BIM技術在鐵四院總部設計大樓的應用實踐

■ 張俊毅

BIM技術在鐵四院總部設計大樓的應用實踐

■ 張俊毅

介紹BIM技術在鐵四院總部設計大樓的應用實踐，包括BIM應用的目的、前期開展的研究與準備工作，實際設計中的各項應用，以及該項目應用經驗對BIM設計的借鑒意義。

BIM；設計實踐；協同方式；族庫；鐵四院

1 鐵四院總部設計大樓簡介

中鐵第四勘察設計院集團有限公司（簡稱鐵四院）總部設計大樓是集設計生產、辦公、科研、會議為一體的現代化綜合性辦公大樓。鐵四院總部設計大樓功能包括生產處科辦公用房和配套用房、信息中心、圖文中心、技術檔案室等，總規模約為9.7萬m2。

辦公主樓地上19層，地下2層。主樓最高點距地高度83.3 m。主樓裙房為3層的圖文中心及信息中心機房。主樓北側設架空的連廊空間，連接總部設計大樓和辦公基地內既有生產科研樓。總部設計大樓與既有生產科研樓效果圖見圖1。

2 BIM應用的目的

BIM是以三維數字技術為基礎，集成建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體和功能特性的數字化表達。BIM在設計方面，通過電腦軟件將帶有信息的模型構件在三維環境中進行建模，BIM輔助設計方法代表未來的一種發展方向。

BIM技術應用近年來在設計、施工、運維領域發展得如火如荼。考慮BIM在設計行業上的戰略價值，鐵四院選擇總部設計大樓項目作為建筑領域的BIM項目試點，探索BIM的應用發展，通過試點達到以下3個目的：（1）組建建筑BIM理念的三維數字化設計團隊，為BIM推廣進行人員技術儲備；（2）完成BIM技術支持下相關應用的初步探索及模型成果；（3）總結與提煉，形成鐵四院建筑領域的BIM工作流程及基礎標準。

總部設計大樓BIM模型圖見圖2。

圖1 總部設計大樓與既有生產科研樓效果圖

圖2 總部設計大樓BIM模型

3 BIM應用前期研究與準備

3.1 BIM平臺選擇

在考察了現有建筑設計領域中AutoCAD公司的Revit平臺、Bentaly公司的Microstation平臺、Graphic公司的ArchiCAD平臺后，項目組選擇在建筑領域發展較為成熟、應用難度適中，同時兼顧專業更為齊全的Revit平臺。

3.2 BIM小組及研究內容

在現有總部設計大樓設計團隊基礎上，成立BIM小組（見圖3），將復雜龐大的研究內容進行分解并分專業逐項落實。

3.3 Revit平臺的協同方式選擇

在Revit環境下有2種協同方式：工作集模式和鏈接模式。前者每個專業的本地文件都屬于服務器中心文件的一部分，通過與中心文件同步，將專業之間的工作內容進行傳遞（見圖4）。后者各個專業通過外部鏈接的形式，將本專業的內容反饋給其他專業（見圖5）。簡而言之，工作集模式是多個專業，一個模型；鏈接模式是多個專業，多個模型。其優缺點分析見表1。

考慮到項目為試點項目，按照循序漸進的原則以及各設計人員的BIM應用水平，選擇較為穩妥的鏈接模式作為協同平臺。

圖3 BIM小組專業配備及任務分解

圖4 工作集模式

圖5 鏈接模式

表1 2種協同方式優缺點分析

4 BIM在總部設計大樓中的應用

4.1 所看即所得

在總部設計大樓的BIM應用中，對于較為復雜的空間，如立面門廊、裝飾柱細部、空中花園細部等，能夠得到比較直觀真實的反映，使建筑設計師能夠將施工圖內容與方案內容進行對比，從而貫徹最初設計意圖，實現“真實的設計”（見圖6）。

圖6 BIM技術之“所看即所得”

4.2 專業之間即時溝通

在二維設計環境中，建筑與各專業之間有提資過程。其中信息傳遞是按時間節點控制的，兩個節點之間產生新

的設計信息必須等到下一個節點才能傳遞給其他專業（見圖7）。而通過BIM的協同概念，信息傳遞是即時的，通過模型鏈接能夠將專業之間的修改、變更及時地反映給其他專業，從而大大提高設計效率（見圖8）。通過BIM的即時協調輔助，總部設計大樓項目在較為緊張的周期中，順利地完成了BIM建模和出圖任務。

4.3 結構專業數據與實體模型的轉換

圖7 傳統二維設計流程

圖8 BIM設計協同

在原有二維環境中，結構專業的計算模型與施工圖繪制通常是兩個階段。建筑專業必須通過對結構二維設計圖紙的讀圖翻譯，才能在剖面中具體表現每個結構構件的尺寸，工作量非常龐大。

現在通過模型互導，可以將結構的受力分析模型直接導入Revit中形成物理模型，再通過鏈接直接導入建筑模型，從而快速準確自動地生成建筑剖面。在總部設計大樓項目中，這一點對建筑專業控制室內凈空高度很有幫助。結構計算模型和物理模型轉換見圖9，建筑專業自動生成的裙房剖面見圖10。

圖9 結構計算模型和物理模型轉換

圖10 建筑專業自動生成的裙房剖面

4.4 族庫的制作

BIM的三維設計中，原來設計通過大量二維符號簡化表達的設備，現在必須建具體模型表達。對暖通、給排水等設備專業而言，增加較大工作量。總部設計大樓項目中暖通模型建立過程中使用的族數多達上百種。空調機房內設備及管道布置見圖11，暖通專業族見圖12。這些族不

僅僅是簡單的三維模型，還帶有大量的設備信息，是未來采購、運維的基礎。這些族在以后的設計項目中可以反復使用。隨著項目積累，族庫內容也將增加，未來的項目應用將會越來越輕松。

4.5 碰撞檢查應用

在二維設計中，綜合管線是較為復雜的內容。在BIM軟件Revit平臺下，可通過以下2種方式進行綜合關系的碰撞檢查。第一種是將各專業Revit模型文件導成NWC格式，再導入到Navisworks Manage中，可方便地實現各專業間的碰撞檢查，并給出碰撞檢查報告。一般碰撞檢查采用此方法。另一種是使用Revit MEP的“碰撞檢查”功能，能快速準確地確定項目中圖元之間或主體項目和鏈接模型的圖元之間是否相互碰撞。

項目組嘗試了2種方式，后一種適合在暖通單專業設計過程中使用，前一種適合多專業最后的檢測校驗。設備綜合管線三維視圖見圖13，碰撞檢測見圖14。

圖11 空調機房內設備及管道布置

圖12 暖通專業族

圖13 設備綜合管線三維視圖

圖14 碰撞檢測

5 結束語

在總部設計大樓項目BIM技術的應用實踐中，發現Revit平臺對建筑專業的支持效果很好，可以實現建模到最后出圖所有功能。但Revit軟件還存在進一步改進和本地化研發的需要，以支持暖通、電氣等設備專業出具系統設計圖，支持結構專業建模計算和出具配筋詳圖等設計工作。

項目應用BIM技術后，因需要輸入三維信息數據，設計工作量遠大于傳統二維設計，大量的信息輸入造成設計周期的延長。但通過處理這些巨大的三維信息數據，專業之間的BIM協作平臺能極大地控制設計質量。尤其是對復雜大型項目，通過三維可視化和碰撞檢查，可以及時發現二維圖紙中無法發現的問題，方便日后施工和運營。

BIM應用實現了建筑全生命期的信息共享，使項目所有的參與方能夠協同工作，實現工程項目的精細化管理。因支持建筑環境、經濟、能耗、安全等多方面的分析和模擬，可以實現虛擬設計、建造與管理。BIM技術支持設計、施工及管理的一體化，必將促進建筑業生產方式的變革。

張俊毅：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，工程師，湖北 武漢，430063

責任編輯盧敏

TU205；TP319

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