1、將學(xué)習(xí)進行到底BIM為建筑院校構(gòu)建完整教學(xué)案例【摘要】 根據(jù)中國建筑設(shè)計研究院BIM試點項目之一徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書館為線索，探討在技術(shù)設(shè)計階段有關(guān)BIM應(yīng)用的項目特點、工作目標、工作周期的把控、工作的軟硬件平臺、參加專業(yè)及其之間的配合、以及對整個測試項目的跟蹤。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com【關(guān)鍵詞】 學(xué)習(xí) 測試 BIM 目標 周期 平臺 專業(yè) 跟蹤eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com0 背景eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com中國建筑設(shè)計研究院于2010年啟動了關(guān)于BIM的探索，為設(shè)計方法、建造技術(shù)從二維轉(zhuǎn)向三維做準備。由于在業(yè)內(nèi)起步相對

2、較晚，因此我們以學(xué)習(xí)的態(tài)度，針對幾個不同類型的項目，從不同角度和深度，展開了對BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)，并結(jié)合實際工程進行應(yīng)用測試。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com基于以往對三維設(shè)計技術(shù)測試的痛苦回憶，關(guān)于項目的選擇，我們顯得非常慎重。規(guī)模和復(fù)雜程度形成的十字坐標，將不同的項目劃分為4個類型（圖1）。根據(jù)以往應(yīng)驗，我們在第四象限選擇適當?shù)捻椖俊＿@個項目的特點應(yīng)當是：復(fù)雜程度較低的正交體系中小型項目。最終，徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書館成為了BIM學(xué)習(xí)和測試的對象。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com項目團隊為本次學(xué)習(xí)、測試設(shè)定了兩個工作目標：1）基于Revit平臺，探索完整

3、的工作模式，以應(yīng)對技術(shù)設(shè)計階段的成果要求；2）以BIM模型為基礎(chǔ)，嘗試其擴展應(yīng)用潛力，提高設(shè)計產(chǎn)品附加值。第一個目標可以簡化為：如何利用BIM進行施工圖（或稱為施工模型）設(shè)計，第二個目標是隨著BIM模型的持續(xù)深化，將工作成果不斷擴展，以減小綜合設(shè)計產(chǎn)品的邊際成本。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com1 項目概況eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院坐落于徐州南郊風(fēng)景文化區(qū)，新圖書館位于西校門入口處，是校園新區(qū)的形象標志。基地周邊環(huán)境優(yōu)雅靜謐，植被豐富。設(shè)計的基本構(gòu)思體現(xiàn)在充分利用環(huán)境，為百年樹人的學(xué)府提供一個充滿詩意的閱讀場所（圖2）。下部觀景敞廊

4、聯(lián)系了親水平臺和一系列公共空間；一層外向舒展的形體逐漸向四周蔓延，自然地與基地周邊的水面、山坡、樹林融為一體。上部層層疊落的平臺創(chuàng)造了動態(tài)的平衡，穩(wěn)重且不失活潑的建筑形體象征了樹的寓意；不斷轉(zhuǎn)折的外邊界結(jié)合連續(xù)的植物池，將更多的周邊環(huán)境收納為閱覽區(qū)的景窗（圖3）。井字梁與斜撐勾勒出清晰的混凝土結(jié)構(gòu)，特有的八面柱和景觀點綴的石刻藝術(shù)隱喻徐州特有的漢文化傳統(tǒng)；局部露明的各類管線將為建筑工程類學(xué)生提供實地參觀的教學(xué)案例。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com2 經(jīng)濟技術(shù)指標（表1）eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中

5、國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com3 施工圖成果分析eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com通過和北緯華元的技術(shù)合作，我們在建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等5個專業(yè)，全部或局部地利用Revit完成了施工圖設(shè)計。在設(shè)計過程中，BIM的優(yōu)勢和問題逐漸顯現(xiàn)：eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（1）無損失的設(shè)計信息傳遞。從三維到二維的轉(zhuǎn)譯，必然會帶來設(shè)計信息的損失。應(yīng)用BIM，從設(shè)計流程上講，因為使用了數(shù)據(jù)模型，從方案到擴初、施工圖，直至項目建成，數(shù)據(jù)流傳遞的損失將被減少到最小。eg7中國BIM門戶 - ChinaBI

6、M.com（2）平立剖面及詳圖索引的數(shù)據(jù)聯(lián)動。此功能大大降低了工作成本，準確度提高，詳圖索引之間的錯誤也不會再出現(xiàn)。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（3）統(tǒng)計數(shù)據(jù)的實時更新。二維制圖時代，施工圖的各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)是一個非常龐雜、枯燥、單調(diào)且極易出錯的工作，但是在徐州圖書館這個項目中，圖紙目錄、門窗表、防火分區(qū)面積表、材料做法表全部應(yīng)用BIM信息進行自動統(tǒng)計，且同步更新，幾乎省掉了一個人工（圖4）。利用BIM模型還可以統(tǒng)計各類建筑材料用量，將其轉(zhuǎn)化為成本分析的依據(jù)，經(jīng)濟師將不用再去利用經(jīng)驗公式估算混凝土用量及其他各類材料的用量。依據(jù)精確的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，配合實時變動的市場價格，就可以得出

7、較以往更為準確的結(jié)果。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（4）可視化應(yīng)用。可視化的施工圖設(shè)計，同步修改及完成，可以在設(shè)計的過程中提前體驗建筑空間感受，提前發(fā)現(xiàn)各類設(shè)計問題，而制圖問題和低級的錯誤可以依靠規(guī)范化的設(shè)計模式完全避免，專業(yè)之間的溝通也變得通暢和輕松（圖5）。以本項目為例，關(guān)于在圖書館首層大廳的樓梯是否應(yīng)當增加柱子，建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)有不同意見。喋喋不休的解釋不如立刻在這里增設(shè)一個相機，看到了實際的視覺效果，團隊立刻達成共識。可視化的3D模型可以讓設(shè)計師之間更加快速和清晰地了解對方所做的工作。一張圖抵得上千言萬語，而一個數(shù)據(jù)模型可以提前暴露工程中可能遇到的各類問題。徐州圖書

8、館的施工圖紙根據(jù)數(shù)據(jù)模型增設(shè)了全方位的透視圖，為施工方、建設(shè)方了解圖紙?zhí)峁┝藰O大的方便。更加令人振奮的是：建筑中無論任何位置，如果施工方對此部分設(shè)計不理解，可以立刻設(shè)置相機進行觀察。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（5）制圖本土化的探索。由于本項目是以Revit系列產(chǎn)品為平臺應(yīng)用BIM技術(shù)，因此軟件較低的本土化程度為全專業(yè)團隊的工作制造了相當大的困難。在北緯團隊的配合下，我們定制了大量適宜中國標準的族文件，并盡最大可能在Revit平臺上完成了施工圖紙。由于國情差異較大，在本次測試中，結(jié)構(gòu)及MEP專業(yè)僅能完成施工圖設(shè)計中平面圖紙的部分，其余工作尚需在2D環(huán)境下完成，例如水暖電專

9、業(yè)特殊簡化的系統(tǒng)圖。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（6）全局視野，精細分工。工作集工作模式打破了原先以圖紙進行責(zé)任分配的結(jié)構(gòu)模式，每一個人的工作都會給其他人帶來影響。在徐州圖書館項目中，雖然每一位設(shè)計師都只負責(zé)其中的一部分，但是每個人都可以實時觀察到建筑的全貌及進展。在工作過程中，能夠常常從整體的視角理解建筑設(shè)計本身，改變了原先盲人摸象的設(shè)計組織結(jié)構(gòu)，使得每一位參與者可以更加默契地進行工作，并為他人檢查設(shè)計錯誤，為全局調(diào)整局部設(shè)計。每一個局部的修改也將會聯(lián)動修改到任何一張和這處變動有關(guān)的圖紙。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（7）設(shè)計文件的管理。首先整合為

10、一體的設(shè)計文件，令總設(shè)計師可以實時檢查整個項目的設(shè)計狀況、進度完成情況，并立即對調(diào)整進行標示，并根據(jù)工作集確認修改責(zé)任人。其次設(shè)計文件的管理變得整齊、圖紙之間的相互連接和索引變得無錯可查。最后，設(shè)計文件有多個子文件備份，降低了數(shù)據(jù)風(fēng)險。所有的文件都是同步的，每一個參與者的文件也都是種子文件，并被放置在不同的備份地點。每一個子文件都帶有完整的項目信息，可以轉(zhuǎn)化為新的項目中心文件，為設(shè)計文件的整理、保存和安全性提供了有力支持。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（8）需要解決的問題：1） 缺乏相應(yīng)的設(shè)計標準的制定：標準的族庫設(shè)置，包含院標準族庫和項目標準族庫；2）缺乏相應(yīng)的出圖標準；

11、3）沒有統(tǒng)一的BIM綜合設(shè)計成果規(guī)范；4）沒有相應(yīng)成熟的設(shè)計流程以及項目管理模式。4 Revit平臺上的擴展應(yīng)用eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com基于委托方是建筑學(xué)院這個特殊的性質(zhì)，我們將設(shè)計方案進行全方位技術(shù)整合，形成虛擬、現(xiàn)實兼?zhèn)涞奶貏e教學(xué)案例。我們得到了全專業(yè)工程制圖、管線碰撞檢測、綠色計算、疏散模擬、施工模擬、虛擬現(xiàn)實等一系列設(shè)計成果，Revit是整合上述設(shè)計成果的工作平臺。數(shù)據(jù)模型結(jié)合幾種輔助軟件，可以衍生出各類評測，為設(shè)計優(yōu)化提供量化的決策依據(jù)。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com4.1 綠色計算eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com使用E

12、cotect對BIM模型進行綠色計算，可以為綠色節(jié)能設(shè)計標準提供參考依據(jù)，并實時的調(diào)整設(shè)計（圖6）。目前遇到的問題是設(shè)計周期短暫，缺乏先期的設(shè)計測試。徐州圖書館項目中施工圖設(shè)計和綠色計算是同步進行的。雖然施工圖和設(shè)計報告的結(jié)果同時完成，但仍可在施工招標階段進行局部優(yōu)化調(diào)整。綠色計算為我們提供了大量的精確數(shù)據(jù)，使我們不僅可以依靠經(jīng)驗和直覺進行判斷，更可以依據(jù)數(shù)據(jù)的eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com比較分析去做決策。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com4.2 管線設(shè)計eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com以

13、Revit為平臺，將Architecture、Structure和MEP等5個專業(yè)的BIM模型鏈接在一起，進行管線綜合，是BIM軟件的另一個重要功能。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com徐州項目首次應(yīng)用BIM進行全專業(yè)管線碰撞檢測，并根據(jù)碰撞報告提供的ID地址，調(diào)整管線設(shè)計。圖書館BIM模型里預(yù)演了三維管線排布，并利用碰撞檢測精確搜索排查錯誤，提前規(guī)避了大部分設(shè)計變更與修改，也為今后施工階段節(jié)省了一定的投資。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com更重要的是，我們利用這種功能，對露明的管線設(shè)備進行了布局上的微調(diào)，強調(diào)了器械設(shè)備的韻律感和裝飾性。基于甲方是建筑院校這個特點

14、，我們在公共閱覽區(qū)域不設(shè)置吊頂。這樣做首先可以節(jié)約造價；其次，外露的設(shè)備和路由為學(xué)生提供了一個可實地觀察的教學(xué)模型，使圖書館能夠提供給建筑院校學(xué)生的不僅僅是圖書，更可以提供全方位的專業(yè)展示，成為一個可以進入的教具（圖7）。當然，這種無吊頂?shù)墓芫€設(shè)計方案無形中增加了工程師的工作難度（圖8）。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com4.3 虛擬現(xiàn)實、疏散模擬和施工模擬eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com使用Navisworks等軟件，可以將圖書館的BIM模型形成虛擬漫游的教學(xué)課件，讓學(xué)生們在課堂的學(xué)習(xí)變得更加豐富多彩，也可以

15、將課件放到互聯(lián)網(wǎng)上，將虛擬圖書館開放給全世界的建筑工程學(xué)生參觀，增加學(xué)院的知名度和影響力。利用Simulex疏散模擬可優(yōu)化開架閱覽大廳內(nèi)桌椅及書架的擺放位置，使學(xué)生在緊急狀態(tài)來臨時，以最快的速度進入安全區(qū)域（圖9）。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com結(jié)合Project軟件的施工計劃，將BIM模型增加時間屬性這個4D指標，進行施工模擬，預(yù)演整個施工過程。我們在施工場地南側(cè)的學(xué)生宿舍設(shè)定了一個固定的拍攝位置，學(xué)校基建處的工作人員將配合我們，記錄完整的施工過程。屆時，將數(shù)月記錄的照片以每秒24幀的速度播放，可得到施工過程的連續(xù)影像資料。將動態(tài)施工影像和施工模擬放置于同一個畫面下，可進

16、行真實與預(yù)測的結(jié)果比較。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com5 工作周期和參加專業(yè)eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com這是一個為其80天（自然天）的施工圖設(shè)計。在這個自動讀取系統(tǒng)時間進行倒計時提醒的項目計劃表中，我們設(shè)定了一個保險熔斷節(jié)點，即如果在這天之前未能完成BIM的培訓(xùn)計劃以及進入正常的三維協(xié)同工作狀態(tài)，那么接下來的時間將立即返回二維CAD工作模式，在團隊全負荷加班工作的情況下，仍可滿足施工圖交付時間（圖10）。在這個特殊的項目中，全專業(yè)團隊都付出了各自的努力，令我們欣慰的是，那個保險絲沒有熔斷，團隊如期以三維協(xié)同工作模式完成了對設(shè)計成果的交付。eg7中國BI

17、M門戶 - ChinaBIM.com在徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書館項目中，建筑專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、給排水專業(yè)、暖通專業(yè)、電氣專業(yè)這五個專業(yè)參與了BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。基于工期、成本和風(fēng)險的考慮，總圖專業(yè)沒有參與進來，算是一個不小的遺憾。由于因為這個項目周邊地形復(fù)雜，有一定的高差，如能結(jié)合使用Civil 3D，對于地形的處理和標高的讀取，將會變得更加便利。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com6 項目跟蹤eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（1）工作成果預(yù)測：項目團隊在院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)下，制定了預(yù)期工作目標。建筑專業(yè)為100%三維成果，其他各專業(yè)均提出了適宜本專業(yè)的合理預(yù)期

18、。項目結(jié)束時，各專業(yè)均達到了當初制定的目標。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com（2）參加成員學(xué)習(xí)、工作、配合時間的統(tǒng)計：為了記錄本次學(xué)習(xí)、測試的全過程，全專業(yè)團隊均對自己的工作時間分配進行了記錄。記錄結(jié)果匯總到每個單專業(yè)團隊以及整體團隊，為今后項目對比提供了詳實的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（圖11）。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com本次設(shè)計時間的記錄結(jié)果需要和今后同等規(guī)模、難度的項目進行橫向?qū)Ρ龋e累多個項目數(shù)據(jù)后，能夠得到相關(guān)時間分配的特點以及工作重點，為此后三維協(xié)同工作模式的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com7 結(jié)語eg7中國BIM門戶 - C

19、hinaBIM.com三維設(shè)計過程是一種真正的建造思考過程。建筑設(shè)計不再是圖面或者線條的美觀和密度，而是使用建筑構(gòu)件搭建形體和空間。這是一種思考方式的變革。設(shè)計師會從此會節(jié)約大量制圖時間，從而將更多的精力投入到優(yōu)化設(shè)計中去。業(yè)主本來只需要一個圖書館，但是通過我們的努力，為這個簡單的地方院校圖書館賦予了更多的內(nèi)涵和價值。這是感性的形式美與嚴謹?shù)睦硇苑治龅耐昝澜Y(jié)合。BIM讓我們從形式美中更加從容地解析出設(shè)計邏輯的脈絡(luò)，通過調(diào)整形成更加高階的形式美和更具邏輯內(nèi)涵的形式美。將形式美數(shù)據(jù)化、邏輯化，是BIM在建筑設(shè)計中的美學(xué)應(yīng)用。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中國BIM門戶 -

20、 ChinaBIM.com作者簡介eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com趙曉剛，2004年碩士畢業(yè)于天津大學(xué)建筑學(xué)院,中國建筑設(shè)計研究院崔工作室建筑師，一級注冊建筑師。作為項目負責(zé)人參與了南京藝術(shù)學(xué)院一期設(shè)計學(xué)院、演藝大樓、圖書館、美術(shù)館，蓬萊古船博物館，徐州建筑技術(shù)職業(yè)學(xué)校圖書館，平谷谷泉會議中心等項目。作為主要設(shè)計人參與的項目青藏鐵路拉薩站站房獲2008年第五屆中國建筑學(xué)會創(chuàng)作獎。周力坦，2009碩士畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué),同年進入中國建筑設(shè)計研究院崔工作室。作eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com為主要設(shè)計人參與了徐州職業(yè)建筑技術(shù)學(xué)院圖書館、中紀委古泉會議中心等項目。eg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.comeg7中國BIM門戶 - ChinaBIM.com