浅析深化设计中BIM技术的应用研究

陈鹏 吴渝玲

［摘 要］本文对比分析BIM技术与传统CAD以及基于BIM技术的深化设计与传统深化设计的区别，从而体现BIM技术在深化设计中的应用价值。同时，通过实际工程案例，展现基于BIM技术的深化设计应用情况，创建应用分析模型和制订深化设计的流程。利用基于BIM技术的深化设计模式通过Revit，Bimmake等软件平台实现工程建设项目深化设计的应用，查找施工图纸的错误并标注具体位置，整理为设计图纸问题报告。本文的研究旨在为建筑领域BIM技术深化设计提供可供借鉴的实践依据。

［关键词］BIM技术；建筑信息模型；深化设计

［中图分类号］TU文献标志码：A

1 BIM技术及深化设计的概念

BIM技术的概念最早是由美国的Autodesk公司在2002年提出的。BIM技术打破了传统的建筑技术利用3D模型来展示项目的全过程，并且现实信息和参数的变化跟模型是同步进行的，避免了因为信息漏传与传达误差带来的设计矛盾。新加坡的BIM指南指出了这一点：BIM的意义在于，当模型建立时，由于各个参与方在同一个交流平台，高质量的信息共享可以解决参数变化的问题以及管道中的碰撞检查，等等。在美国的NBIMS对BIM标准设定中明确指出，BIM是一种呈现建筑物理和作用的数字方式；确保建筑物获得循环内容共享，为此类工程决策准备好的数据基础；项目的所有参与者都可以根据此模型开展活动；确保数据选择，更新和更正顺利进行。

BIM的概念可以用三句话来概况：建筑工程中各种设施的功能性特点和物理性特点的数字化体现；在模型的基础上，动态应用模型帮助设计、建造、运营、造价等阶段提升工作效率，降低成本；在模型化基础上，多维度、多参与信息的协同管理。

深化设计主要指的是，以原理图和条件图为基础，结合建筑工程施工生产、现场实际情况，来对设计图纸进行调整、完善、细化、补充的设计过程。经过深化的设计图纸，可以满足设计师的要求，并且在相关的产品设计规范、生产以及其他方面的审查方面，都具有更加直觀性的指导意义，为现场安装施工奠定良好的基础。

深化设计是工程项目或产品设计的中、后期细化工作，在概念设计方案确认后，就进入深化设计阶段。在进行项目深化设计的过程中，需要对设计图纸进行深化完善，以更好的指导具体的施工，满足施工中对各种细节的要求。

2 基于BIM技术的深化设计与传统深化设计的区别

2.1 传统深化设计无法实现可视化

在以往对设计图纸进行深化的过程中，通常是借助2D图纸来开展的，不同专业的技术人员和设计人员要发挥出各自的技能和专业优势，也就是各个专业的工作人员在分析相关信息后，形成了统一的深化意见。即便如此，在实践中也常常会出现一些预料之外的情况，如果工程在施工完毕之后无法达到业主的要求，仍然需要进行返工处理和深化处理。

2.2 传统深化设计无法进行管综碰撞检查

在对一些大型工程进行设计的过程中，需要对各种设备管线进行设置，由于这些管线量多、繁琐、冗杂，从而导致在不知管线时，各个管线和管线的结构出现碰撞混乱的问题，给施工进度和质量造成非常大的干扰，同时也增加了施工成本，浪费了大量的时间和精力，严重的还会造成安全事故[1]。

2.3 深化设计的作用

BIM技术在进行深化设计的过程中，可以从以下几个方面实施。

2.3.1 进行三维可视化，从而精确定位

利用BIM三维技术可以将整个工程各个阶段的面貌在模型中准确呈现出来，并且更加直观、真实，各个管线结构也更加清晰明了，能够很好地将问题暴露出来，并采取有效的解决方法。

2.3.2 可进行碰撞检测、便于合理布局

二维图纸没有办法将工程中各个系统之间的关系进行呈现，因为二维设计图纸中并不能预见一些可能会发生的问题，所以，在施工时会导致设计人员无法准确、全面的对一些管线碰撞问题进行解决[2]。但是，通过BIM技术可以实现管线综合平衡设计，利用软件中的碰撞检测技术将可能出现的问题进行提前呈现，为设计人员、施工人员、业主展现更为直观的问题，便于他们进行沟通交流，找出解决方案，从而减少实际施工中因为管线碰撞而返工的问题，避免施工变更，提高施工效率、质量，减少施工成本。

2.3.3 进行设备参数复核计算，为设备参数的选型提供正确的依据

在安装机电系统时，因为各个管线综合平衡设计以及精装修调整，会对一些管线的布置进行调整，所以，无法避免出现一些弯头、长度发生变化的管线，这就会对原有的系统参数产生影响。在以往的深化设计中是利用二维设计图纸来进行参数复合计算的，平面图和实际施工完毕的系统会出现非常大的出入，影响到计算结构的准确性。如果出入比较大，势必会造成浪费资源的问题，如果参数偏小将会影响到该系统工作的正常运行[3]。但是，借助于BIM技术，在绘制好机电系统模型之后，只需要在鼠标上点击几下，就可以进行各种计算。如果BIM模型发生了变化，计算结果也会自动更新，提供准确的最终计算数据和结果。

3 案例应用

3.1 工程概况

善思楼及实训区域整个地下车库总建筑面积31483.08平方米，该建筑楼主要用于学校实训及办公，建筑工程等级为一级，基础形式为独立基础和桩基础，主体结构为框架结构。实训楼，场地位于校园东部，场地西面是已建成的体育馆和室外运动场，南面为拟建科技孵化楼二次报建，北面为缘化和成渝高速公路东面为兴龙大道。场地西面有7米宽的已建成的校内消防车道路。场地经过平基，基本成为平地高差不大己具有良好的建设条件。建筑高度为建筑直通消防扑救道路的出入口的室外设计地面到平屋面的高度。[4]

3.2 BIM技术在深化设计中的应用

3.2.1 BIM深化设计难点分析

3.2.1.1 建筑地下车库具有面积大、管线排布复杂、协调难度高等特点，传统设计手段难以应付。因为原设计中的设计阶段并没有对机电管线综合进行全面的考虑，再加上业主又提出了很多新的要求和想法，建筑工程的结构经过多次修改，所以，也需要对深化后的图纸进行进一步的修改完善。[5]

3.2.1.2 受到建筑工程精装净高和层高的影响，复杂的机电系统管线布置会干扰到后期机电设备的安装质量和效率。

3.2.1.3 局部细节和构件节点二维深化设计无法实现可视化，不利于施工效率的提升。

3.2.2 解决方案

3.2.2.1 BIM信息模型搭建

BIM技术团队在对各个专业图纸进行详细分析的基础上，结合Revit软件对该工程进行了三维模型构建。在建模时要先进行结构模型和建筑模型的建立，然后在此基础上进行其他设备管线模型的建立，并结合各个专业的施工要求来对不合理的地方进行调整、避让，最后汇成文档出图。设备管线的建模与调整、避让其实是无法截然分开的过程，常常是一边建模一边调整避让。[6]

3.2.2.2 管线碰撞检查及优化设计

3.2.2.2.1 碰撞检查

在确保工程建筑施工质量的同时，按照装修设计中对吊顶高度的要求，进行了各个模型深化设计，并且还对管线综合中，按照无压管优先，有压管之后，大线管优先，小线管之后，施工难度大优先，施工难度小避让的方式进行管线的调整完善。之后，借助于Revit软件对机电管线碰撞点进行检测，并生成最终结果。如果碰撞的结果比较简单，即可进行内部消化处理；如果需要对公共区域的净高进行调整，则要及时和设计方、业务、总包等进行商讨，在确定方案后，进行模型调整，确定不再出现碰撞问题后，形成机电管线模型图。[7]

3.2.2.2.2 优化设计

对模型中的机电工程建筑结构和竖井进行碰撞检测。要先对梁柱结构和管线主体方向进行校验碰撞，如果走向区域没有出现碰撞位置即可。但是，如果出现了碰撞问题，就需要进行全面性调整；如果墙板构建碰撞后发现结构区域有预留洞，需要进行记录，并形成碰撞结果。校验时，如果出现预留孔和管道区域不相匹配的问题，需要对模型进行调整修改，同时还要对模型中预留孔口进行修补，以此来满足管道区域的需求。在对竖井进行碰撞时，需要对保温的位置留出保温材料的防止空间，并且要保持和墙壁紧贴。

3.2.2.2.3 连廊的深化设计

实训楼的一处连廊设计以钢结构工字钢替换了传统的钢筋混凝土结构，不同类型、截面、尺寸的工字钢，截面两个主轴的惯性距差非常大，所以，只能在腹板平面中应用。受力的构件或将其组成结构受力构件。轴心受到压力的构建或者是和腹板平面相垂直的构件都不能使用，所以，在选择上的局限性比较大。工字钢广泛地应用于建筑或其他金属结构。普通工字钢与轻型工字钢受到自身规格特点的影响，截面两个主轴的惯性差距非常大，所以其应用范围非常小，在选择时需要结合设计图纸来选择。使用时还要结合化学性能、力学性能、焊接性能、尺寸需求、结构变化来选择那些可以解决钢筋混凝土支重大的工字钢。[8]

3.2.2.2.4 净高控制

首先，构建标高检查过滤器，并按照要求设置管线的最低标高，同时对过滤器显示颜色进行设置，在使用过滤器后，如果比设置的标高管线低，就会通过相應的颜色显示出来。

其次，构建天花板平面，并设置规范的标高，然后对天花板和相关机电管线的距离进行碰撞检测，找出不符合净高的位置。这一操作减少了人工成本和时间投入，还提高了综合排布的质量和效率。[9]

在地下二层的公共车库中，要对各个管线进行科学合理的布置，在满足使用要求的同时提高美观性，实现空间感。但是，在模型中出现了一车道交叉位置管线复杂交错的问题，在和设计方、业务和专业顾问进行交流协商后，将车道位置的两根冷冻水管移到车位的位置，以此来提高车道位置的净高，桥架绕开冷冻水管的集中位置，风管也利用梁空上翻来让冷冻水管从其下方的位置传过去，避开了消防水管和冷冻水管的交叉碰撞，提供了更广阔的使用空间，实现了布局的美观合理。

3.2.2.2.5 给排水综合优化

当我们在建模过程中面对风管与桥架、水管同时相交时，当水、风两个系统交叉时，谁应该在上、谁应该在下、谁应该直行、谁应该跨越这方面问题时，我们的解决措施按照从上到下先为风，再为水的原则。风管的截面比较大，因此，在综合布置时要对风管的走向和标高考虑进入，并且还要对口径比较大的水管位置进行分析，避免风管和大口径出现多次交叉、转弯的问题，既可以减少风、水流动性的阻力问题，也可以减少水、风管道产生气阻、喘震、水击等问题。[10]

当在建模过程中遇到管线排布的问题时，我们的解决方案是遵循无压管优先、有压管后之，大管优先、小管后之，风管优先、水管后之，桥架在上、水管在下的原则。因为选择不同的施工材料，也会导致整个施工节点图、施工出现问题，所以，在进行深化设计的过程中，要对那些重点的施工位置和环境进行详细化的分析调整，以保障施工图纸的科学性、完善性，确保施工质量和效率。

参考文献

［1］杨东旭.基于BIM技术的施工可视化应用研究［D］.广州：华南理工大学，2013.

［2］刘刚.施工企业BIM应用的势、道、术［J］.建筑，2014（23）：40-41.

［3］程建华，王辉.项目管理中BIM技术的应用与推广［J］.商业经济，2012   41（371）：18-60.

［4］王珺.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究［D］.成都：西南交通大学，2011.

［5］张人友，王.BIM核心建模软件概述［J］.工业建筑，2012（42）：67-73.

［6］张强，杨杨，刘贵华.BIM在土建应用中的探索［J］.城市建筑，2013（21）：222-223.

［7］]刘保石，贺灵童.建筑企业如何打造BIM技术团队［J］.工程质量，2013，31   （2）：47-50.

［8］刘保石.打造BIM技术团队促进企业转型升级［N］.建筑时报，2013（3）：1-2.

［9］张旭磊.基于BIM的模板及支撑工程CAD系统的研究［D］.北京：清华大学   硕士，2010.

［10］赵民琪，邢磊.BIM技术在管道预制加工中的应用［J］.安装，2012，1（5）：55-59.