三维数字化技术在建筑设计全过程质量管控中的应用

The Application of Building Information Modeling in the Quality Control of Architectural Design

张大镇 饶红旗 张月燕 王彦哲

Zhang Dazhen Rao Hongqi Zhang Yueyan Wang Yanzhe

(福建省建筑设计研究院 福州 350001)

(350001, Fujian provincial architectural design institute, Fuzhou.)

【摘要】 针对BIM技术在建筑设计全过程质量管控中的应用，简要介绍BIM技术及其应用平台Revit系列软件，对比传统二维质量管控与三维数字化质量管控的优缺点，结合实际工程项目介绍三维数字化质量管控的设计流程。

【Abstract】 As in these pages, there will be a brief introduction of BIM and software of the Revit Platform and comparison of merits and demerits between the traditional CAD control and Building Information Modeling control and presentation of Building Information Modeling control design process ,on the basis of the practical project.

【关键字】 BIM Revit 质量管控 建筑

【Key Words】 BIM Revit Quality control architecture

0引言

目前，BIM的应用在欧美发达国家正在迅速发展，美国已推出了国家BIM标准，规定房屋建筑设计必须应用BIM技术。与发达国家相比，我国BIM应用的起步并不晚，但由于种种原因，BIM的推广应用相当困难^[1]。国家的重视及行业发展的需求，在《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》提到要推动基于BIM技术的协同设计系统建设与应用，这将极大促进BIM的推广应用。

1.三维数字化技术简介

1.1 BIM简介

BIM（Building Information Modeling ）建筑信息模型，于2002年Autodesk公司首次提出。BIM是个三维模型数据库，在建筑全生命周期中，各参与方应用BIM技术进行协同工作，实时控制工程质量，减低各参与方的生产成本。其具有以下五点优势：

（1）可视化仿真模型，便于各参与方实时交流；

（2）协同工作，方便修改，缩短工期，适合复杂项目；

（3）碰撞检测，实时控制建筑设计质量，减低成本；

（4）自动生成立面、剖面、三维视图及所需材料表；

（5）提供友好接口，与二维设计软件无缝连接。

1.2 Revit平台简介

Revit系列软件是Autodesk公司专门为BIM开发的，它支持设计、施工出图，甚至是建筑项目所需的施工量^[2]。包括Revit Architecture、Revit Structure和Revit MEP，分别为建筑、结构、机电专业提供建立三维信息模型的平台。能够实现BIM的软件厂商众多，之所以选择Revit系列软件，主要原因是：

（1）包括建筑设计行业各专业所需的建模软件，相互之间融会贯通，实现各专业协同设计；

（2）构件扩充性强，可通过制作“族构件”，扩充“本地化”图库；

（3）与二维CAD实现无缝连接；

（4）扩展接口友好，支持C#、VB.NET等接口，二次开发方便。

2.传统二维质量管控与三维质量管控的比较分析

在大型复杂的建筑工程项目设计中，设备管线的布置由于系统繁多、布局复杂，常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况，给施工带来麻烦，影响建筑室内净高，造成返工或浪费，甚至存在安全隐患^[3]。为控制工程质量，避免上述情况发生，各专业需进行协同设计，在施工图阶段最大程度的减少碰撞发生。

传统的二维管控质量的方法是将各专业平面图叠加，结合局部剖面图，设计审核校对人员凭经验发现错误，难以全面。

三维参数化的质量管控，是利用三维模型，通过计算机自动实时检测管线碰撞，精确性高。表1-1是二维质量管控和三维质量管控的比较。

表1-1

3.三维质量管控的设计流程

3.1建模前期协同设计

在建模前期，需要建筑专业和结构专业的设计人员大致确定吊顶高度及结构梁高度；对于净高要求严格的区域，提前告知机电专业；各专业针对空间狭小、管线复杂的区域，协调出二维局部剖面图，如图1-1走廊（2）管综。建模前期协同设计的目的是，在建模前期就解决部分潜在的管线碰撞问题。

图1-1走廊（2）管综

3.2 土建及机电专业建模

3.2.1 土建专业建模

建筑专业使用Revit Architecture软件进行建模，根据工程项目的需要，建模的精细度要求不同。如果只是要求完成质量控制而非施工图深度的话，建筑专业只需完成内外墙、门窗、玻璃幕墙、电梯、扶梯、楼梯及吊顶等模型构件。如果建模模型有多个设计人员共同完成的，可采用工作集或者链接的方法，进行专业内协同设计。如图1-2所示的某工程建筑局部模型。

3.3 碰撞检测及报告生成

各专业完成初步建模后，使用Navisworks软件进行专业间的碰撞检测，并提供检测报告及修改意见，专业间碰撞检测主要包括土建专业之间、土建专业与机电专业之间、机电专业之间。设计人员根据碰撞检测报告及修改意见，重新优化设计，然后再次进行碰撞检测……如此循环，直至解决所有的硬碰撞，软碰撞剩下可接受的范围。

3.4 三维管线优化设计的注意事项

（1）尽量少改动，三维管线优化设计只对非改动不可的管线进行优化设计，比如：管线穿梁、碰柱、穿吊顶等情况，属于硬碰撞，非改不可；阀门等附件碰柱，只需调整安装方向即可避免碰撞的，属于软碰撞，可以不修改，以减少设计人员的工作量。

（2）需满足建筑业态要求，对于不满足净高的空间，就算管线没有碰撞，也需要进行优化设计。

（3）管线优化设计时，应预留安装、检修空间。

4.三维质量管控的技术展望

尽管实现三维质量管控的设计软件还存在不尽人意之处，比如：对电脑硬件配置要求高，“本地化”基础数据库不够完善，掌握BIM技术的专业人才缺少等等，但与传统二维质量管控相比，它的优越性以及是行业未来发展的趋势，这个都是业内公认的。在这种情况下，我们已下定决心继续推广应用三维数字化技术来管控建筑设计质量，让建筑设计向参数化、智能化发展。

参考文献

[1]张建平.BIM技术的研究与应用[J].施工技术，2011(1).

[2]Autodesk,Inc主编.Autodesk Revit MEP 2010官方标准教程[M].

[3]杨远丰，蔡晓宝.三维管线综合设计实践与技术探讨[J].建筑结构，2011(1).