设计信息有效整合在一起，加强各专业之间的协同程度，减少因“错、漏、碰、缺”导致的设计变更，优化设计方案，提高设计质量。

                        本次案例项目的效果图

本项目存在的特点

本项目地库具有体量大、层高低、净高要求高、涉及大量人防区域，且结构复杂（大量的号房单体下存在夹层）等特点。对机房、通道管道排布及后期管线准确安装要求高。

本项目牵涉机电管线专业较多，主要包括给排水、暖通、电气、人防水、人防风、人防电等专业管道。不但需要设计人员拥有精准的建模能力，还需要拥有平战结合的设计能力。

本项目非人防区补风采用自然补风方式，车库内的管线布置需要准备避开所有采光通风井，且排风口需要离自然补风口5m以上距离，增加了管线布置的限制条件。

本次项目的重点

通过本次正向设计项目的尝试，探索出一个可行性的BIM正向协同设计流程，为后期提高正向设计效率提供方法论和实践依据。

通过BIM可视化的特点，将各个专业可能产生的碰撞问题提前暴露出来，并在设计阶段给予解决，充分发挥设计师的技术优势，减少现场出现的返工情况。

通过此次BIM正向设计，对比其传统设计相比存在的优缺点，并反思总结经验，优化正向设计流程。

BIM正向设计前的总体安排

BIM正向设计前的安排包括：组建团队、搭建协作平台、正向设计协作方式、BIM应用标准确认

团队组建：由于本次项目采用正向协同设计方式，人员配置上需要各个专业设计人员直接参与建模工作，直接设计人员配置情况如下：建筑2人，结构2人，暖通2人，电气2人，水2人。

搭建协作平台：为了使整个项目能够更好的实现协同设计，针对本项目还搭建了基于云服务的协同化项目管理平台。各专业的设计工作均在云平台上进行，模型间通过或链接或中心文件的方式实现信息交互与更新。此外，通过云平台账号，可实现设计人员的随时随地办公，让正向协同设计团队得到更加及时有效的沟通和交流。

正向设计协作方式：由土建专业牵头确定，并由建筑专业统一绘制本项目的标高与轴网系统，便于其他专业在此基础上能够分别展开对应的工作内容。土建模型采用链接形式合模，置于云平台上；机电模型采用中心文件形式置于云平台上，由机电中心模型链接土建模型的方式合模，中心模型供水、电、风专业生成各自的本地文件协同建模。

BIM应用标准：参与正向协同设计的各专业需采用公司内部与本次项目相匹配的样板文件进行设计，因此在设计开始前需要确认好本次设计使用的样板文件。

BIM具体应用

协同设计：BIM协同设计提供了一种新的工作方式，即所有的设计及优化过程都是在三维环境下进行的，实现各专业之间设计过程中的高度协调，更加有效的把控项目设计的进度和质量，从而提高了设计的精细度，减少二维的设计盲区。此外所有的调整均基于统一的BIM模型，减少不同专业、相同专业不同视图图纸之间的项目信息不一致问题。

模型创建：在设计过程中，建筑、结构、设备各专业根据统一的项目基点、轴网、标高系统，按照指定的命名规则和协同模式，利用 revit 软件建立各专业模型，完成施工图深度的工程设计任务。通过三维可视化校核，保证模型的正确性和精度。

管线综合及优化：在施工图设计前期，可利用BIM技术，对结构梁底净高进行可视化显示，确定车库中的梁高布置情况及主次梁关系等，便于机电专业根据现有的土建条件提前制定合理的管线标高体系，如下图（1）；在施工图设计过程中，由于各专业在同一模型下进行设计，即可在设计阶段规避绝大部分管线碰撞问题。利用BIM技术的三维环境仿真模拟，便于各专业设计人员在满足设计规范要求、现场施工条件的基础上找到最优的设计方案，使机电管线的设计更加美观、合理，如下图（2）

                              图1：梁底净高示意图

                                  图2：局部区域三维视图

BIM专项汇报：利用BIM技术可便于生成碰撞报告如下图（3）、净高分析报告如下图（4）、3D漫游动画如下图（5），复杂区域的剖面详图等。便于在汇报BIM正向设计成果时能够更加直观、准确的向建设单位呈现这个项目的情况及设计思路，让BIM汇报能够高效、顺利的进行；同时也能让建设单位直观的查看自己的关注点信息（如车道行车的用户视角效果、住宅入户大堂的住户视角效果等）。

图3：碰撞报告示                           图4：净高分析示意图

图5：3D漫游下的车道视角示意图

BIM出图：利用样板文件中的视图样板功能能够生成各个所需要的出图平面，再利用Revit软件或对应的插件进行一键标注完善图面信息，从而实现快速出图的效果。以暖通专业为例，用此方法可以直接生成所有的平面图、机房详图及复杂区域的剖面详图，提升了出图效率。

BIM交底：借由BIM软件除了可以出各个专业对应的施工图外，还可以出图一套MEP机电管线综合图，其中包含机电管线综合平面图、一次结构预留洞图及剖面详图如下图（6）。这套图能够准确的表达机电管线在车库中的布置情况，指导各分包施工单位在对应的位置进行施工安装，并通过模型的三维可视化展示，帮助施工单位理解本项目的布管思路，提高施工的精细化程度以及施工人员的工作效率，可避免大量的不必要的施工拆改情况。

   图6：管线综合图出图目录清单及局部平面效果图

总结

    本次项目历时近三个月，和大部分设计工作者一样，多个项目交叉进行，过程有点磕绊，最终总算是交出了一个不错的成果。以下是我在本次BIM正向设计体会：

一，BIM正向设计有别于与传统的施工图设计，主要特点是在施工图设计阶段由各个专业对应的工程师利用BIM技术进行施工图设计。相比于传统的施工图设计+BIM二次深化设计模式（即BIM双轨制模式），正向设计能够更大程度的提升系统及管线的优化程度。（因为传统双轨制模式中BIM二次深化由于进场时间滞后，会受到诸多一次设计的条件限制，如机房、管井位置、土建情况等，从而导致有些更好的优化方案无法实现，优化效果只能退而求其次）。而正向设计中专业间的信息反馈快捷高效，且在设计中遇到的问题，会由专业的设计师之间相互沟通解决，能够有更多解决方案的可能性供以择优取舍。

二，就本次项目体验，BIM正向设计相比于传统的CAD施工图设计而言需要花费更多的时间成本。但如果将其与传统双轨制设计来对比，因为正向设计具有专业间反馈闭环传递、绘图即成模（无需照图翻模）的特点，可以节约了大量的时间成本。两个模式的流程对比可详见下图（7）、（8）。不但如此，由于施工图阶段相当于完成了二次深化设计，在此基础上可以反提资给后续专业（如室内、景观等专业），让室内方案效果图、景观效果图更加准确，在一定程度上也提升了后续专业的效率。

                   图7：传统BIM双轨制设计流程图

此流程图中尚未包含土建设计过程中的冗杂配合

          图8：BIM正向设计流程图

三，BIM技术为施工图设计提供了三维可视化的协同平台。让原本设计师需要找图、读图、理解图纸内容、空间构想才能了解的建筑情况，通过模型的可视化变得一目了然的呈现出来，便于设计师们在设计过程当中，能够更加直观的发现土建与机电最佳协调方式，充分发挥设计师们的技术优势，提升项目质量。

四，虽然目前国家及各地都出台了相关政策为BIM技术的发展提供了保障，但目前对BIM技术的要求重点还是以数字化交付为主，而非正向设计。在设计师们眼中，正向设计既无法提升施工图设计效率，也无法提高项目设计费用，如此吃力不讨好的事情很容易会给设计人员带来抵触情绪。这也是BIM正向设计推进的一大阻力。

五，顺利推进BIM正向设计的必要条件：

1．完备的族库和样板文件：正向设计中最常遇到的问题就是缺少族，或现有的族不符合本次项目的使用要求，在寻找族和调整族上面花费了大量不必要的时间。而一个完善的样板文件其带有项目所需的族文件、视图样板、过滤器等项目标准文件，可以大大提升正向设计的效率。

2．硬件及软件设备：工欲善其事必先利其器。由于三维设计的信息相比于二维设计的信息要多得多，因此在三维环境中设计对计算机的配置要求很高，尤其是在像车库、大公建这种单层面积较大的项目尤为明显；此外在软件方面，采用软件公司开发后的插件对提升正向设计的效率也存在一定的帮助，这一点在机电专业、结构专业较为明显。

3．具有完善的模型交付标准，只有规范的设计模型才能够实现模型的向下传递，供后期施工、概预算、信息化运维、预制化设计等专业使用。