集團BIM中心 許志鵬
摘要:近幾年BIM(建筑信息化模型)發展迅速熱潮,結合當下BIM領域中頗為熱門的“正向設計”的概念進行辨析,討論正向設計涉及在一個項目全過程周期適用,基于BIM技術在各個階段在正向設計的過程中可能遇到的問題進行探索與總結。
關鍵詞:BIM 正向設計 問題
0.引言
BIM(Building Information Modeling)技術經提出就在建筑行業有著舉足輕重的地位,《建筑業發展“十三五”規劃》也明確提出加快實現建筑行業信息化的發展,加快推進BIM技術在全過程的集成應用以及應用BIM技術而展開的建設生產服務。BIM技術的發展與應用已經掀起建筑行業的變革浪潮,整個全過程服務的方案設計、施工管理、工程造價、后期維護等方面的信息可以通過BIM技術有效地信息共享、集成與交換。
“正向設計”引用專家給予的定義:BIM正向設計是以REVIT軟件為平臺,協同Rhino、Grasshpper、Cad小庫等多個軟件平臺的綜合設計流程。例如在處理圖紙方面。就需要AoutoCad和小庫平臺的輔助;在處理復雜造型時,需要Rhinoceroes和Grasshpper軟件輔助,在渲染出圖方面還需要Lumion和Enscape這些渲染軟件的輔助。在整個設計流程中Revit軟件中最有價值的是信息綜合管理能力,以及從三維模型導出精確二維圖紙和各種數據的信息連續性。這也正是現有BIM技術相對于其他優勢所在。
1 BIM正向設計的優勢
1.1 BIM正向設計基本流程
全新的項目基本流程如圖所示,若有前期項目樣板積累,可跳過步驟1。
項目基本流程圖
步驟1,建議采用已有項目樣板或者Revit自帶的項目樣板,可節省部分工作量。
步驟2,應采用正確以及統一的方式方法創建中心模型文件,否則可能會導致各專業項目基點不一致的情況發生,從而影響后面的模型鏈接。
步驟3,標高和軸網應為單獨工作集,鏈接各專業模型應為單獨工作集,其余見后續工作集相關規則方法或是BIM的行業規范。
步驟4,確保鏈接模型位于正確的工作集,各專業項目基點一致。
步驟5,基于建筑標高創建相應樓層平面,不建議天花平面用于出圖,但可用于構件調整視圖;建筑空間結構復雜項目,應確保建筑的每個房間都被完整地表達在樓層平面。
步驟6和步驟7同步進行,保證模型實時更新,及時溝通解決碰撞。
步驟8,在確保解決所有碰撞后方可創建視圖樣板用于出圖。
步驟9,應在步驟5同時繪制系統圖、說明和圖例,建議采用在一個空白樓層平面加范圍框的方式確保樓層平面內容的表達完整,滿足規范,符合審圖要求。
步驟10,檢查各樓層平面的是否出現構建消失問題,鏈接文件均為半色及底圖顯示。
1.2 BIM正向設計與傳統設計模式的對比
傳統建筑設計流程大體上來說是以Autocad為核心的總平面圖設計,以天正和CAD相結合進行建筑單體平面設計,以Sketch Up建模為主進行建筑造型與景觀設計推敲,以外部效果圖公司為核心的渲染表達,以CAD和天正為主的平立剖圖紙設計表達等。
BIM正向設計流程則不相同。
(1)項目的最初始階段就要確定好項目真實世界坐標位置,在BIM軟件中完成世界坐標的參考點與模型參考點的預設,建議多設置幾個點,來相互驗算。此步驟需要借助Autocad軟件完成。
(2)規劃設計初期階段,CAD單線就可以滿足業主的需求,此階段不需要二維三維的相互對應,不宜過早介入BIM三維模型。
(3)方案平面階段,在方案平面階段,BIM能夠比較確的同步列出各房間套內面積,公區面積,指標表,避免人力計算帶來的誤讀,適合逐步將前續CAD成果轉化為BIM成果。
(4)單體造型階段,BIM應用價值極高,能夠實現平面圖紙和造型的準確對應,能完成三維化模式設計的方式,同步判斷每一次因各種方面所帶來改動而關聯性變化。
(5)出圖階段,BIM可以做到修改模型即可自動導出傳統平立剖圖紙。
(6)擴初階段,可同步外立面控制手冊和方案圖紙的設計連續性,和門窗表、分色圖及材料圖統計的準確性。
(7)施工圖階段,便于與水電暖通等其他專業的統一出圖,便于裝配式及幕墻深化團隊對接,能夠有效的完成品質控制和碰撞檢查,乃至整個項目智能化及不斷創優,從而達到品質工程、智慧工地。
在整個設計階段中,能最高效的應對各個方面帶來的影響,如業主、政府政策、設計決策等變化帶來的設計修改,或是現場突發情況的設計變更等,做得到實時修改,即時出圖。總之,越需要考慮復雜的建筑立體模型的應用場合,BIM的作用越大,帶來的效率和收益提升的越高。設計內容和數據的準確相互對應,實時聯動,是BIM正向設計最閃亮的優勢所在。
2 BIM正向設計需要解決的問題
2.1 缺乏BIM人員
正向設計需要實現全員BIM應用。現有情況是BIM咨詢公司或企業BIM中心只會進行BIM應用,BIM人員并不會設計的情況以及設計人員只會設計對BIM并不能掌握。設計人員應掌握BIM技術并結合自己的工作開展BIM應用,BIM人員也應具備設計知識完成自己的工作職責。設計院長期形成的CAD制圖習慣已經成為阻礙技術普及難以打破的壁壘,愿意接受新事物并深度學習的多為設計經驗不足的基層設計人員,這導致擁有設計經驗的人員和掌握了BIM的技術人員被分為兩種人群,同時,BIM正向設計的人員要求也相對較高。缺乏既會設計又懂BIM的復合型技術人才是設計企業面臨的主要問題。
2.2 設計階段工作量的變化
在BIM信息模型不同階段的完善過程中,設計承擔了絕大部分工作。一個高質量模型在設計階段所消耗的精力甚至超過了平面CAD的施工圖的工作量數倍,這也是導致正向設計的效率是低于傳統二維設計的。當模型完善后,就是對項目的深化設計、施工模擬、指標分析、可視化精細化運行、體量計算和后期運營管理等方面都帶來更高的經濟效益,這也是導致對不同階段BIM費用的分配提出了更高的要求,而BIM軟件例如Revit的圖像處理能力,尚不如CAD來的簡單易懂。技術人員在工作流程中就需要做出有所突破,特別是在復雜構件的族庫設計方面就成了設計的重點難點。
2.3 配套軟件應用不足
在BIM實施的各個階段中,最大影響因素應該是工具技術的轉化。BIM技術前期主要用于建筑行業而后才引入到基礎設施行業,其主流平臺均為國外軟件產品,現今還沒有和國內標準、規范進行深度融合。特別地結構設計在BIM應用還有什么顯著的體現,如已經得到廣泛應用的Revit沒有獨立的結構專業模塊,結構專業只能夠進行粗略的梁板柱造型設計,無法進行細部節點設計也不能夠進行結構分析,設計人員還需要使用專業的設計軟件細部設計,專業的力學計算,最終再導入BIM軟件中,這使得結構專業設計在BIM設計過程中需使用兩套或多套軟件并行。
2.4 效率、質量把控難度大
基于BIM技術的正向設計,設計企業需要根據項目類型、工作量、項目組織的結構等進行分析后來確定自身的BIM技術實施的完成度,由于現有工作模式的改變,不同階段的設計精細化程度不同,隨著設計精細化程度的加深及信息錄入量的增大,使得BIM正向設計應用的工作效率遠低于傳統二維畫圖的設計方式,而國內現狀多為項目的周期很短,設計的周期經常被減縮,而BIM正向設計的耗時遠大于現有常規項目的設計周期。
另外,在項目中,對于設計的另外一項很重要的工作就是審批步驟及質量檢查,現有國家對BIM的規范要求也未強行實施任何一套要求,使得現有BIM項目的步驟及質量參差不齊。
設計企業內部的質量檢查主要是模型質量的檢查,主要考慮以下問題:
(1)對BIM模型所包含的三維幾何信息的準確性及建模做法檢查,避免出現構件碰撞及重復構件;
(2)對項目所采用的模板是否符合標準進行檢查;
(3)對項目所采用的BIM標準的準確性進行檢查,如包含的命名規則以及二維圖形的標準(如字體、線寬等);國外BIM軟件自動生成的施工圖并不符合我國內出圖要求及標準,用這些BIM軟件出圖再進行修改,難度及工作量均不亞于在二維圖紙上畫一遍;
(4)基于項目LOD的標準和行業規范,對包含在三維元素中的非幾何信息進行檢查。
目前,國內BIM應用暫無一套統一實用的模型及審圖制度,這也是推進基于BIM技術的正向設計的一個巨大障礙。
2.5 協調與工作集
各專業之間,例如建筑工程師和結構水暖機電工程師之間的跨專業協同。如果項目本身規模較小,可以將暖通、給排水和電氣三個專業集中在一個MEP機電Revit模型中制作。同時設備工程師和建筑師一起協同工作,原理和第一種情況相同,但是涉及專業間相互交圈時,溝通上就需要更有主動性。軟件本身也提供了碰撞檢查功能,確保結構和機電管線沒有碰撞沖突。但軟件并非萬能,在正向設計的流程中需要建筑師作為主導實時檢查相互間的關系,以確保建成實施的精確性。
3 結語
相關概念及應用研究眾多,因為BIM“正向設計”是一個過于新、過于大、也過于特殊的課題,不止涉及我們建筑領域,還與互聯網、城市管理等各個行業息息相關,關乎國家的特殊國情與相關行業的發展方向,這個課題似乎可以侃侃而談,卻又有點一言難盡。
(1)直接應用BIM正向設計是可行的,但相較于傳統方法,在很多方面又有不可替代的優勢。
(2)BIM正向設計的效率優勢體現為以高質量為前提的綜合效率,而更高的質量必然需要投入更多的工作,它也許更耗時,且一定會花費更高的人力成本,片面追求快速是不可取也不可行的。
(3)“正向設計”概念就是存在悖論,但是生動的反映了當下中國BIM的發展是迫切需要一種突破,不能僅僅停留在原有“翻模”的意義上。
(4)從BIM技術在國際和國內的發展經驗來看,“正向”是可以比“設計”更早實現和普及的,應遵從技術發展的客觀規律,追求“設計”不宜操之過急。
(5)現階段BIM的不足主要體現在空間能力、全生命周期觀、及時反饋性和變更管理等方面,企業需通過不斷的BIM實踐,建立適應企業自身發展的BIM框架體系,提高企業管理水平,從而實現資源的最大化利用。
也許,當有天我們將BIM推廣普及,已經不再提及“正向設計”與“數值化設計”這類概念時,我們BIM技術將會在項目如履平地。是自然而然地在信息需求下自主選擇BIM技術的應用內容和方法,為項目提供切實的幫助,才是“正向設計”真正到來了。
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