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用BIM做建筑方案设计

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2020年4月19日
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用BIM做建筑方案设计
摘 要
在建筑方案设计方式上，建筑行业人士比较常见的传统的2D CAD绘图技术，把建筑物的各种矢量包括数值、尺寸等表现在二维图纸上，可是由于建筑矢量的复杂性与多样性，很多信息是无法在二维图纸上表现出来的，于是BIM技术的运用就解决了这一难题。本文经过BIM的Revit软件进行建筑内装方案设计例子分析，对Revit在做建筑内装方案设计中的各种步骤、优点进行分析，以及运用Revit对建筑内装方案进行检验和优化，总结出BIM做建筑方案设计的优势和便利，对BIM在建筑行业内的发展进行了展望和建议。
关键词：BIM、Revit软件、建筑方案
第一章 绪论
1.1 BIM做建筑方案设计的理论基础
BIM的英文全称是Building Information Modeling，翻译为建筑信息模型，是以建筑工程项目的所有各项相关信息数据作为模型的基础，来进行建筑模型的建立，经过数字信息仿真化模拟建筑物所具有的真实信息。BIM在行业普遍被认为最常见与CAD绘图技术，而较少运用于建筑方案的设计。随着近年来建筑项目的复杂度提高，以及建筑生命周期被持续关注，2D的CAD模型类的绘图模式显得相对落后，而BIM概念的产生恰好为了能弥补这种不足。
1.2 BIM做建筑方案设计的原理
传统CAD 绘图无法进行智慧化的分析与模拟，它的表现形式无非是计算机技术的“手工绘图”，也就是点、线、面来表示建筑模型的图形。传统CAD图纸里的信息并不全部有用，比如横梁的钢筋图，如果没有人为的判断和计算来估量钢筋断面的尺寸及长度，是没法从这些图形里得到建筑信息的。而BIM的出现恰好解决了这一的难题。BIM建筑信息模型是直接可获得的信息，是面向对象概念来创立的建筑元素，它的独立对象包括梁、柱、板、墙、门、窗等。BIM建筑模型创立的方式是将这些对象一个一个地组合起来，并经由改变各个对象的属性来达到想要绘制的结果，而并不是传统的“手绘”形式，因其软件上的便利性，因此行业人士要熟悉这类软件也是相对有难度的。因为要导入应用软件的同时，还要同时进行整体工作模式的调整，才能成功的导入BIM的概念和技术。当前传统建筑设计的作业方式及导入BIM后的作业流程图，导入BIM概念后以直接建构BIM 的3D 模型为设计基础，接着自动产生所需的2D画面及数量计算，这种优点是一方面可避免设计方案中的空间冲突，一方面又可避免重复的绘图工作喝减少人为错误，较易于维持设计文案的一致性，为设计团队减少人工成本，带来了极大的效益。
第二章 BIM在建筑方案设计中的应用
2.1 用BIM的REVIT做建筑内装设计
基于BIM做建筑内装设计，首先要做参数化的设计，即经过改动图形中一部分或者几个部分的尺寸，来自动地完成图形中其它部分的改动，在内装部件的明细表中，也看出相应的改动，如图1-1所示：

图1-1 内装部件明细表
完成了参数化设计之后，接着要做内装模块的归类和划分，因模块的归类和编组是模块划分的首要条件，影响建筑住宅内装的模块划分因素包括了模块的结构、功能和模块生产、装配及成本控制等，模块划分采用的方法是定性、定量结合分析法，也就是说根据定性分析的结果，结合模块中的相关因子，生成模块相关性和关联因子分析表，如图1-2所示：

图1-2 模块相关性和关联因子分析表
接着要做的是内装模块组库的创立，因REVIT的系统自带部分家具、门窗、灯具常见的族，这些族属于内装模块族的范畴，如图1-3所示。

图1-3 REVIT内装自带族库
然而在实际的建筑住宅内装模块设计中，往往因为内装模块的多样性需求与数据库自带族的不完善，而需要创立大量的自定义族内装模块才能满足设计的需求。自定义模块族的创立方式有两种：一是在REVIT软件中新建族，而且按照族类型的不同分别归类到不同的文件夹中，按照族的层级新建并命名；另一种方式是把自定义的族加载到内装项目里，在项目浏览器中按照分层级的树状结构存在，但这仅指某一个具体项目的内装模块库，不是像第一种模式属于公共内装模块族能够按照在电脑硬盘或者其它的移动存储设备中，存储的位置决定它的路径。如图1-4所示

图1-4 在REVIT中新建族
做好以上的准备就绪之后，就能够进行建筑模型设计了。建筑模型信息包括族的分层结构、族的属性类型及实例属性的相关参数，以及内装模块的明细表。在做内装模块分解和编码前期，采用分层级的划分方法，对内装部件进行逐层分解，直到行程不可分的，具有独立性的分部件和连接件。用REVIT创立的建筑内装设计方案，是信息整体化、可视化的建筑模型，如图1-5所示：

图1-5 用Revit创立的建筑内装设计
2.2 基于BIM的Revit建筑方案设计的检验与优化
建筑内装模块化的过程，就是不断接受检验与优化，而这种检验优化主要经过三种途径：
（1） 虚拟建造。虚拟建造是建造过程在计算机里的本质实现，经过计算机仿真与虚拟化咸湿建模技术，进行建造过程的仿真再现，当发现问题即采取补救或预防措施，避免实物再建造过程中的损失。建筑内宅的模块化设计采用了参数化手段，立、面、平和三维模型是相互关联的，同步生成，包括其绘制过程也是三维模型的建模过程。因为三模模型所使用的是矢量元素，所有内装模块的大小尺寸、位置的关系经过精确的数据控制，就实现了三维模型的数值与实物建造时的数值保持一致。用静态虚拟建造能够对内装模块的数值、规格及安装的方法等等进行检验和优化，对后续模块的改装、拆除也具有一定的参考价值。
（2） 实物试验。在建筑内装方案设计完成之后，要对内装模块进行试制和试安装，也就是行业内教常见的实物试验法。实物试验的优点是在向用户展示设计方案时，能够听取用户的建议和意见加以提取优化方案，也能够为用户提供更多样化的内装产品，已满足不同客户的个性需求。
（3） 模块化实施。内装模块的形体和复杂的构造，内装的精细划分程度会影响整个建筑方案的生产速度和效率，内装模块在出厂时已经经过合理性检验，那么在施工过程才是最容易发现问题的阶段，会暴露出内装模块的许多问题，包括装备的便捷性和安装的顺序等。在内装安装完成后，用户和物业管理部门都会根据实际使用过程中的体验感，对内装设计方案提出相应的建议。值得一提的是合理的设计方案是能尽可能提高可重复使用部件的比例，而且能在保证牢固的前提，用合理的链接方式减低安装和拆除的难度。
2.3 BIM做建筑方案设计的优势
（1）减少错漏的绘图。在传统的装饰工程中，图纸多，工作量繁重，往往是一个构件或一个样板间就需要多张图纸来表示。这样不但在无形中增加工作量，还因为各种人为因素、客观因素造成图纸的不能完善表示，以致于后期施工临时弥补。运用BIM技术能够将相关的图纸加载到模型中，因BIM模型的3D可视化特点，能够对设计的错漏缺等现象进行较为直观的审阅，减少设计变更，为后期施工提供参考和帮助。
　　（2）解决施工中的冲突。传统内装施工的过程中，由于2D图纸对于各个内装的构件之间的空间、几何、物理关系的表示力有限，在进行施工的时候就很容易造成管线、构件的冲突，造成严重的返工现象。如今经过BIM技术中的检验与优化，运用碰撞检查功能，能够在施工开展前就预演，对碰撞点或冲突结构的分析与调整，最大限度的控制或降低返工现象，提高施工团队的工作效率，减少甚至额外成本的增加。
　　（3）比例更加协调。传统的2D图纸中，构件实体的关系是较大程度依靠个人能力和工作经验进行推敲，这种人为因素会导致出现关系比例不协调，后期施工无法停止的现象。采用BIM技术之后，运用3D revit可视化模型，构件之间的关系就直观表现在设计人员前。因为模块构件的各类数据信息与实体保持一致，设计师能够经过对构件属性的调整，例如风格、色彩、尺寸、空间布局等，进行内装设计的深化，从而优化建筑设计方案，配合施工团队来提高项目的整体品质。
（4）协同工作。传统的CAD图纸工作模式的各个阶段基本是撕裂的，信息之间沟通不畅，容易造成建筑内耗。在BIM模型中，各专业人士能够经过建立基于BIM的数据平台，把工程有关的所有相关数据信息存储在平台中，进行信息共享。让所有成员在同一平台下运用共通的语言，对建筑方案本身进行分析预评估，在一定程度上减少了重复劳作，提高了团队的协作能力。
（5）增强团队的凝聚力。因为BIM模型的协同工作制，扭转了传统的各自为战的局面，增加了各专业间的团队成员的有效沟通。项目所有相关人员一起对BIM模型中的各个组建和模块之间的关系进行商讨与推敲，这种工作模式无形中触发了设计人员的灵感，创造了良好的沟通氛围，提高工作人员的工作积极性。
结语
BIM技术在建筑方案设计中的应用是相当便利和重要的，可是由于实现BIM模型包括分析模型、建筑模型、检验模型有一定的难度，因此当前建筑行业内人士很大部分依然在专注于2D绘图技术。如果业内人士能够专注于研究模型的分析，发现BIM在建筑方案设计中的优势，那么以后建筑行业的方案设计效率、可行性、科学性将得到一个飞跃式的提升。