建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式與流程研究

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摘要：建筑信息模型（BIM）在建筑行業(yè)正得到廣泛應(yīng)用，特別是在設(shè)計(jì)階段。然而，多數(shù)研究與實(shí)踐主要考慮了BIM對(duì)設(shè)計(jì)的輔助作用，而較少考慮BIM與設(shè)計(jì)流程的有效融合，特別是設(shè)計(jì)與施工的協(xié)同。為此，通過(guò)分析傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流程存在的問(wèn)題及BIM在設(shè)計(jì)中的潛在優(yōu)勢(shì)，明確了面向設(shè)計(jì)-施工一體化的BIM輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用模式，建立了面向設(shè)計(jì)全過(guò)程的BIM輔助設(shè)計(jì)流程及BIM模型文件組織方式。這可為在設(shè)計(jì)-施工一體化建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中深度應(yīng)用BIM提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用模式；應(yīng)用流程；協(xié)同設(shè)計(jì)

建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM）正得到各國(guó)建筑業(yè)的廣泛關(guān)注。通過(guò)改變傳統(tǒng)的作業(yè)方式與手段，BIM可以支持建設(shè)項(xiàng)目各階段信息的有效集成與共享，從而提高整個(gè)建設(shè)行業(yè)的生產(chǎn)與管理效率。BIM在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，從一開(kāi)始就得到了廣泛關(guān)注。但當(dāng)前BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用成效仍沒(méi)有得到充分的展現(xiàn)，只以部分功能應(yīng)用為主，如碰撞檢查、空間分析等。為了提高BIM在設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用成效，一些學(xué)者也開(kāi)展了相關(guān)研究。應(yīng)宇墾等[1]分析了BIM對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)用流程的影響，將其分為新增型、改善型、融合型等三類，并分析了每種類型的特點(diǎn)及BIM應(yīng)用所屬的類型。張曉菲[2]分析了BIM在設(shè)計(jì)單位的應(yīng)用現(xiàn)狀和障礙，提出了基于BIM的設(shè)計(jì)流程優(yōu)化，設(shè)計(jì)出BIM團(tuán)隊(duì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)融合的工作流程。高興華[3]提出了基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)方法和流程，包括協(xié)同設(shè)計(jì)手冊(cè)的編制、項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃的制定、工作團(tuán)隊(duì)的組建、工作分解、協(xié)同工作平臺(tái)的建立、項(xiàng)目實(shí)施等6個(gè)步驟。邵光華[4]通過(guò)對(duì)BIM相關(guān)軟件的分析，提出了面向協(xié)同設(shè)計(jì)的BIM建模方法。王巧雯等[5]通過(guò)分析設(shè)計(jì)專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間的協(xié)同模式，探索了基于BIM的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)流程框架。張銘[6]針對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)需求，結(jié)合協(xié)同設(shè)計(jì)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)確定了多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的方式。蔣琴華等[7]探討了施工圖設(shè)計(jì)階段BIM設(shè)計(jì)協(xié)同的工作模式。閆帥等[8]分析了BIM輔助異形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的情況。此外，一些研究關(guān)注了BIM輔助的綠色建筑設(shè)計(jì)[9]、建筑照明設(shè)計(jì)[10]、建筑消防設(shè)計(jì)[11，12]等專項(xiàng)應(yīng)用?，F(xiàn)有研究探索了BIM應(yīng)用對(duì)設(shè)計(jì)流程的影響、設(shè)計(jì)過(guò)程中多專業(yè)協(xié)同的實(shí)現(xiàn)及一些專項(xiàng)設(shè)計(jì)，推動(dòng)了BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，但主要考慮了設(shè)計(jì)本身的需求，較少考慮施工階段的需求以及正向設(shè)計(jì)。為此，一些研究結(jié)合BIM探討了設(shè)計(jì)-施工一體化問(wèn)題。桑培東等[13]提出了針對(duì)BIM應(yīng)用于設(shè)計(jì)-施工一體化項(xiàng)目的價(jià)值分析模式。黃耀慶[14]分析了BIM模型跨設(shè)計(jì)-施工階段傳遞的問(wèn)題，提出了保障有效傳遞的針對(duì)性建議。蔣學(xué)紅等[15]分析了BIM支持設(shè)計(jì)-施工一體化的價(jià)值和策略，并提出了相應(yīng)的路徑。這些研究為BIM輔助設(shè)計(jì)-施工一體化實(shí)現(xiàn)提供了參考，但主要從價(jià)值、建議和策略方面進(jìn)行了思考，較少?gòu)恼蛟O(shè)計(jì)的角度確定BIM輔助設(shè)計(jì)-施工一人本化的具體方案，即將BIM與設(shè)計(jì)流程的正向有效融合，并支持施工實(shí)施。本文將結(jié)合傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流程的不足和BIM在設(shè)計(jì)中潛在優(yōu)勢(shì)，明確BIM輔助建筑設(shè)計(jì)的基本模式，建立集成BIM的建筑正向設(shè)計(jì)流程，支持為拓展BIM在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的深度應(yīng)用提供參考。

1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的問(wèn)題分析

傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程如圖1所示[16]。首先，建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)業(yè)主的設(shè)計(jì)目的和要求進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)專業(yè)和設(shè)備（Mechanical，ElectricalandPlumbing，MEP）專業(yè)的工程師根據(jù)建筑方案，形成本專業(yè)的設(shè)計(jì)方案，并將本專業(yè)的要求反饋給建筑設(shè)計(jì)師，以進(jìn)行整體設(shè)計(jì)方案修改和協(xié)調(diào)。然后，進(jìn)行建筑初步設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)構(gòu)工程師和設(shè)備工程師進(jìn)行各自專業(yè)的初步設(shè)計(jì)。最后，各專業(yè)工程師繪制施工圖及節(jié)點(diǎn)詳圖，并交付給施工企業(yè)，施工中遇到問(wèn)題時(shí)設(shè)計(jì)單位與施工企業(yè)及業(yè)主共同協(xié)調(diào)；工程竣工后需要根據(jù)實(shí)際情況完成竣工圖。由此可以看出，傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流程存在以下問(wèn)題：（1）專業(yè)設(shè)計(jì)線性化。建筑設(shè)計(jì)的早期階段只有建筑設(shè)計(jì)師的參與，后期其他專業(yè)才陸續(xù)跟進(jìn)。這種時(shí)序化的設(shè)計(jì)模式，使得相應(yīng)設(shè)計(jì)階段所需要的專業(yè)技術(shù)支持和設(shè)計(jì)優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)。比如，在設(shè)計(jì)初期，建筑設(shè)計(jì)師需要考慮結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)布置、復(fù)雜工程的設(shè)備管道布置等問(wèn)題，此時(shí)如果有結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)的設(shè)計(jì)人員參與，并給出專業(yè)意見(jiàn)，就可以避免后期結(jié)構(gòu)或設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)生的很多問(wèn)題，減少設(shè)計(jì)變更與重復(fù)設(shè)計(jì)。（2）專業(yè)設(shè)計(jì)獨(dú)立化。建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備各專業(yè)各自獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)定期會(huì)議的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。由于傳統(tǒng)的二維圖紙或三維設(shè)計(jì)模型是獨(dú)立的，即在各專業(yè)間缺乏參數(shù)化關(guān)聯(lián)，因此設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)的效率較低，錯(cuò)誤率較高。（3）性能設(shè)計(jì)欠缺。在設(shè)計(jì)前期，建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)重點(diǎn)往往是建筑的外觀形態(tài)，而室內(nèi)環(huán)境的需求（如通風(fēng)、采光、采暖）很可能被忽略。但室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量好壞是建筑使用者評(píng)價(jià)建筑的主要考慮因素，室內(nèi)舒適度的不足也會(huì)導(dǎo)致建筑使用期間運(yùn)營(yíng)成本的增加。此外，對(duì)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)通常較為滯后，有的甚至在施工圖設(shè)計(jì)完成后才進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，與綠色設(shè)計(jì)和建筑可持續(xù)發(fā)展的要求相差甚遠(yuǎn)。

2BIM在設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)分析

將BIM應(yīng)用于建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)行為相比，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。（1）設(shè)計(jì)可視化。BIM的三維可視化功能不僅能用來(lái)生成各種設(shè)計(jì)效果圖，還能支持可視化的溝通和決策過(guò)程，使得溝通內(nèi)容更加直觀，專業(yè)設(shè)計(jì)師與業(yè)主等非專業(yè)人員之間的溝通更加充分，決策更為準(zhǔn)確。（2）設(shè)計(jì)集成化。BIM的集成化功能使得各專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以在較為統(tǒng)一且直觀的三維協(xié)同環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行階段性的碰撞檢測(cè)等，以便在設(shè)計(jì)階段就解決施工中可能出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)的可建造性。（3）設(shè)計(jì)參數(shù)化。BIM的參數(shù)化功能使得各專業(yè)設(shè)計(jì)信息高度關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)有機(jī)的設(shè)計(jì)信息體，從而減少或避免由某一專業(yè)設(shè)計(jì)修改或變更所帶來(lái)的其他專業(yè)設(shè)計(jì)的不一致性，以保證整體設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性。（4）設(shè)計(jì)模擬化。BIM相關(guān)工具能結(jié)合BIM模型進(jìn)行各種模擬分析，如日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等，這可為設(shè)計(jì)方案分析與優(yōu)化提供支持。由此可見(jiàn)，BIM有助于解決上述建筑設(shè)計(jì)流程中存在的問(wèn)題，從而提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量、效率和溝通效率。但這需要適用的融合BIM的設(shè)計(jì)實(shí)施模式和流程才能實(shí)現(xiàn)。

3BIM輔助設(shè)計(jì)的模式劃分

結(jié)合BIM技術(shù)的特點(diǎn)及我國(guó)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，按照BIM支撐設(shè)計(jì)的方式與深度，可將BIM輔助設(shè)計(jì)的模式分為三類。（1）初級(jí)設(shè)計(jì)BIM。初級(jí)設(shè)計(jì)BIM是在建筑施工圖出圖后或開(kāi)始施工后，BIM團(tuán)隊(duì)按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行BIM建模與應(yīng)用的模式（見(jiàn)圖2）。其中，BIM團(tuán)隊(duì)可以是設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部設(shè)立的BIM部門(mén)，也可是外部的BIM咨詢服務(wù)團(tuán)隊(duì)。在該模式下，BIM模型只是設(shè)計(jì)階段的結(jié)果，而非設(shè)計(jì)者的工具。模型可以應(yīng)用于碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)，對(duì)工程施工有一定的輔助作用。但由于BIM模型是在設(shè)計(jì)出圖后建立，因此應(yīng)用價(jià)值相對(duì)較低或不全面，對(duì)設(shè)計(jì)的輔助很有限。目前，國(guó)內(nèi)嘗試應(yīng)用BIM的企業(yè)或部分較為復(fù)雜的管線綜合BIM業(yè)務(wù)，多選擇此類應(yīng)用模式。（2）中級(jí)設(shè)計(jì)BIM。中級(jí)設(shè)計(jì)BIM是利用BIM技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行輔助，幫助設(shè)計(jì)師高效地推敲設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間的協(xié)同、分析與快速出圖等功能的應(yīng)用模式（見(jiàn)圖3）。盡管該模式仍然依賴單獨(dú)的BIM團(tuán)隊(duì)來(lái)配合，但其覆蓋了初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)和施工3個(gè)階段，能夠較好地發(fā)揮BIM模型的多個(gè)優(yōu)勢(shì)，故在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)有較為充分的應(yīng)用。但由于設(shè)計(jì)師無(wú)法自如地將BIM與自己的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)集成起來(lái)，故不利于BIM在設(shè)計(jì)階段的深度應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)在應(yīng)用BIM時(shí)采用此類模式。（3）高級(jí)設(shè)計(jì)BIM。高級(jí)設(shè)計(jì)BIM是設(shè)計(jì)師直接使用BIM相關(guān)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)的模式。設(shè)計(jì)師以BIM模型為載體與業(yè)主、施工單位等各干系人進(jìn)行溝通與協(xié)作，并在設(shè)計(jì)階段考慮施工對(duì)模型的需求，使得模型交付后施工方可直接修改使用（見(jiàn)圖4）。此模式要求設(shè)計(jì)師熟練掌握BIM相關(guān)軟件，并有豐富的協(xié)同經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，BIM模型作為核心信息體貫穿始終，實(shí)現(xiàn)了流程優(yōu)化和各方協(xié)同，這是設(shè)計(jì)方式的變革。但因其對(duì)設(shè)計(jì)者要求較高，且改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)目前較少采用此類應(yīng)用模式。可見(jiàn)，從初級(jí)設(shè)計(jì)BIM到中級(jí)設(shè)計(jì)BIM，再到高級(jí)設(shè)計(jì)BIM，BIM支撐設(shè)計(jì)的程度不斷加深，即從基本的軟件操作過(guò)渡至協(xié)同設(shè)計(jì)。盡管我國(guó)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)于BIM的應(yīng)用仍以前兩類為主，但是隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)人員思想的轉(zhuǎn)變，高級(jí)設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用模式將會(huì)成為未來(lái)發(fā)展的主流。因此，本文將基于高級(jí)設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用模式構(gòu)建集成BIM的建筑設(shè)計(jì)流程，為BIM在建筑設(shè)計(jì)中的全方位應(yīng)用提供參考。

4BIM輔助設(shè)計(jì)的流程構(gòu)建

根據(jù)上述高級(jí)設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用模式，在構(gòu)建BIM輔助建筑設(shè)計(jì)流程時(shí)，首先應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)師在方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)階段依托BIM模型實(shí)施的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，將BIM與設(shè)計(jì)流程和業(yè)務(wù)有機(jī)融合。再考慮施工階段對(duì)BIM模型的實(shí)際需求，并融合至設(shè)計(jì)流程中。此外，還應(yīng)考慮建筑設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、業(yè)主、造價(jià)工程師、供應(yīng)商、施工顧問(wèn)等之間的基本協(xié)作需求?；诖?，BIM輔助設(shè)計(jì)流程可從方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)3個(gè)方面進(jìn)行構(gòu)建與描述。

4.1輔助方案設(shè)計(jì)流程方案設(shè)計(jì)即在工程規(guī)劃的基礎(chǔ)上深化各專業(yè)的實(shí)現(xiàn)方案。這既要考慮建筑物內(nèi)部各項(xiàng)使用功能的合理布置，還應(yīng)處理建筑物與周圍環(huán)境甚至城市規(guī)劃的關(guān)系，且要全方位評(píng)估不同的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案比選。此過(guò)程將涉及建筑設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師等人員。在高級(jí)設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用模式下，BIM輔助建筑方案設(shè)計(jì)的流程如圖5所示。（1）方案造型設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)師使用BIM軟件進(jìn)行建筑造型設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)的設(shè)計(jì)人員也應(yīng)參與其中，從自身專業(yè)的角度為建筑方案提供建議，使建筑師在設(shè)計(jì)前期就考慮到后期結(jié)構(gòu)的布置及設(shè)備管道的設(shè)置等問(wèn)題，減少后期的設(shè)計(jì)變更。（2）方案模型分析與優(yōu)化。依托建筑設(shè)計(jì)方案模型和相關(guān)BIM軟件，建筑設(shè)計(jì)師進(jìn)行建筑各項(xiàng)性能分析，如日照分析、風(fēng)環(huán)境分析、隔音分析等，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改和優(yōu)化。（3）方案比選。建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)性能分析結(jié)果與可視化呈現(xiàn)，評(píng)價(jià)不同設(shè)計(jì)方案的能耗、外形、空間分隔等方面的優(yōu)缺點(diǎn)。將方案比選結(jié)果遞交業(yè)主和相關(guān)部門(mén)進(jìn)行審批，以確定設(shè)計(jì)方案。（4）完成方案設(shè)計(jì)模型。建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)審批結(jié)果完成方案設(shè)計(jì)BIM模型。結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)工程師基于建筑模型完成結(jié)構(gòu)模型和水暖電設(shè)備模型，并將各專業(yè)模型進(jìn)行二維圖紙輸出，二維圖紙與三維模型都作為交付文件存檔。

4.2輔助初步設(shè)計(jì)流程在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師在方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)，解決實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)。相關(guān)參與人員包括建筑設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、業(yè)主和造價(jià)工程師。（1）專業(yè)分析。利用方案設(shè)計(jì)階段的成果即各專業(yè)設(shè)計(jì)BIM模型，由建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)的設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)性能分析，如基于建筑模型的疏散分析、基于結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)分析、基于設(shè)備模型的管線綜合分析等。根據(jù)分析結(jié)果修改并進(jìn)一步細(xì)化BIM模型，以達(dá)到初步設(shè)計(jì)階段的模型精細(xì)度要求。（2）設(shè)計(jì)綜合檢查。各專業(yè)設(shè)計(jì)人員將各專業(yè)BIM模型整合生成綜合BIM模型，對(duì)綜合模型進(jìn)行碰撞檢查、空間分析等，并修改設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題。造價(jià)工程師利用綜合模型和造價(jià)軟件進(jìn)行工程量測(cè)算和計(jì)價(jià)。最后，對(duì)BIM模型進(jìn)行渲染并制作動(dòng)態(tài)視頻，輸出二維圖紙。這些設(shè)計(jì)成果最終交由業(yè)主審批。

4.3輔助施工圖設(shè)計(jì)流程在施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化和完善設(shè)計(jì)產(chǎn)品，解決各細(xì)部的構(gòu)造方式和具體做法，并應(yīng)具體體現(xiàn)細(xì)部與整體、各專業(yè)系統(tǒng)間的相互關(guān)系[17]。相關(guān)參與人員除建筑設(shè)計(jì)師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、業(yè)主和造價(jià)工程師外，還應(yīng)包括供應(yīng)商和施工顧問(wèn)。BIM輔助施工圖設(shè)計(jì)的流程如圖7所示。（1）明確設(shè)計(jì)意圖。各專業(yè)工程師與施工顧問(wèn)應(yīng)進(jìn)行當(dāng)面交流，依托綜合BIM模型明確設(shè)計(jì)意圖，討論可以實(shí)現(xiàn)的施工技術(shù)，以便設(shè)計(jì)模型可以更好地服務(wù)于施工階段，如施工過(guò)程模擬等。（2）材料和設(shè)備參數(shù)確定。依托綜合BIM模型，設(shè)計(jì)人員與業(yè)主、施工顧問(wèn)、設(shè)備和材料供應(yīng)商共同確定相關(guān)設(shè)備和材料的規(guī)格、型號(hào)等參數(shù)，作為后期節(jié)點(diǎn)詳圖的設(shè)計(jì)和材料屬性的輸入。（3）設(shè)計(jì)模型深化。基于上述討論結(jié)果，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)初步設(shè)計(jì)階段的模型進(jìn)行深化，輸入材料、設(shè)備的參數(shù)，對(duì)建筑關(guān)鍵部分進(jìn)行節(jié)點(diǎn)模型的建立，并輸出各專業(yè)的二維施工圖。由于現(xiàn)有BIM軟件仍存在不足，結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)的出圖率并不能達(dá)到100%，因此在出圖時(shí)要采用二維與三維相結(jié)合的方式進(jìn)行。對(duì)于三維模型生成的圖紙，可在制圖軟件中進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充，不必過(guò)度要求模型細(xì)節(jié)的完整性，以免增加不必要的工作量。（4）模型綜合檢查。類似初步設(shè)計(jì)階段，將各專業(yè)設(shè)計(jì)模型再次整合生成綜合BIM模型，對(duì)綜合模型進(jìn)行碰撞檢查等分析，并修改出現(xiàn)的問(wèn)題。同樣，造價(jià)工程師利用綜合模型進(jìn)行工程量測(cè)算和計(jì)價(jià)。最后，進(jìn)行綜合模型渲染并制作動(dòng)態(tài)視頻，輸出二維圖紙。設(shè)計(jì)成果交由業(yè)主審批，審批通過(guò)后交付設(shè)計(jì)模型與圖紙，以服務(wù)于施工。

5BIM輔助設(shè)計(jì)的文件組織

為了支撐上述BIM輔助協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)施、保證各專業(yè)內(nèi)部及專業(yè)間BIM模型的銜接，需明確BIM模型文件的組織方式。當(dāng)前協(xié)同設(shè)計(jì)主要有鏈接和工作集兩種文件組織模式。鏈接模式是將各專業(yè)的模型文件通過(guò)外部鏈接進(jìn)行協(xié)同，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的每個(gè)階段性時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)間的綜合分析。與傳統(tǒng)的二維協(xié)同設(shè)計(jì)比較相似，設(shè)計(jì)人員只能對(duì)自己的模型進(jìn)行處理，鏈接的模型只能為其提供可視或空間定位參考，無(wú)法供其編輯；鏈接模型中的圖元也不能相互借用。鏈接模式是一種文件級(jí)的階段性協(xié)同設(shè)計(jì)模式[13]；工作集模式是設(shè)計(jì)人員對(duì)同一個(gè)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容能夠及時(shí)同步到中心文件中，每個(gè)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)中心文件內(nèi)的某一工作集。工作集模式下，設(shè)計(jì)人員之間可以互相調(diào)用對(duì)方的圖元進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)。每個(gè)工作集的設(shè)計(jì)人員在工作一段時(shí)間后即將自己的成果保存到中心文件，團(tuán)隊(duì)其他成員更新后即可查看。工作集模式是一種數(shù)據(jù)集的實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)模式[13]。表1比較了兩種文件組織模式的優(yōu)缺點(diǎn)。可以看出，兩種模式分別有各自適用的項(xiàng)目類型，優(yōu)缺點(diǎn)也有一定的互補(bǔ)性。因此，在每個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)方應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)，比如形體復(fù)雜程度、可拆分性、工程量等，靈活采用BIM模型文件組織方式。本文針對(duì)大多數(shù)建筑項(xiàng)目的共性，結(jié)合鏈接和工作集的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)適用性較強(qiáng)的文件組織方式，如圖8所示。該模式將項(xiàng)目中的單體建筑按照專業(yè)不同，劃分為建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備三類模型，用鏈接模式相關(guān)聯(lián)。設(shè)備專業(yè)的給排水、暖通、機(jī)電專業(yè)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，需要進(jìn)行即時(shí)協(xié)同以進(jìn)行不同系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，因此采用工作集模式將設(shè)備中心文件分為3個(gè)專業(yè)的工作集。建筑、結(jié)構(gòu)及水、暖、電各專業(yè)內(nèi)部同樣需要即時(shí)的整合和協(xié)調(diào)，因此也采用工作集模式。每個(gè)階段模型整合時(shí)，結(jié)構(gòu)、設(shè)備模型導(dǎo)入建筑模型中，整合成包含建筑全部?jī)?nèi)容的綜合模型。

6結(jié)語(yǔ)

BIM在建筑設(shè)計(jì)階段的有效應(yīng)用與否，直接影響到其在后面各階段的應(yīng)用成效。盡管當(dāng)前研究與實(shí)踐對(duì)BIM輔助設(shè)計(jì)的關(guān)注較多，但當(dāng)前BIM與建筑設(shè)計(jì)流程融合度不高仍是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文從建筑設(shè)計(jì)全流程分析了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程存在的問(wèn)題，以及BIM支撐建筑設(shè)計(jì)的潛在優(yōu)勢(shì)，明確了BIM輔助設(shè)計(jì)的初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3種模式，并基于以BIM模型為核心面向設(shè)計(jì)-施工一體化的設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用模式，建立了面向建筑設(shè)計(jì)全過(guò)程的BIM具體應(yīng)用流程及BIM模型文件組織方式。該流程充分考慮了建筑方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)等各階段的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，從各階段參與方協(xié)同的角度將BIM融合于設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)中。這有利于建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中BIM價(jià)值的充分發(fā)揮，可為行業(yè)深度應(yīng)用BIM提供有效參考。

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作者:丁熠 潘在怡 郭紅領(lǐng) 單位:中交第三公路工程局有限公司建筑工程分公司 清華大學(xué)