上海市建工设计研究总院有限公司
摘要：BIM正向设计是基于建筑信息模型的全过程设计，应用于建筑全生命周期，有利于项目不同纬度的信息在同一平台高度集成，有利于帮助设计人员理清项目思路，获取管理信息，从而提高设计质量。BIM正向设计仍处于探索阶段，目前从设计院的角度，熟悉软件都可以顺利完成，在实现模型到图纸时常会遇到瓶颈，常见问题有：文件的责任问题、技术规范和标准问题、成本问题、出图问题、技术文件存档问题、软件的不完善问题、应用和交付深度问题、模型计算问题、建模效率问题、校审问题、出图标注问题等。本文将以建工医院的设计为例，详细描述正向设计在该项目中的应用。
关键词：建筑信息模型；BIM正向设计；三维模型快速出图
1.项目概况及应用背景
本项目是上海建工医院2号楼改造项目，项目位于上海建工医院1号楼北侧，属于院内建筑单体装修，不设计新征土地。本项目占地面积为1569.6平方米，总建筑面积为6430.6平方米，地上部分共6层（局部地方为7层），2000年竣工使用，建筑高度为20.35米。
本项目是改造项目，为了更加便捷的探讨改造前后的变化以及改造方案的优势，本项目希望借助BIM技术的可视化与协同办公的优势进行三维设计，并通过对BIM公建项目正向设计的流程、注意事项和发展进行研究，去探索正向设计在我院的发展路线。
2.项目准备工作
2.1项目梳理
BIM正向设计需要统筹项目全过程设计，在项目前期开展时，需各专业设计师均参与项目启动会，明确项目任务安排、进度计划、项目要求及最终提交成果等，便于各专业设计师更好的安排工作。
2.2平台统一
BIM团队统一内部各个专业以及使用方的软件版本；本项目统一采用Rei2016版本软件，结构专业采用YJK，其他配合软件还包括了鸿业乐建、鸿业BIMspace2019、三维可视化软件Fuzor、碰撞检测软件Navisworks、管线优化调整插件管综易等。
2.3模型总体拆分原则
BIM模型构件分解应按不同专业、不同系统划分，包括建筑、结构、机电、系统等专业的BIM建模最小模型单元细度，完成BIM模型构件分解后的最小模型单元应分为几何和非几何两个信息维度。
2.4命名应规范、合理、简洁、扩展、通用
模型枃件的名称应基本与现行规范的对象名称统一，便于识别；总体合理，能够表达文件或构件的基本属性；尽量简洁，避免冗余名称关键词，以便减少命名工作量和计算机检索时的运算量；具有可扩展性，以便满足后续可能出现的其他需求；具有通用性，在一定的范围内能够被普遍适用。
例：项目名称-专业代码缩写-楼层-中心文件
建工医院2号楼改造-S-中心文件
专业代码缩写采用英文缩写描述，且同一项目应采用统一的代码标准，详见表2：
表2 各专业代码缩写
3.项目正向设计应用内容
3.1建筑专业
3.1.1建筑专业正向设计出图流程
由于因为现行图审、交付成果的需要，三维模型不能直接用于审图，必须以二维图纸来进行表达，故而在各个专业三维模型完成后，还需要根据相应的出图标准，在三维模型中导出二维的平面表达，这和CAD直接设计绘图有所不同。
本项目由于是扩初阶段开始介入，并且是第一次尝试用三维软件建模然后出施工图，故前期的人流分析、风环境分析及日照分析等建筑性能模拟分析工作没有用BIM模型去做，而是直接使用Revit软件并结合相应插件搭建的建筑三维模型，构件参数均反映了项目的真实信息，在此基础上再进行机电管线综合的优化及净高分析，大部分视图可以达到出图的标准。建筑专业平立剖面及部分节点详图都可达到出图要求，并可以进行量的统计；
3.1.2建筑专业正向设计出图成果
本项目最终出图成果包括了建筑目录、说明、平立剖面、大样、门窗表等，如下所示：
建筑专业模型
3.1.3建筑专业出图总结
目前Revit中建筑专业出图率达90%以上，包括了建筑目录、说明、平立剖面、大样、门窗表，总平面图目前由于族构件间表达重复较多影响出图表达，所以无法出图，相信随着技术的落地，建筑专业可以完全实现三维正向设计出图。
3.2结构专业
3.2.1结构专业正向设计出图流程
本项目结构专业正向设计时，结构设计师首先在YJK中搭建结构计算模型，然后进行计算，将模型和计算结果通过插件接口导入Revit中生成模型和配筋图纸，结构设计师在Revit中复核配筋信息，然后添加尺寸标注和设计说明，达到施工图纸深度并进行批量出图。
具体操作步骤如下：
1）YJK中建立BIM模型，输入构件几何信息、结构总体倌息、荷信息、设计属性等，结构计算需要用到的所有信息都录入到BIM模型中；
2）在YJK中通过BIM模型生成计算数据，进行结构计算，得出结构计算结果；
3）在YJK中读取计算结果，将BIM模型和计算数据导入导Revit中生成结构施工图，YJK生成的施工图可导入广联达软件进行钢筋量、混凝土量计算，并可对接广联达BIM5D实现BIM模型的相关扩展应用。
3.2.2结构专业正向设计出图成果
本项目最终出图成果包括了结构目录、说明、梁加固平面图、板加固平面图、柱加固平面图、屋顶设备定位图、留洞图、楼梯详图等，如下所示：
结构专业模型
3.2.3结构专业正向设计出图总结
1）利用YJK基于Revit软件进行结构专业BIM正向设计所存在的问题
a计算模型中主次梁交接处，主梁需要断开，并在交界处新增一个节点，而在施工图模型中，主次梁交接处主梁不需要断开；
b计算模型中梁墙交接处，墙肢需要断开，并在交界处新增一个节点，而在施工图模型中，梁墙交接处墙肢不需要断开；
2）利用YJK基于Revit软件进行结构专业BIM正向设计的优势
a不改变原有设计流程；
b不改变原有施工图表达；
c不改变软件操作习惯；
d改进了结构设计方法；
YJK基于Revit通过计算模型和数据的互导，实现了直接建模、计算和绘制施工图，大大降低了BIM应用的门槛，帮助结构设计师从CAD二维绘图走向Revit完成BIM结构专业的正向设计，在有力地推动BIM技术在结构正向设计中应用的同时，也有助于BIM正向设计在我院结构专业的推广。
3.3机电专业BIM优化设计应用及出图
3.3.1机电专业BIM优化设计背景
本项目由于项目工期较紧张以及基于Revit对机电（暖通、给排水、电气）各专业进行正向设计的功能尚不成熟，故本项目机电各专业采用设计师先用CAD画施工图，然后再用Revit进行建模、碰撞检查、管线综合设计优化、净高优化及预留洞口等优化设计，再将优化后的管线导出施工图。
3.3.2机电专业优化设计步骤
1）机电各专业绘制CAD施工图
传统施工图一样，机电各专业设计师在建筑、结构专业提资的底图上根据项目需求进行二维施工图设计工作，完成机电各专业的机电管线平面布置图、系统图以及大样详图等图纸的绘制。
2）搭建Revit机电模型
根据完成的CAD施工图在Revit中进行机电各专业模型搭建工作。通过前期测试，由于软件的原因，在没有CAD底图的情况下，直接进行设计建模的工作效率并没有先画图再建模的工作模式效率高，而且大部分系统图目前只能在CAD中绘制，所以本项目采取先绘制二维施工图再搭建三维模型的工作模式，而不是直接在三维模型中搭建机电模型。建模流程和整体机电模型如下图所示：
机电专业整体模型
3）机电专业优化设计
a图纸校审
三维建模是BIM的基础，将传统的二维设计转化为三维模型构件的过程本身就是查找错误和优化设计的一个过程。借助于BIM模型可以帮助设计师校审二维设计图纸，避免将设计中的错误流入施工阶段，避免造成大量的设计变更和施工延期。
b碰撞检查
应用BIM软件检查施工图设计的碰撞，完成本项目设计图纸范围内各种管线布设与建筑、结构平面布置和竖向高程相协调的三维协同设计工作，以避免空间冲突，尽可能减少碰撞，并出碰撞检查报告。
c机电管线综合优化
将机电各专业模型整合到一个Revit文件中进行BIM机电三维管线综合设计，协调并优化机房及管井设置，优化管线排布，优化后的管线方案满足国家相关规范规定的要求，生成各专业平面布置图满足后期施工需求。
d净高优化
通过机电管线的优化排布，对各功能空间进行净高分析和优化，并出具净高分区彩色平面图。净高分区彩色平面图用颜色区分开净高不同的区域，用颜色图例说明。并对不满足业主净高要求的区域进行着重标注说明。
e预留洞口
根据优化后的机电管线对一结构的预留洞口进行复核和开洞，并出预留洞口图。预留洞口图应该能够详细的反应洞口的定位、尺寸信息和标高。
通过BIM优化设计可以进一步提高机电各专业的出图质量，提前发现传统二维设计中容易忽略的问题，并给与解决，从而避免一些不必要的图面错误流入到施工阶段造成不必要的返工和停工，同时通过BIM机电优化设计将机电深化的工作前置，在设计阶段就解决室内净高及预留洞口的问题，很大程度的减少施工阶段因为净高或预留洞口的问题带来的返工，从而为业主和总包节约项目成本和工期。同时也可以在施工准备阶段将设计阶段的机电模型交底给机电安装单位，机电安装单位在设计阶段BIM模型和成果的基础上进行深化，可以节约机电安装单位大量的机电深化的时间，从而节约项目工期和成本。
4总结
BIM正向协同设计是-种先进的设计方法，利用BIM技术进行正向设计和出图具有准确、高效、优化的特点。模型和二维标注均为实时联动，避免大量标注和修改时易出错；模型调整完毕后，图纸可在平台中批量生成；所有构件均在模型中按实际条件参与计算。它极大地提高了本项目的设计质量和建筑性能。能加强对本项目的管控和各参与方的协调，有利于减小项目风险，为本项目的建设和使用增值。