BIM正向化设计——思维的转变以及实例介绍

BIM设计

• 在我刚上大一的时候，第一次听说BIM是在2016年的国庆节参观上海中心的时候，当时展厅里介绍有关上海中心的建设历程时，特别提到了它是使用了BIM技术进行设计、建造、施工的。那会也是一知半解，只觉得很厉害，能把一个事物在三维空间中展现出来，以及知道了一个软件——Revit，甚至不知道BIM与Revit之间有什么联系。
• 时间一晃到了大二下学期，我们有一门BIM基础的选修课，但当时也并没有听懂什么，只是简单学会了一点Revit软件的操作方法，单纯的认为：我们以后不用CAD来画图了，要用Revit画图，做BIM设计。至于什么是是BIM还是不知道。
• 直到——两个月前，多灾多难的2020年，由于一只蝙蝠的影响，我被迫在家开始了毕业设计。我所参加的毕设小组是做暖通竞赛设计的，似乎跟BIM没有什么联系，但是，我的导师还负责着很多组设计院模式的团队毕设，在几次听他们做阶段汇报的时候，了解到了一些内容——不同专业之间在做一栋建筑设计的时候，需要交换很多信息。同时，由于某只蝙蝠的原因，我们组里的同学也没法面对面交流，很多信息也只能通过语音电话来解决。此时，一些设计软件辅助平台免费开放使用的新闻映入了我的眼帘，我就又想到了BIM，这次有了基础的专业知识，暖通系统的设计思路，我再去查阅相关文献、资料、新闻等，同时结合做设计院模式毕设同学的汇报，我似乎明白了些BIM的含义，BIM——建筑信息模型。在这里面，我觉得最重要一条就是正向设计、协同设计。

什么是正向设计

• 正向BIM协同设计中的正向是相对于逆向而言的，即设计核心的相关工作在BIM的工作框架下完成，以BIM的思维和工作方式进行设计工作，尤其是专业内协同和专业间协同，设计相关信息通过BIM模型承载，通过该模型，应用BIM技术应用可分层次、分阶段、分专业，完成设计阶段的逐项应用。

具体而言来说是的是：BIM技术可以用到建筑设计各专业中做BIM设计，BIM正向设计主要指直接采用三维协同设计，通过模型直接得到所需的图纸、报表、视图、数据等。

用BIM绝对不是单纯的翻模，单用BIM做设计存在的问题和解决方法。逆向化翻模成果，可以集成信息，进行碰撞检查、方案优化、可视化交底等，但是BIM翻模的核心和主体还是依靠CAD，而BIM信息模型只是附属部分，这不仅对设计师造成了负担，而且也不符合BIM技术的初衷。应用BIM进行正向设计的目标是能够直接在三维环境下进行设计，即模块化参数化设计、方案优化、自动出图、图纸与模型相互关联，甚至可以与计算模型结合，同步优化，这个过程才是我们所理解的BIM正向设计。

BIM正向设计

1. 先建模，后出图”正向设计BIM应用。因为使用“先建模，后出图”的正向设计BIM技术应用方式，保证了图纸和模型的一致性，减少了施工图的错漏碰缺，对于设计质量有很大的提高。
2. 全专业设计BIM应用。实现了各专业之间设计过程中的高度协调，提高了专业间设计调整效率，更加高效的把控项目设计的进度和质量。
3. 全三维无死角的设计。提高了设计完成度和精细度，减少了设计盲区，让模型服务后期施工成为可能，这也是BIM正向设计的最终目的。

BIM协同设计

• 利用BIM体系的多软件协作，可以将创建的模型其价值发挥到最大，实现“一模多用”。在BIM体系软件中，包括日照，能耗，疏散，消防，结构计算，水力计算，冷热负荷，电气配电等工作内容，均可以通过BIM模型进行交互。例如，日照分析，创见的模型可以直接用于日照分析，日照分析软件可以完全读取模型的图形和信息，区分墙体、屋顶、门窗、洞口等，从而快速地分析建筑整体日照，以及房间日照情况。根据分析情况进行修改，修改后，可快速用于后续多次的分析。
• 在正向BIM协同设计过程中，需要约定专业内和专业间的协同工作方式，以及专业间工作流程，通过协同设计的并行工作优势，可以保证专业间的信息传递及时有效。在传统设计中，即时采用二维协同设计，也仍旧有部分内容协调压力较大，首先二维协同设计受文件管理局限，同一文件无法两人同时编辑，从而影响专业内的协作。
• 而正向BIM协同设计，可以允许同专业人员在同一个文件上同时操作，专业间不仅传递图形，同时传递属性，重复内容即时专业间各自创建重复表达，重复表达的内容也是联系并联动的，例如建筑可以基于结构楼板在同标高位置，创建有面层的楼板，符合各自的表达需求，而在结构或建筑任一专业调整楼板高度时，另一专业都会获得消息提醒，并允许另一专业选择跟随或要求其改回。

BIM设计的优势

• 用三维的思维做设计，是正向BIM协同设计最大的隐性收益。在传统的二维设计和逆向BIM设计中，设计的演化和推敲，是在二维图形上实现和完成的，设计师局限于二维的思维，和脑海中的二维转化三维，设计人员和读图人员，为了表达设计和理解设计，都要反复经历转换的过程。
  三维的思维做设计优于二维的思维，不再将设计局限在二维的图形表达中，而是在三维空间中反复推敲，所见即所得，不需要思维转换，在设计人和读图人之间的传递也是充分而全面的。正向BIM协同设计的三维成果也将与更多的技术与应用场景结合，传统设计交付的二维图纸无法实现扩展应用，逆向BIM设计的成果虽然是三维，但信息有限，且无法保证与图纸的完全一致性而很难扩展。
• 正向BIM协同设计，基于服务平台和云端的协同文件，创建了直观的全连动的BIM模型与信息，其图形和属性都直接反应设计本意，使得模型可以被充分信任地用于各种BIM应用，避免了逆向翻模中，逆向成果与设计本意不一致而造成的诸多风险与重复建模工作。同时，正向BIM协同设计，优于传统协同设计的根本原因，在于它更高层级的协同，不仅协同了人、专业，也协同了设计过程中的诸多应用与任务节点，再者，将设计充分引入到三维体系和可视化建造过程，较传统设计将更多信息提前、工作前置、内容整合，以充分发挥设计的价值。

BIM设计初体验

局限性

由于我是只做暖通系统的设计，因此我所能实现以及体验到的只有是专业内的协同设计，同时，由于题目限制，已经拿到完成的建筑平面图，只能实现一个暖通系统设计中的小范围正向设计，但是整体的设计思路以及设计模式，在多专业的正向设计中都是可以参考借鉴的。

使用平台

我们小组现在使用的是Revit 2018进行模型绘制（由于只有暖通设计，建筑模型只能翻模完成），鸿业负荷计算10.0进行谐波反应法的逐时负荷计算，鸿业全年负荷计算及能耗分析软件V5.0进行全年动态负荷模拟，鸿业建筑风环境模拟分析软件V4.0进行空间的气流组织模拟，鸿业BIMSpace2020插件在Revit平台上进行风管、机房的设计，最后最重要的服务平台和云端文件协同是使用了红瓦科技的协同大师，它能使得我们小组每个同学能在一套模型中进行各自负责区域的设计绘制并及时同步。

BIM设计流程

注：此处我叙述完整的多专业协同设计流程，由于经历有限，可能并不全面。

• 由建筑、结构专业多名设计人员负责不同楼层区域，设计各自工作集创建基础模型样板，绘制相关围护结构、内部承重结构等
• 建筑基础模型建立后，各专业拿到模型信息进行各自的设计、校核等，对模型中有异议的地方进行修改，并提交请求，相关负责专业设计人员看到请求后进行处理，若同意则此次信息交互完成。
• 我这里以暖通设计为例详细说明。拿到建筑模型后，整理内部功能区，了解各区域设计参数，在Revir中创建HAVC分区，将设计参数信息写入模型，相关准备工作完成后，在Revit中导出绿色建筑信息文件——gbxml文件。打开负荷计算软件、全年动态模拟软件，气流组织模拟软件，导入gbxml文件，BIM模型就会进入相关计算软件，然后进行计算即可，计算完成后还可将数据在导回BIM模型中。
• 进行管线设计时，各专业在各自管线工作集上进行绘制，绘制结束后，与中心模型文件同步，如果与其他专业管路相冲突，则会有相应提示，这时就需要协商，综合调整，保证不会出现相撞情况。
• 所有专业都完成设计后，总负责人将中心模型导出，自动生成各专业平面图，设计阶段就告于段落。

案例展示

• 首先是我们在云端平台上，建立设计团队，创建中心模型，各个成员均可访问。同时，也建立相关的工作集。例如：中心模型里分为负一层主体、建筑模型、轴网与标高，我负责绘制建筑主体模型、轴网与标高，组内另外一名成员负责负一层的绘制，指定工作集的负责人员后，其它人员不能随意修改，如需修改就需要提交请求，等工作集负责人同意。
  

• 接下来展示的是建模完成的BIM模型
  

• 完成HVAC分区后导出GBXML文件，它将包含你建筑与绿色建筑计算相关的参数
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• 打开相关的计算软件，导入BIM模型，即打开GBXML文件
  
  

• 最后，由于还没开始进行管路设计，后续管路协同设计就不予展示了。都是建立不同区域的工作集，指定负责人进行完成，最后导出中心模型，生成专业图纸。

总结

BIM并不只是一个单单软件工具，更重要的是一种设计的思维与全局的信息工作管理观念，BIM对于新一代的相关专业同学更容易接受、学习和推广。每项新技术的发展都伴随阵痛，就像革命伴随着流血一样，只有足够先进实用的技术，且这个技术能够真真切切的能让相关人员厂商得利时的时候才容易被推广。而对于大多数的设计人员都习惯依赖了传统的二维操作习惯，BIM的三维操作会带来不适应带来阻力，还有花费时间与精力去学习的痛苦过程。我们作为设计行业中的一部分，更应该主动去学习、改变现有的落后的二维设计模式，尽管现在可能说很少有设计院会进行全BIM模式设计，但至少未来的趋势在这样，我们作为新生代设计人员，更应该掌握，在校期间能有机会进行BIM设计的实践，将会是宝贵的经历。

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