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中国设计院之BIM与建筑信息化
探索三维协同设计之路

——中冶南方“某项目高炉主控楼”三维协同项目分析
凃逸晨北京北纬华元软件科技有限公司华中区技术经理

关键词：工业建筑、协同设计、建筑信息模型（BIM）、实时

前言：“协同”是当今世界最热门的词汇之一，Google一下，仅中文网就能搜到1800万左右的网页有提到协同一词。其原因就在于，协同是目前全世界各行各业迫切希望解决的问题，实现协同将能够带来巨大的价值。可是在全世界振臂高呼协同的同时，很多人却并不了解协同的真正含义，以至走进了协同的误区，盲目的追求协同，结果事倍功半。因此我们在探讨协同之前，首先必须明确，什么叫做协同。
“协同”这个概念其实在很早就出现在人类探索的课题当中。“与彼协心。协规同力。声律相协而八音生。”——出自《太玄·数》。中国古人认为世间万物的规律关系是“协则同”的，而事实上也确实如此。“协”就是配合、默契的意思，而“同”则是共性、一致的意思。由此不难看出，协同的本意指的就是双方或多方通过相互配合，达到共同的目的，这种行为方式则称之为协同。
当然，现在并不是在做词汇解释。今天主要探讨的是协同设计。而明确协同的概念，将对我们判断、思考如何协同起到至关重要的作用。
“协同设计”也是当前设计行业设经常提到的一个概念，工程建设领域提到尤其之多。众所周知，工程建设领域的设计不可能是一个专业的任务，建筑、结构、水暖电、设备等都需要参与其中，各专业分担了设计任务中的某一部分。由上文不难了解，协同设计就是指在设计过程中，多专业相互配合，共同完成项目。设计过程中，项目的目的是唯一的，但由于多专业、多设计人员参与其中，各设计人员对项目目的的理解参差不齐，设计思路各有差异，这样则必然导致项目在设计过程中会产生碰撞、配合等问题问题，从而降低设计质量和设计效率。协同在设计中的主要作用正是使各专业相互交流、相互沟通、相互协调，以最大程度将设计中因为协调不畅而产生的问题最小化和最少化。
“协同设计”这种设计模式，不是当今才有的，不是工业革命以后才出现的，不是文艺复兴才出现的，而是从古至今其实是一直存在的。人们从古至今一直用着各种方式和流程来满足设计过程当中的协同需求。从原始但便捷的口述到各专业按设计流程互提资料、互提图纸，为的就是能够在设计过程中更有效地协同。
既然协同设计的模式一直存在，那么还探索什么呢？当先设计行业需要探索的是更为高效的协同模式，也就是异地协同和实时协同的设计模式。异地协同的可行与否，更过取决与网络传输、安全管理等因素。这里主要研究实时协同的问题。
实时协同，在计算机辅助设计的二维设计时代一度被AutoCAD外部参照功能所解决。在二维主导的电脑设计时代，二维dwg图纸在AutoCAD中相互参照，各专业设计师可以实时参照其他专业设计师的图纸，以便完成设计。但这种协同设计模式仍然存在问题，例如：一张设计图纸并不能完全展现所有的设计数据，因此一张图的协同作用是不大的。而各专业图纸间图纸表述内容、类型、数量都是千差万别，很难以做到整套图纸的协同。因此那个时代，设计领域仍然无法达到实时协同，其根本原因就在于二维设计本身并不具备实时协同设计的基础。
现在，设计行业慢慢步入三维设计的时代，因为设计质量、设计效率的明显提升，三维设计已经成为设计行业的趋势。那么三维设计是否能更好地解决协同设计的问题呢？
中冶南方工程技术有限公司在这个问题上展开了一系列的探索后，终于有了可喜的成果。
一、公司背景
中冶南方工程技术有限公司（简称中冶南方，其前身为冶金工业部武汉钢铁设计研究总院）是由中国冶金科工集团公司、武汉钢铁（集团）公司、鞍钢股份有限公司等共同出资组建的高新企业，注册资本20000万元。中冶南方集五十年研发、工程咨询、工程设计、项目管理的经验和完善的服务体系，始终与世界先进技术同步，并自主创新实现技术和装备的国产化，建有专门的研发中心和中试、制造基地，获得国家优秀工程设计奖、发明奖、科技进步奖 150 余项，完成国家重大科研课题10余项，拥有数百项专有技术、专利技术。在全国勘察设计企业综合实力百强评选和全国勘察设计企业营业收入排序中，一直位居前10名。

中冶南方在承担并完成了几百项国家重点工程设计、设备成套和工程总承包项目后，凭着先进的技术力量与丰富的实践经验，开始在设计协同上开始了协同探索。

二、项目概述
用来探索协同设计方法的项目并不大，仅是中冶南方某项目中的一个高炉主控楼。项目虽小，但专业俱全。选择这个项目，既给探索试验降低了难度，又能够反映协同上面的问题。

协同设计，首先必须要统一设计平台。平台都不统一，那么实时交互，协同设计都成了虚谈。而目前在设计软件中，能涵盖建筑、结构、水、暖、电、设备各专业的并不多。因此中冶南方直接选用了Autodesk Revit作为协同设计平台，由Autodesk在中国区域的服务经销商北京北纬华元软件科技有限公司（RNL）为其项目提供支持服务。
Revit是一款BIM三维设计软件，用它进行三维建模时，能够实施生成平立剖图纸。在修改设计时，能够一处修改，平立剖图纸、三维处处更新。Revit本身就能够将单一专业的方案设计到施工图设计完全整合起来，而它又分为建筑、结构、水暖电设备这三个版本。这样基本能够将设计平台统一起来，让各专业在同一平台、同一模型、同一数据、同一思路下进行设计。

三、技术难点
在确定了设计平台后，就需要确定设计流程和方式。以往，工业设计的传统流程一般都是：建筑开始先为工艺需求量身定制一个能够安置主体设备的建筑，再提资给结构专业做结构设计，再提资给水暖电专业做设备、管道综合布置。提资一般需要等到上游专业确定设计成果后，将施工图纸提给下游专业。也就是说这是一个线性的设计流程，上游专业必须完成设计，下游专业才能进行下一步设计，这样的设计流程其实是很繁复的，一旦上各专业间出现设计冲突，上下游各个专业就必须反复地来回提资来进行修改。
协同主要目的就在于简化这个设计流程，因此项目初期此项目组将协同设计的设计流程定为：建筑先行定位，完成建筑大体外形，然后建筑细部、结构、水暖电进行同步设计。这样就可以将整个设计流程整合起来，整个周期将变得更紧凑。但如何实现各专业同步设计，则是项目的核心问题。

四、解决方案
各专业同步设计，必须具备上下游各专业设计实时反映，实时透明的条件。例如，暖通专业在设计过程中，应当实时看到建筑专业、结构专业的设计成果，一旦其他专业修改设计或发现设计冲突问题，或就能够实时沟通解决。这样就必须要一个BIM载体，实时包含各专业的设计成果，同时将各专业的设计成果作为设计信息反馈到所需要参照其他专业设计的设计师。
Revit具备的设计中心功能，恰恰解决了这个难题，Revit设计中心的中心文件就是这么一个载体，所有专业的设计人员都将实时地通过网络把自己的设计成果存储在中心文件里面。设计中心的工作集功能则能够为各专业设计人员分配不同的权限，确定其设计的专业和可视的范围。例如，在设计中心可以让结构专业的设计人员有权限设计结构本专业内容，但无法修改其他专业的设计，他可以看得到建筑的模型与之对应的图纸用于参照，而不需要看到建筑中的门窗以及暖通、给排水等影响其出图的图元。因此只要为各专业定制不同的规则，就能让设计中心功能完全满足协同设计的需求。
借助Revit设计中心功能，项目组各设计人员得以在同一模型中实施交互的进行了设计，最终完成此项目设计并完成施工图。
在设计过程中，项目组还发现，BIM的三维协同设计，除了解决碰撞、冲突，提高设计效率等优势外，在某种程度上还能够消除大量的重复设计的工作。

例如，建筑设计时，楼板、柱子一般都是得画的，而梁有时也得加上，但这些并不是建筑设计的范围，柱子的尺寸、梁板的厚度都是需要结构来定的。可是，前面提到了，建筑是结构的上游专业，在传统的设计模式中，建筑设计完成后，结构设计才能继续设计。于是通常建筑需要自己先估算一个大致的大小，大致的位置梁板柱放置在图纸里。但结构通过分析以后会把梁板柱重新定大小、定位置。这样就造成了第一次重复设计，而当结构将梁板柱重新修改后提回建筑，建筑又得将建筑图里的梁板柱加以修改，形成了第二次重复设计。这样不仅低效，而且容易出错。

通过此次BIM三维协同的探索发现，在上述例子中，建筑可以不必再越庖代俎地设计和绘制梁板柱等结构构件，因为结构设计的内容，将实时反映在建筑的模型和图纸上，建筑专业只需要控制梁板柱的显示样式就可以了。
这种情况在设计中还有很多，尤其是管线综合与总图，需要将各种专业的图元组合起来，以上述设计模式将大大减少重复设计、重复制图的工作。

五、探索现状
现在中冶南方协同设计的探索初步成果已经完成，但他们并未停止继续的探索，现阶段已经开始着手开始在大型的厂房项目中继续试验协同设计的方法。并且继续与北纬华元（RNL）合作共同定制定制完善、合理的、符合中冶南方自己设计模式的Revit工作集，以及研究更为先进、完善的协同设计流程。
六、结论
通过上述案例不难发现，中冶南方三维协同设计探索是非常成功的，并且其探索之路也有着非常光明、广阔的前景。而在笔者走访的不少设计单位，其三维协同探索之路却异常坎坷，由此案例分析，得到一点体会，希望能给正在实施三维协同设计的企业一点思路：
首先要明确协同设计的目的，为三维而三维，为协同而协同是会导致协同设计探索之路偏离目标的。中冶南方协同设计探索之所以成功，很大因素就在于他们很明确——协同设计的初步目标就在于简化设计流程。目标不一定是要简化设计流程，这个可以按各设计单位的需求来，可以是提高设计质量、提高生产效率、减少总包成本。但协同项目的决策人，一定要时刻反思，项目进展时有没有偏离这个目的。
再者要行动起来，不能怕打破传统的规则。三维协同设计探索在很多单位都困难重重，总有这样或那样的困难，无法实施。在对于未知领域的探索时，人们总是下意识地质疑和恐慌，但我们要克服，总不能因为困难就停止前进吧。三维协同设计确实不是容易事，但要真正实施起来决没有想像中那么困难。当然，喊着要三维协同，却抱着老旧的设计模式不放手，也是要不得的。
还有一点就是要对探索项目持续的投入，对于新领域的探索，项目组的工作强度和压力是很大的，企业如果没有坚持的投入，项目组一般也难以坚持下来。其实以维持、配置三维协同项目组的投入，换取企业核心竞争力的提高是很合算的。
最后就是在三维协同的探索之路上得到成果，也不能停滞不前，毕竟这是一条很长的路，也是一条走下去就会不断获得回报的路。愿北纬华元（RNL）能与各设计企业在这条路上共创辉煌！
体育馆的钢结构网架之设计探索
鸟巢式构件的Revit解决方法 —李浩

东 立 面 西 立 面 
空间网架结构 spatial grid structure
空间网架结构（spatial grid structure）是由很多根杆件按照一定规律的网格形式，通过节点连结而成的空间杆系结构。
这种空间杆系结构，通常有两大类形式，一类是由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成的，故称为交叉桁架体系网架（Cross-truss grid system）；另一类是由三角锥，四角锥或六角锥等的锥体单元组成的空间网架结构，故称为角锥体系网架（Corner grid system）。而处于空间中交汇的杆件，既是受力杆件，又是支撑杆件，能有效承受非对称荷载（Non-symmetrical load）、集中荷载（Concentrated load）和动荷载（Dynamic load）。 

无论那种体系结构，他们都是在节点荷载作用下，具有三维受力特点，承受各方向的作用。
一般而言，网架钢结构有下列三种节点形式：
◆  焊接球节点                                                                  ◆螺栓球节点             ◆  钢板节点

网架的节点形式以及节点构造的好坏，对结构性能、制造安装、耗钢量和工程造价都有相当大的影响。
由于网架结构一般为高次超静定结构（High hyperstatic structure），倘若一杆局部失效，仅少一次超静定次数，内力可重新调整，整个结构一般并不失效，具有较高的安全储备。同时还具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；能够利用较小规格的杆件建造大跨度结构，建筑平面布置灵活，造型新颖。
我国从1964年在上海师范学院球类房开始应用网架结构以来，网架结构被广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。  

剖 视 图                                

 主 受 力 杆 件 

空 间 网 架 局 部
哈尔滨工业大学建筑设计研究院
哈尔滨工业大学建筑设计研究院成立于1958年，是持有甲级资质的大型综合勘察设计研究院。在2006年被亚洲建筑师协会评选为BCI ASIA中国十大建筑设计公司之一。
多年来，依托于强大的科研实力，不断提升自主创新能力，作为土木建筑领域新技术开发及其成果的转化基地，在钢结构、环保、智能等新技术应用方面处于国内同行业的领先水平。完成了哈尔滨国际会展体育中心、北京四季滑雪馆、黑龙江省图书馆新馆、巴基斯坦白沙瓦高级技术培训中心等产生深远影响的众多代表性工程。累计获得了180余项国家、省、市级各项奖励。
Revit空间网架设计
2008年哈工大建筑设计院要对某市体育馆进行投标，北京北纬华元软件科技有限公司积极参与协助，并指派我用Revi t来实现。这也是机缘巧合，让我有机会对Revit的空间网架设计进行了一次有益的探索。
如上页所述，空间网架设计主要有两部分，第一是杆件，第二是节点。本项目中用到空间网架的是篮球馆的上空，而整个的设计高度和跨度将达到22X40米，根据我国钢结构设计规范，我们进行初步的选型设计，然后进行节点验算，再对初步设计作修改，选取了受力更合理，节点更适合结构形式。
首先对于杆件，在Revit中已有很多型的定义，我们可以通过钢结构规范，初步选择圆管杆件搭建空间网架，杆件如图： 
当然我们还需要根据项目的实际情况，为杆件添 
加定义更多的属性，如图：

在杆件属性定义好后，通过结构设计栏里的“支撑”命令绘制杆件，不同的杆件可能需要多次定义和利用参照平面，特别是对空间的杆件；在使用“支撑”命令时，它本身还能“三维捕捉”，让后续的杆件可以通过三维捕捉快速构建。局部网架的完成后，就可以用阵列或多重复制创建出整个空间网架，如下：

其次，网架节点设定为：焊接球节点。焊接空心球节点构造简单，适用于连接钢管杆件，连接时，只需将钢管沿正截切断，施工方便。空心球的外径，我们利用标准公式：

D=(d1+2a+d2)/θ计算得到。并由此创建空心球节点族，族可以包含多个外径尺寸空心球。选择插入到网架中。
通过计算，初步方案需要加强空间桁架的空间作用,所以又添加了红色杆件组。至此，整个方案确定。
结语
通过本项目，证明Revit不仅可以设计空间网架，而且还可以参数化的进行设计选型和修改。当然本文只是针对此项目做了一些探索，希望将来有更多的人能够充分的挖掘。
论工业建筑中的协同设计
——暨华东电力设计院“上海奉贤GIS换流站”项目剖析
蔡萌  北京北纬华元软件科技有限公司 华东区技术经理

论文摘要：协同设计是未来工程建设行业中一个极其重要的设计理念，随着甲方对工程设计质量和建设要求的日益提高，必须要重点考虑协同设计对工程建设尤其是工业建筑设计中的影响。本文着重介绍了协同设计对工业厂房（包含建筑、结构和电气设备等）设计影响的基本理念，阐述了全新的设计方式和设计流程，证明此先进理念在包括工业建筑设计的所有建筑工程设计中相对差错较之前的传统设计流程要好很多，可以满足现代工业建筑设计中的高效率、高质量和高要求。

关键词：工业建筑、协同设计、建筑信息模型（BIM）、建筑设计、电气设计、结合
Title : Industrial Building、Cooperate with Design、Building Information Modeling、Architecture Design、Electric Design、Combine

前言：协同设计是现今在工程建设领域中经常被提到和运用到的一个重要理念，但目前在中国大陆地区尚未探索出一套完整、完善的标准实施流程。时下在工程设计中采用的协同形式较多，而基于建筑信息化模型的三维协同设计被证明是目前世界上在该领域内同比最为先进的一种协同设计方式。本文将以华东电力设计院在设计“上海奉贤GIS换流站”项目中所遇到的技术难点来深入探讨和解析工业建筑中的协同设计。

我国的工程建设行业经过了五十多年来的社会主义建设，在工程建筑设计方面取得了辉煌的成就。一个大中小型企业相结合、地区分布比较合理、规划较为完整的工业体系已经初步形成。特别是改革开放以来，随着我国经济腾飞，社会进步，带来了工程建设行业的蓬勃发展，造就了工程设计行业的繁荣时期。与此同时，工业建筑也在此刻出现了新的面貌，无论在量还是在质的方面都有了较大幅度的提高。但是伴随着我国工程建设行业的高速发展，工程设计人员在享受时代发展成果的同时也面临着许多新的技术课题，需要我们进一步地认真总结、仔细探索和创新提高。而华东电力设计院设计的“上海奉贤GIS换流站”项目正是处在在这一时代背景下。

一、项目背景
上海奉贤GIS换流站是国家级重点工程——“向家坝－上海±800千伏特高压直流输电示范工程”中一段重要组成部分。该工程西起四川复龙换流站，东至上海奉贤换流站，途经四川、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、上海八省市，全长约2000公里，输送容量6400MW，电压为±800kV。上海奉贤GIS换流站是该重点工程在上海段的核心部分之一。

这个2007年4月由国家发改委正式核准建设的重点工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最长的直流输电工程。工程起于四川复龙换流站，止于上海奉贤换流站；新建±800千伏换流站两座，额定输送功率640万千瓦；新建±800千伏直流输电线路1回，输电距离1907千米。工程途经四川、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、上海8省（直辖市），4次跨越长江。

二、技术难点
多年来，建筑师们一直都是按照传统的方法来设计，即：先做建筑设计、再做结构设计、最后做设备管道综合布置。而出图的顺序一般也是传统的：先出平面图、再出立面图、接着出剖面图、最后出大样节点详图，同时还要把图纸以及自己的想法交待给效果图公司做表现。依赖效果图制作的建模完成对建筑三维形体的推敲与分析，必要时还需通过制作实物模型来研究形体。
在这种方式下，建模的沟通与建模过程的疑问及反馈，以及由于错误领会造成的返工都将大大增长设计周期，既费时又费力。绝大多数建筑师在看到完成的效果图前，对自己设计的建筑形体缺乏直观的生动的认识，这严重影响了建筑设计的最终质量与效果。
华东电力设计院在设计“上海奉贤GIS换流站”时同样也面临着这些问题，而且由于其所设计的项目是工业建筑，因此在设计流程和工序上都同标准的民用建筑不同，因此造成设计难度也会有所增加。
“上海奉贤GIS换流站”作为典型的工业建筑，与民用建筑设计流程中，先建筑、后结构、再设备的工序相比有明显的不同，该工业项目的设计流程是：先设备、再建筑，最后是结构。
“上海奉贤GIS换流站”作为电力设施的专属建筑，其主要配备了电气设备和暖通设备，没有给排水设备。而这其中又以电气设备为主。首先，电气专业工程师会在规定的设计地块上布置项目所需的电气设备，然后提交给建筑专业，让建筑师依据电气设备的位置、尺寸和布局要求来设计厂房的大小和形状；最后再提资给结构专业的工程师让其根据建筑的设计图纸来配备结构构件。而这其中尤以电气设计与建筑设计的结合最紧密也最具有难度。

作为工业建筑尤其是电力行业的设施，其体积尺寸都较为庞大，需要建筑师在设计时充分考虑电气设备在建筑构件（譬如墙体）上的开洞（孔）尺寸。一旦电气工程师将电气设备的尺寸和位置作了修改和变动，那么建筑师便需要对自己设计的孔洞大小进行相应的调整，并及时传达给结构工程师，以便结构工程师也能够及时做出相对应的调整。而在这个过程中，各专业之间的数据传递和信息沟通就显得尤为重要。而如果没有一种高效有利的手段来传达各专业工种之间的设计变更，那么就会造成最终各专业的图纸无法正确的拼合衔接，给施工造成影响。因为在一般情况下，电气工程师的平面图纸完成后需要建筑师对照它，从头开始完全独立地绘制各个平面、立面与剖面，既费时又费力。而要详细、精准的剖面图更是一大难题。各立面的数据都要人为对照，低级错误时有发生。譬如，电气设备由于位置的变更而改变了管道的走向，但是建筑图纸一旦没有及时更新便会出现电气管道破墙而出，而原先的开孔处却留下了一个大大的空洞。

因此，各专业工种的设计图纸之间缺乏关联协调便成了设计中所遇到的主要问题。因为，建筑设计从开始到建设施工，同一个项目是在不断发生变化的。创建图纸是完成项目的手段之一，同时它也是一个探寻事实的过程。因此在设计中快速地做出修改和变动是每个项目必不可少的。以往的方式绘图，各个专业工种之间的图纸不会有任何联系，当一个专业的图纸发生改变的时候，其他专业的图纸不会自动更改过来。这样一来就有很多弊端产生，因而要花更多的时间来修改其他图纸以达到一致。

三、解决方案
俗话说，穷则思变！面对在项目设计中所遇到的以上种种难关，电网处的工程师们便开始在技术层面上寻求突破和创新。而他们破解难题的方法便是以BIM设计理念为主导，在以Revit系列软件为平台的基础上进行三维信息化设计。

借助强大的Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP软件，将之前散乱孤立的设计数据和信息整合在了一个平台上，这样在各专业工种之间实现数据共享、信息顺畅便成为了可能。工程师们不

必再为了各种不同文件格式之间的数据转换而大费周折，利用统一的设计平台可以实现各种专业工种之间数据无缝链接。譬如，在设备专业的电气工程师运用专业设计的Revit MEP软件完成了电气设备的综合管网布置设计并提交给了建筑专业之后，建筑设计师无需做任何转换，只要在Revit Architecture直接打开电气工程师提交的设计文件即可。虽然Revit Architecture是专门用于建筑设计的软件，但是由于其和另外两款兄弟软件共用一个数据平台，因此相互之间的交流便显得非常便捷。建筑师的软件同样可以快速方便的直接打开电气工程师的设计文件，并且可以准确地获得其中的设计数据和相关信息，以方便作为自己设计的参照和依据。而建筑与结构之间的数据衔接亦如此。
这样以来，当建筑师将电气工程师的设计图纸以“链接”的方式打开之后，不但能够清晰准确的在其基础之上为电气设备设计加盖厂房还能通过三维设计的先进方法来直观高效的查看和验证自己的设计成果。既便电气工程师对图纸做了修改，建筑师也能够通过刷新的方式来及时准确地获取更改信息。不必再担心由于两个不同专业之间的数据衔接而造成的图纸差错，管道破墙而出和遗留大空洞的设计错误也可以得到及时修正。这样就能使得建筑设计与电气设计更加紧密的联系在一起。同样，建筑设计与结构设计之间的衔接亦如此。
既便是在同专业中，也可以通过数据的关联性来大大提升设计质量和工作效率。譬如，当建筑师根据电气工程师的设计图纸在其平面图纸中改动了某个建筑构件（例如，门窗）的尺寸和位置之后，软件系统会根据修改信息在立面和剖面包括三维以及其它所有相关图纸中的对应部位都自动产生更新，不再会造成本专业中平、立、剖图纸不符的低级错误出现。这样一来，不但极大地提升了设计师们设计质量和工作效率，同时大大降低了重复工作的概率，节约了宝贵的时间。

因此，在使用运用BIM设计理念并结合使用Revit系列软件做的设计，完全是一个整体，所绘制的建筑、结构和设备构件不只有三维模型，各个视图自动以正确的形式显示，因此每个建筑构件只需要在方便的视图绘制一次，其他相关视图都会自动跟进，添加一个建筑构件可以马上看到它的三维及剖面的效果，而且平、立、剖面完全双向关联，每个构件只需要绘制一次，避免了重复作业，而且具有准确性。比如生成剖面，这在以前的设计任务中是比较繁重的工序，但是在Revit中就变得比较轻松。一条剖切线就可以解决问题，摆脱了因为考虑不周导致的剖面与其他视图不一致的失误，可以说，Revit系列软件的双向关联给给各专业工种的设计们带来了技术上的一次重大飞跃。 

四、行业现状
目前，整个建筑设计行业是呈宝塔状的组织，有着固定的组织边界，限制了各组成部分的互动。通过常建筑工程设计是由几个独立的专业团队完成，包括建筑、结构、设备等不同的工种。不像制造业中集成的设计和供应链，建筑工程项目设计的团队间协作很少超过一次。他们工作的重点实际上就是实现单一的和唯一的产品：只被建造一次的建筑。

于是便造成了目前整个建筑设计行业中，各专业工种之间实际上是一个相互割裂的设计过程。

在这样的一种相互割裂的设计流程中，各专业工种之间由于缺乏有效的交流合沟通，往往会造成“牵一发而动全身”夸张局面，即当任何一个专业的图纸作了修改之后，所有相关专业的相关图纸都必须要跟着一起作调整，而如果由于疏忽而没有及时通知其它专业的工程师，那么这个问题就会被带入到施工中去，从而形成了“边施工边设计、边设计再边施工”的恶心循环，变更通知单满天飞的尴尬情况。各专业的工程师们在拍图时把脑袋拍破了也没有发现和找出设计中存在的错漏碰缺，大量的工作仍然需要现场解决。大大影响了工期进度和施工效率，从而造成人力、精力、物力、财力和时间成本的上扬。
另外，由于设计方更多的是考虑建造时的图纸清晰度、规范化和明确性。因此，在整个设计过程中，设计师和工程师们更多的是为作为乙方的施工方来配合，而忽视了与作为投资方——甲方的之间的相互沟通与交流以及一些相关的服务。

五、未来前景
很多具有卓越眼光的建筑师和专家早在多年前就一直呼吁建筑设计的协同性和设计流程的协同化运作。而未来的建筑设计也必须向集成化、协同设计的发展。
集成化体现在两个方面，即设计信息集成化和设计过程集成化。也就是在信息集成的基础之上，充分利用计算机和网络的新技术，组织建筑各专业的设计人员，在协同工作的环境下进行设计。因此，实现设计集成化要解决的第一个问题就是信息集成化。建筑信息模型正好可以承担起这一任务，它是整个建筑工程设计从单一化走向数字化、信息化的标志。所有专业的设计信息都往这一个信息化的模型里添加。因而，它将会成为信息集成化的实体。这样以来，工程师们就可以以它为基础，建立起各个专业设计人员都可以参与工作的协同设计平台，进而实现设计过程的集成化和设计流程的协同化操作。

只有在这样的一种先进工作方式下，设计的协同性才能得以充分表现。团队之间的协同设计才能真正得以展现。各专业工程师通过网络将各自的计算机串联起来，通过软件使大家能够在同一平台上、同一个文件中实现多人、多专业进行设计协作和数据共享以及信息交流与沟通等。任何人只要在这个平台上就能及时发布和更新自己或团队其他成员的最新设计成果，无论是在同一间办公室还是在不同的办公楼面甚至异地都可以顺畅无阻的进行协同设计。

著名的“美国艾迪石（上海）建筑设计咨询有限公司”便是利用这样一种先进甚至革命性的设计流程实现了跨国和跨地区协同作业。在Revit系列软件的帮助下，通过先进的“工作集”方式，各专业设计师在实时协调、实时沟通的前提下，进行同步设计，省略掉提资过程。并且各专业不必重复建模设计（建筑专业建的柱子，在结构专业中会以结构的出图样式显示出来，并且结构可以直接使用或更改，有效地避免重复劳动）。这样以来，设计团队间就实现了美国洛杉矶与上海办公室之间的连线协同设计，让工程师们不必往返于太平洋两岸的飞机上，进而实现了其设计业务全球化的宏伟目标，完成了当年路易斯．康纳不可想象的任务。
华东电力设计院在进行“上海奉贤GIS换流站”项目设计时已经引入了BIM的设计理念并运用Revit系列软件进行三维设计的尝试，实现了建筑、结构与设备专业的数据共享和信息顺畅沟通以及文件的无缝链接。通过同一平台的操作，使三大专业的设计成果能够直观便捷的展示一起。利用信息化的手段，将原本单调枯燥的设计图纸变成了丰富形象的设计图像。三大专业的三维模型组合在一起，从里到外、从上至下不但非常便捷协调了各专业的设计信息，同时也简化的设计流程、减少了重复工作的几率、缩短设计时间、提升了工作效率和设计质量。不过，虽然在设计的图纸和形式上已经实现了三维，但是在协同上由于是采用链接的形式，因此其协同方式暂时还只能算是2.5维，没有达到真正意义上的三维。因此，今后在这方面还有继续上升的空间和潜力。
很多工程师从开始接触BIM设计理念并运用Revit系列软件进行协同设计到现在，感触最深的就是“只有想不到，没有做不到”的。协同设计提供给我们的不仅仅是一种更完善的设计流程，更是一种严谨的态度、一种精益求精的态度、一种锲而不舍的态度、一种先进的设计理念。这才是最有价值的收获。
当然，大家一定可能会有疑问，说了协同设计半天好，那它为什么迄今为止还没有普及开来呢？我认为，人无完人、物亦如此。任何一个新事物或新方式的诞生都要有一个被接受的过程，况且协同设计还是一个在不断进步和完展中的设计流程。而且更重要的是我们能否改变自己陈旧的设计理念，有没有信心去完全接受它、掌握它。因为只有完全接受并掌握了一种新颖的设计理念、一个先进的设计流程，才能真正让这个流程为我所用，最大限度的发挥其效应。

中国有句古话：一个好汉三个帮。如果想要在设计院或其它设计事务所内充分发挥这个好的设计流程所起的作用，仅靠一两个人是不行的，必须要全面推广，让BIM的先进理念和协同设计的先进方式深入到每个建筑师和设计团队的思维中，让每个设计人员人都能熟练运用和掌握。这样才可以在设计师和团队内部实现无障碍交流，也才能更好地发挥每个人的创意与才智，去发掘先进设计工具的潜能，让广大的中国建筑师和企业们能够在一种非常先进且轻松的方式下按照自己的创作思维来惬意地工作和交流。

六、结论
从上面的分析可以看出，协同设计作为一项有着广阔发展前景的建筑设计方式，将必定会为建筑设计工程项目提供一种全新的途径和方法。未来随着建筑设计的不断发展、甲方参与其中的力度不断加大、整个建筑产业链不断完善，协同设计必将会成为今后的一种主流设计方式。而运用信息化模型技术为平台的协同设计也必将成为以后建筑设计行业的主要设计流程。

同时，通过这种信息化技术的协同设计，还要让建筑专业的工程师们懂得建筑信息模型是实行建筑工程全生命周期的管理战略的核心，感悟到建筑信息模型在整个建筑业信息技术发展中尤其是协同设计中所处的重要地位，明确一个未来的建筑师在建筑业信息化的进程中所肩负的责任。

    建筑设计是整个建筑业的龙头专业，也是整个建筑工程项目信息的源头、建筑信息模型建立的起点。希望未来的建筑师们在未来的工作中能够自觉地应用建筑信息模型技术和协同设计的先进方式，为建筑工程全生命周期的管理、为建筑业的信息化做出自己的贡献。
而且在时下这个金融危机愈演愈烈的“经济寒冬”中，只有充分修炼好自身的技能、逐步提升自己的“内力”，掌握先进的设计理念和工作流程才能在未来经济复苏之后所带来的异常激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献：
1)        赵红红主编   “Autodesk推荐BLM丛书——建设工程信息化BLM理论与实践丛书中的《信息化建筑设计——Autodesk Revit》 ”   中国建筑工业出版社

致谢：
该技术论文能够顺利完成，是在撰写过程中得到了许多人的帮助和支持。首先非常感谢我的总公司——北京北纬华元软件科技有限公司技术部与市场部的诸位同仁们能够给我这个机会并鼓励我还帮助我选取课题。其次是本次BIM大奖赛的主办方——中国建筑学会和Autodesk软件（中国）有限公司及其承办单位——《建筑学报》编辑部精心筹划和组织并成功举办了这次规模宏大、质量上乘、创意精彩皆无限的全国性BIM建筑设计大赛，使我能够有机会参与其中、展示才华并协助客户提交作品且最终获奖。再者还要非常感谢华东电力设计院电网处的工程师——李克白先生在撰写过程中给予我的帮助和支持，从设计流程到技术难点，他一直都向我提供咨询并帮助我解答了不少问题。最后，也十分感谢上海中房建筑设计有限公司的建筑师兼BIM项目主管——盛铭先生对于BIM设计理念和Revit系列软件在中国建筑设计企业实际应用中的调研和总结及其提供的宝贵图文资料。
土木设计行业的三维革命
--Civil 3D在南水北调项目中的应用情况
凃逸晨 北京北纬华元软件科技有限公司华中区技术经理

项目背景：
南水北调工程，顾名思义，将位于华南地区的长江水资源通过地上沟渠、地下隧道等工程设施调配到华北地区，以缓解中国北方水资源严重短缺、优化配置水资源。经过50年的勘测、规划和研究，分别在长江下游、中游、上游规划了三个调水区，形成了南水北调工程东线1890公里、中线1245公里、西线则因环境、地质原因存在争议，因此仍在规划中。此三条调水线路，预算超过5000亿，是中国近期最大项目之一。

其中中线工程设计将由长江水利委员会长江勘测规划设计研究院牵头（以下简称长委设计院），并由北京市水利规划设计研究院、天津市水利勘测设计院，河北水利水电勘测设计研究院、河南省水利勘测设计院等7家设计院共同完成。
长委设计院负责前200公里的渠道设计。
技术挑战：
长委设计院过去一直使用Microstation用手工的方式画渠道设计图，设计流程一般依次为：平面渠线设计、渠道纵曲线设计、渠道标准横断面设计、工程量统计以及按桩号横断面出图。
这个设计流程在各种设计出图上，需要花费巨大的工作时间和成本。由于项目实在太大，而出图时间太紧，大部分设计师将决大部分时间花在制图上面，而难免疏于顾及设计的合理性，加之影响设计的因素又太多，因此在设计上会存在反复的修改。而200公里渠道仅横断面制图量就有几千张，一旦方案修改，修改位置的所有图纸将重新绘制，又带来了巨大的工程量。
 这无疑是一个恶性循环，所有的设计参与者几乎都陷入“快速设计——繁忙制图——修改——重新制图——再修改——再制图……”这样一个怪圈，画了改，改了重画。
这样的怪圈对项目的设计质量和设计效率都是一个很大的打击，并且让设计人员倍感疲惫。
解决方案:
北京北纬华元软件科技有限公司（RNL）技术工程师在给长委设计院规划处演示了AutoCAD Civil 3D 软件功能后，规划处刘总希望使用AutoCAD Civil 3D 来做南水北调项目。于是我们提取了南水北调2公里渠道，试验如何使用AutoCAD Civil 3D 完成南水北调设计，并做出成果，自动生成平面图纸、纵断面图纸、横断面图纸和工程量计算。规划处给予使用AutoCAD Civil 3D 很高的评价，并将“AutoCAD Civil 3D 应用”申报立项。但规划处认为AutoCAD Civil 3D 虽然很先进，但它毕竟是国外软件，跟中国的出图规范还是有所出入，因此他们提出意见，认为Civil 3D自动生成的图纸如果能符合南水北调出图规范，那么使用Civil 3D做项目会更加方便。
同期长委设计院购买了AutoCAD Civil 3D 。软件安装成功后，已经有人慢慢开始接