基于BIM模型正向出圖前期的優化工作分析
——以某電極車間模型前期優化為例

王嘉祺 （機械工業第九設計研究院股份有限公司，吉林 長春 130011）

1 BIM技術在工業建筑中的發展

隨著我國工業現代化進程的不斷加速，工業建筑的定義已經發生了根本性的轉換,新世紀科技工業化發展迅猛，對于其配套的工業建筑在各個方面的要求也愈發的嚴格，目的更多的是為了滿足工業生產的需要，達到為經濟增值的目的[1]。其中BIM基于其特有的數字化表達和項目周期性構架等優勢，在我國工業建筑的設計領域占有很大的比重。對于以工業建筑為主導的總承包設計院而言，BIM技術不僅涉及多階段多專業的設計工作[2]，而且可以在業主方、工程總承包方、設計方、施工方、采購方之間建立起實時溝通橋梁，能夠較為清晰地將項目各階段的實施情況展現給項目各參建方。

我國現階段工業建筑的建設多數基于BIM-revit軟件的正向設計。從項目方案階段開始，方案設計就采用了revit模型的實時模擬與數字化調整，使方案能夠更為清晰的呈現在業主方眼前。到項目施工圖階段，施工圖的審圖及整改也利用了revit圖模同步的優勢，使圖紙與模型兩者在整改過程中始終保持一致性。其中我國采用BIM正向設計的工業建筑就包括一汽解放廣漢基地部分車間建設、湖州長城蜂巢部分車間建設等。

2 BIM項目的圖紙及模型整改

項目施工圖的整改主要發生在業主審圖、設計變更、施工返工等幾個階段[3]，這些整改工作一般體現在以下幾個方面，如業主方對于建筑部分形體提出新的要求、業主方為節省成本更換門窗型號和尺寸、施工過程中配套設施位置的安裝問題、部分設計與規范不符等情況。這些情況普遍存在于建筑設計和施工的全過程中，其中圖紙的整改必然伴隨著建筑模型的同步整改，相較于2D層面的圖紙整改，3D層面的模型整改工作會更加的復雜，花費的時間也相對更多。因此，加深BIM軟件在模型正向出圖階段的前期優化工作勢在必行。

以工業建筑為例，根據建筑模型整改對象位置的不同，可以將模型的整改工作劃分為兩種。一種是橫向移動整改，另一種是縱向移動整改。其中結合功能屬性進一步細化又可以分為門、窗、雨棚、入口坡道、散水、梁、柱、墻體、樓板等幾小類，如下表所示。

按功能屬性劃分表

3 電極車間項目概況

為了適應新時代下數字化與工業建筑設計的有效結合，本文通過模擬某電極車間revit正向出圖前期優化的準備過程（圖1），從而突出BIM正向出圖前期優化的必要性[4]。項目位于浙江省，占地面積約為50萬m2，為廠區建筑群。其中電極車間為該項目的子項之一，該車間是以新能源電池生產為主的工業建筑，建筑面積約為2.7萬m2。車間建筑高度小于24m，建筑層數為二層。

圖1 電極車間BIM-revit模型

4 基于BIM模型正向出圖的前期優化

根據圖紙與模型優化工作的同步性，結合下表的分類，將電極車間的前期優化過程進行目標分解，分別劃分為配套設施的優化和維護結構的優化兩部分。其中配套設施的優化包括門的優化工作、窗的優化工作、雨棚的優化工作、入口坡道的優化工作、散水的優化工作；維護結構的優化則包括梁的優化工作、柱的優化工作、墻體的優化工作、樓板的優化工作。

4.1 模型配套設施的前期優化方法

對電極車間所涉及的所有門窗在屬性欄中進行統一復制，將每個復制的門窗進行尺寸調整，按照調整后的尺寸對門窗進行逐一命名和載入。

在電極車間立面視圖中，新建門檻標高，在屬性欄中統一將門底標高約束到指定樓層的門檻標高之上；在電極車間立面視圖中，新建窗底標高，在屬性欄中統一將窗底標高約束到指定樓層的窗底標高之上（圖2）。

圖2 窗底與窗頂高度約束

在坡道輪廓編輯界面中，將入口坡道兩側尺寸與外門兩側邊緣進行尺寸約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理（圖3）。

圖3 入口坡道與門尺寸約束

在電極車間立面視圖中將外門中線、雨棚中線、坡道中線進行對齊約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理（圖4）。

圖4 門、棚、坡中線對齊約束

在明確外墻門窗縱向對齊的前提下，對同一縱列的門窗中線進行對齊約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理。

在散水輪廓編輯界面中，將散水內外側線距進行尺寸約束，將散水內側輪廓線與外側外墻線對齊約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理（圖5）。

圖5 散水與外墻尺寸約束

4.2 模型圍護結構的前期優化方法

在三維剖切框視圖中，將電極車間通向屋面的結構柱頂與建筑屋面進行頂部附著約束，將通向樓層板的結構柱頂與樓層板進行頂部附著約束（圖6）。

圖6 柱頂與屋面約束

在剖面視圖中，將電極車間不同層間梁上邊緣與指定樓板和屋面進行對齊約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理（圖7）。

圖7 梁上邊緣與屋面約束

在指定層樓板編輯界面，將樓板邊緣線與內測外墻線進行對齊約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理。

在剖面視圖中，將電極車間內指定墻體頂端與屋面進行頂部附著約束，通過鎖定圖標將兩者進行鎖定處理。

5 前期優化對整改的影響

通過模擬對電極車間正向出圖前期的優化工作，可以降低建筑后期在設計和施工階段圖模整改的工作量，提升圖紙與模型協調同步的契合度，以電極車間后期圖模整改過程為例具體說明如下。

5.1 電極車間后期門窗縱向位置的整改工作

前期優化方法替代了“選取移動”的操作流程，通過調整以設定的標高參數，從而完成所有門窗縱向位置的調整工作，大大提高了圖模整改的工作效率。

5.2 電極車間后期外門、雨棚、入口坡道位置的整改工作

前期優化方法替代了“逐個平移、對齊調整”的操作流程，通過前期的優化方法，在進行外門位置的橫向調整時，與外門相約束的雨棚和入口坡道會隨著外門同時移動，且上下位置自動對齊，大大提高了圖模整改的準確性。

5.3 電極車間屋面高度的整改工作

在進行建筑模型屋面高度變動的同時，與屋面等高的梁、柱不會隨之變動，導致屋面與梁、柱分離，給后期模型整改工作帶來了很大的負擔。采用前期優化方法，在進行屋面高度調整的同時，附著于屋面的梁、柱會隨著屋面高度的變化而統一變化，且梁、柱標高始終與屋面標高保持一致，大大降低了圖模整改的工作量。

5.4 電極車間樓層板及外墻尺寸的整改工作

建筑模型外墻尺寸及位置的變動會導致樓層板、散水與外墻內側產生不必要的縫隙，降低了模型平面的精準度。采用前期優化方法，在對建筑外墻尺寸及位置變動的同時，樓層板和散水內側邊緣會隨著外墻同時變動，始終與外墻對齊銜接，避免了模型在整改過程中縫隙的產生，大大降低了模型復檢的工作量。

6 結語

本文以某工業建筑的BIM模型正向出圖前期優化工作為研究對象，通過對優化成果的分析，總結得出BIM模型正向出圖前期優化工作的必要性。基于BIM技術目前在我國工業建筑設計及施工領域仍處在發展性階段，前期優化工作的研究仍需要不斷的改進，因此本文針對BIM模型正向出圖前期優化的研究工作提出幾點意見。

①建筑領域相關部門應盡快修訂并完善與BIM模型前期優化相關的技術工作，建立健全BIM模型正向出圖前期優化工作的框架體系；

②在后期BIM模型正向出圖優化模擬實驗中，應更為系統地擴充BIM模型前期優化工作的覆蓋范圍及覆蓋領域，建立健全BIM項目建設領域全周期的準備工作；

③BIM三維建模軟件在設計過程中具有二維軟件所不具備的優勢，但也存在著一定的不足[5]。當下CAD等二維設計軟件仍然是我國建筑設計工作者的主要工具，因此BIM軟件的開發和完善仍需要開發者和使用者在BIM模型正向出圖優化過程中的不斷探索和積累。