基于BIM的住宅建筑產品庫研究
——以重慶市某住宅建筑BIM產品庫項目為例

陳 歡，李夢辰，曾 志

中國煤炭科工集團重慶設計研究院有限公司，重慶 400042

建筑信息模型(Building information modeling，英文縮寫為BIM)作為對工程項目全生命周期各階段相關信息進行參數化表達及集成化管理的創新性技術[1]，已被視為是解決生產效率低、成本超支等建筑業企業項目管理傳統問題的重要手段之一[2].

住宅建筑產品庫則是指在住宅建筑工程設計、施工以至運維實施過程中經開發、積累、加工處理形成且可重復使用的住宅建筑產品的集合體，是一種新的住宅建筑設計解決方案[3].對于設計單位，可利用建筑BIM產品庫具有的模型復用性、聯動性、擴展性和獨立性，對信息庫的資源復用，形成數字資產，減少建模時間，提高建模效率，提升設計質量.對于業主來說[4]，其BIM標準化產品體系承襲自成熟產品，從成熟產品中進一步確定必需的部分，剔除掉非必要的設計因素，同時結合住戶個體的精細化需求，使BIM產品不斷升級以至系列化.通過這種方式，使業主在工業化通用結構體系尚不成熟、標準化設計未形成普遍規范、體系并不完整的情況下，以一種中間技術的形式，妥善利用市場、管理、技術和土地等資源，從住戶需求角度出發，化解標準化與多樣化之間的矛盾，不但取得了較高的企業效率，而且也建立了良好的企業品牌.

目前，關于建筑產品庫的研究及應用主要有兩種模式，一種是建筑軟件開發商為提升軟件使用功能而提供的建筑產品庫，如知名建筑軟件公司Autodesk在Revit軟件中提供了族庫，族庫中包含了大量可直接使用的建筑構件及設備構件模型；另一種是建筑企業根據自身需要而開發設計的建筑產品庫，如萬科根據住戶需要、自身企業經驗以及一系列標準建立的住宅標準化產品庫.除此兩種模式外，企業與軟件廠商可依據各自的經驗及優勢合作建立建筑產品庫.而一些學者也將目光聚焦在BIM產品庫的研究上.李升一等[5]人提出了利用BIM和云技術構建消防產品庫平臺的方法，以便于消防產品信息的存儲、傳遞和有效調用.施平望，周洪波等[6-7]人研究了基于IFC標準構件庫的搭建，并完成了基于IFC標準的構件庫的基礎架構，對數據庫進行了詳細設計.基于前期完成的SJTUBIM平臺，實現了構件庫的基本應用功能.但現階段的BIM建筑產品庫尚不夠完善，仍存在以下缺陷:①產品庫規模小，產品數量少;②建筑產品格式不統一;③由于人才缺乏，技術力量不夠導致產品庫更新慢;④缺乏產品庫的應用和管理標準;⑤缺乏產品庫涉及各參與方的權責界面及工作內容的管控標準;⑥針對某專業的構件產品庫較多，而針對住宅產品的產品庫很少.因此，本文針對住宅產品以Revit模型為基礎，設計更加完善的住宅建筑產品庫，并建立了相應的產品庫標準手冊及管控標準.

1 住宅建筑BIM產品庫的設計

1.1 住宅建筑BIM產品庫的標準手冊

為滿足BIM技術在項目管理、設計管理、施工管理及運維管理的應用需求，規范建筑工程中BIM應用行為，實現BIM模型成本應用、質監應用、計劃應用及運維管理應用的標準化流程，制定了住宅建筑BIM產品庫的標準手冊.該標準旨在有效的指導BIM標準化的各類成果，通過采用統一的建模路徑、操作流程、技術標準和出圖標準的措施，實現項目高效化、精細化和標準化實施.該標準基于 Autodesk·Revit 2018平臺制定，在實際標準化項目中，除應執行本規范編制的建模方法外，且應符合國家、行業、地方標準和業主有關標準的規定.主要內容如表1所示.

表1 住宅建筑BIM產品庫標準手冊Table 1 Manual for residential building BIM products library standards

續表1

1.2 住宅建筑BIM產品庫的設計流程

基于BIM產品庫的實際項目經驗，總結出BIM產品庫的設計流程，主要從產品形成和產品運用兩方面著手.具體流程如圖1～圖2所示.

圖1 住宅建筑BIM產品庫形成流程Fig.1 Formation process of building BIM products library

1.3 住宅建筑BIM產品庫的形成

以項目A為例，闡述住宅產品庫的形成過程.該項目位于重慶禮嘉，用地面積約22萬m2，總建筑面積為56.74萬m2，包含6棟高層，8棟小高層，45棟洋房.本項目為純住宅地塊，旨在打造低密度高端城市生活社區.本文產品庫設計以其中一棟洋房為研究對象.

(1) 施工圖圖紙轉換成BIM模型. BIM設計方從二維設計單位得到最終版本的施工圖文件，搭建三維信息模型.

(2) BIM模型對二維圖紙的優化. 通過搭建三維模型過程中所反映出各專業二維圖紙中的問題，形成問題報告.BIM設計師將這遇到的問題報告給二維設計師，輔助二維設計進行修改或優化.對于復雜節點進行各專業討論協商，確定修改方案一致通過后形成最終版施工圖圖紙，再將BIM三維模型進行修改，形成最終成果存檔，進入業主方的住宅建筑BIM產品庫.表2 ～ 表3是項目A的一梯二洋房搭建三維模型過程中遇到的部分問題報告.

表2 BIM問題報告表1Table 2 Report 1 of BIM problems

通過施工圖設計單位和BIM設計單位的多次協商調整，最后形成完整的BIM三維模型，即形成住宅建筑BIM產品庫的產品模型.

住宅建筑BIM產品庫由業主方內部檔案庫中逐漸積累的各種高層、洋房、別墅等住宅.

建筑BIM產品組成，并在有新產品增加時進行更新.在新項目開展時，在產品庫中進行條件匹配，依次篩選，將最適合的BIM產品挑選出來為新項目的設計、施工和運維等階段添磚加瓦.住宅建筑BIM產品庫部分示意圖如表4所示.

表3 BIM問題報告表2Table 3 Report 2 of BIM problems

續表3

表4 住宅建筑BIM產品庫部分產品圖示Table 4 Drawings of some products of residential building BIM products library

續表4

1.4 住宅建筑BIM產品庫管控

BIM在住宅建筑BIM產品庫中已經逐漸推廣，并獲得了較好的經濟效益.為更好地發揮 BIM技術在住宅建筑中的作用，使得各方都能對BIM產品庫應用自如，必須明確設計過程中各參與部門的權責界面與工作內容，實現BIM管控的標準化，所以需要制定住宅建筑BIM產品庫的管控細則，管控細則的大致內容如表5所示.

表5 住宅建筑BIM產品庫的管控細則Table 5 Detailed rules for the control of residential building BIM products library

2 住宅建筑BIM產品庫實例應用

2.1 BIM產品庫項目概況

本項目位于重慶市大竹林，用地面積約3.5萬m2，建筑面積9.48萬m2.包含地下一層車庫，地上4棟高層及18棟洋房，屬于二類住宅.

2.2 BIM產品庫項目的要求及運用

業主方根據項目的產品定位、戶型配比要求、規劃條件等相關因數，從產品庫中選出與新項目匹配度最高的產品，進行三維模型調整，如外立面造型修改、房間尺寸調整、空調機位調整、樓棟層數的增減等，以達到新項目的相關要求.在修改過程中能快速反應產品的直觀真實情況，及時看到該產品的展示效果，使設計師及業主方能更好的判斷產品.在滿足相關設計規范的前提下進行三維出圖.

本次BIM修改的產品主要有十幾處，現舉一例說明：首層北面立面線條位置和尺寸改變，空調位和臥室尺寸改變，修改后前后對比如表6所示.

表6 修改前后對比Table 6 Comparison before and after modification

同時，我們對此項目進行了傳統的BIM設計，傳統BIM設計是指先進行二維CAD設計，然后將施工圖紙轉化為三維模型.我們從設計時間、設計成本、競爭優勢、生產效率以及產品質量五個方面對住宅建筑BIM 產品庫設計和傳統BIM 設計與二維CAD設計進行對比得出結果，旨在體現住宅建筑BIM 產品庫設計的優勢，對比結果如表7所示.

表7 設計方案指標對比Table 7 Index comparison of design scheme

由表7可知，與傳統的BIM設計相比，應用住宅建筑BIM產品庫的BIM設計為設計單位大幅提升了設計效率，節省了設計時間，為業主減少了設計成本，同時也提高了建筑產品的競爭優勢和質量.

3 結語

住宅建筑BIM產品庫目的是降低成本，提升效率，可以快速復制，但這并不意味著最終的BIM產品固定化.住宅產品庫中的BIM標準化產品保留了產品中必需的部分，它的簡化和最優化的特性也為其能夠重新組合創新、進行優化完善留下了更大的空間.BIM產品庫為設計單位減少建模時間，提高建模效率，提升設計質量提供了較大的幫助.隨著BIM技術的發展以及BIM應用的推廣與創新，基于BIM技術的建筑產品庫的內容和功能將會更加完善，同時也會更好地促進建筑業的發展.