［摘 要］通过解析BIM技术与BIM正向设计的相关概念，分析BIM正向设计的实践策略，探讨BIM正向设计在某幼儿园项目中的建模研究，旨在以实际建模过程寻求BIM正向设计在建筑工程项目中的应用，从正向的角度去思考BIM技术与设计的结合，即从BIM正向设计去寻求设计本身更好地发展。
［关键词］BIM正向设计；建筑设计；AutodeskRevit
借助于BIM技术，设计师可以创建包括物理特征与功能特性的数字3D模型，模型将设计、施工、业主等不同参与方联系起来，通过了解其他参与者的工作情况，明确自身的工作重点，从而提升工作效率。
1BIM正向设计
BIM正向设计通常是指基于BIM技术“先建模，后出图”的设计方法。不同于传统的设计模式，BIM正向设计主要指建筑、结构、暖通、电气、给排水等各专业设计师直接采用三维协同设计，通过模型直接得到所需的图纸、报表、视图、数据等。
2BIM正向设计的实践策略
2.1BIM模型管理
BIM正向设计与传统设计模式的区别在于，设计成果的灵活性和再生性，除了各类专业技术图纸外，可利用BIM技术进行三维模型搭建过程中所获得的设计文件通过参数修改的技术手段再次应用于其他模型建构中。为最大限度地发挥BIM技术的优势，提升模型搭建效率，各专业技术人员有必要对BIM实施系统性管理，旨在实现统一制订模型标准、规范设计流程中各专业衔接，为更好推进各专业协同设计奠定坚实基础。RevitArchitecture通过整合规范族文件、样板、名称、色彩、内容、拆分、成果、深度等内容以实现模型管理，其中族文件作为模型搭建的基本单位，以其庞大的数量和繁多的种类使得构建BIM族库成为BIM模型管理中的关键环节。BIM族库建设时应满足基本的功能需求，独立显示数据空间，支持灵活的上传与下载方式，实现二、三维族关联和数据统计，能够快速检索，同时可以与生产厂家进一步对接。
2.2BIM设计流程
通过BIM技术手段实现多专业协同设计主要采取2种路径：（1）在相同专业内或不同专业间利用设计文件主体实现协同；（2）类似于传统设计模式，主要应用在不同专业间，以独立设计文件的形式进行各专业提资。不管采用哪种方式，充分的沟通协调都是保障设计成果与设计效率的基础，因此，在进行BIM正向设计时，通常组织沟通协调会作为时间节点划分设计深度与设计表达方式。以初步设计时管线预综合为例，为达到最终的设计成果，需进行至少3次沟通协调会，进行3个时段的模型构建，在每一时段内依次进行建筑平面、结构竖向平面、设备管井等内容的布置，经过各专业沟通提资后对本专业内容进行修改以获取最终版设计图纸与模型，BIM技术在整合初步设计成果时介入模型搭建，获取初步设计阶段管线预综合设计方案，经各专业协调检查管综是否满足净高需求和模型质量，并进一步修改调整，通过管综成果审核验收。
2.3BIM正向设计方法
BIM正向设计应用在建设工程中分为建筑设计、结构设计、设备设计3个层次。（1）在建筑设计方面，与传统设计模式中以二维图纸为着力点不同，以BIM技术为主导的建筑设计是以三维模型为设计基础，相关技术图纸则为三维模型的衍生物。以RevitArchitecture为搭建平台，通过添加墙、柱、楼板、门窗等族文件完成模型搭建，还可以通过编辑“详图线”“模型线”等内容进行施工深度的模型构建，并获取相应的施工图纸。（2）在结构设计方面，BIM技术也为结构模型搭建提供了极大的便捷。在Revit平台中，可以通过直接修改参数的方式添加结构柱、结构梁、剪力墙等结构构件。此外，对于结构设计中较为复杂的钢筋表达，Revit软件也可以通过族文件的应用实现清晰明确的图面效果。（3）在设备设计方面，设备专业的模型搭建主要涉及管道类型、管道材质、连接方式、机组设备等方面，电子软件很难覆盖设备专业设计内容，采用各类专业软件，可以有效协助设计人员快速搭建模型。
3BIM正向设计在某幼儿园项目中的建模研究
研究的项目位于山东省烟台市开发区，是1幢采用框架结构的3层幼儿园，在设计过程中利用Revit平台建立了三维模型，实现了正向设计。
3.1建立工作集
该幼儿园建筑工程体量较大，涉及各方面专业知识，因此，需要建筑、结构、暖通、电气、给排水等多专业协调配合，共同完成。BIM正向设计首先应由各专业人员建立工作集，且同一专业内根据设计内容不同可建立多个工作子集。例如本幼儿园在进行BIM正向设计时，建筑专业则以建筑构件为划分标准，建立了墙体工作集、楼板工作集、门窗工作集等，给排水专业在建立工作集时将设计内容进一步细分，建立了给水工作集、排水工作集、热水工作集、消防用水工作集、中水工作集等。此外，BIM正向设计的显著优势便是可有效提升各专业协同设计效率，各专业人员可以通过设置本专业相关工作集查看与操作权限，实现对其他专业设计情况的了解及本专业设计内容的管理。
3.2创建标高以及轴网
标高和轴网共同组成了建筑设计的三维空间，也是建立立体模型的首要环节。在BIM正向设计中，作为基础资料的标高和轴网是实现各专业协同设计的必要前提，BIM设计软件RevitArchitecture正是利用由标高和轴网组成的立体空间框架逐一定位梁、柱、楼板、墙、门窗等建筑构件元素。BIM正向设计是建筑工程项目的立体化表达，是平面设计图纸的升级，因此其轴网和标高的绘制需以平面设计图纸的数据为支撑。在本幼儿园建模过程中，通过建模软件中“标高”“轴网”等命令的执行，建立了长度、宽度、高度等3项维度相互垂直的立体空间体系，同时以具体数值为卡尺，以界定不同建筑构件的空间位置。且由于Revit平台多专业综合显示复杂界面，为使表达效果更加清晰明了，还需对尺寸、编号等内容进行标注。
3.3载入族文件
族文件可谓Revit模型的基础细胞，不同族文件的组合可以构成不同的图元，不同的图元进一步组合则可形成完整的建筑模型。BIM族库可以根据使用方式的差异分为常规构件族和特定构件族及独立族和基于主体族。常规构件族又可称为系统构件族，是由RevitArchitecture中预先定义好的基本图元，可以通过调整其长度、宽度、高度等参数直接应用于模型建构中。本工程建模时采用了墙、楼板、天花板、楼梯等常规构件族。但建筑设计是具有独特性的，常规构件族不足以满足建筑方案的个性化表达，此时便需要借助于特定构件族。特定构件族可作为设计资源直接载入，也可以由建模人员根据设计参数自行创建。独立族是指可以作为单独的构件元素独立使用，例如墙、柱等；基于主体族则需要依附于一定的主体才能存在，例如门、窗等。此外，族文件还具有可调整性和可复制性，即通过复制并移动相同参数的族文件或修改族文件参数，便可快速构建模型所需的图元，大幅提升了建模的效率，如图1所示。
3.4创建主要墙体与结构柱
墙体作为建筑最基本的构件，除了其自身的结构与围护的功能外，还承担着分隔不同功能分区的重任，因此，创建主要墙体是构建BIM模型的关键所在。在Revit建模中，墙体可以添加系统构件族中“墙体”族文件，调整平面位置、高度等参数直接生成。BIM模型还可以直观地表达墙体的厚度、砌筑方法、使用材质等信息。在本幼儿园工程的模型构建中，首先依次导入了各层平面的图纸，使之与轴网与标高形成的坐标体系逐一对应，且在相应位置通过添加族文件的形式绘制墙体。墙体绘制完成后即可进行结构构件的布设，结构构件因其所在位置不同可以分为垂直结构构件与水平结构构件。垂直结构构件即结构柱，仍以平面设计图与建筑层高作为设计定位依据；水平结构构件则包括结构梁、结构楼板等内容，需在绘制墙体与结构柱的基础上依照设计细部参数添加族文件绘制。RevitArchitecture以丰富的结构工具满足了建模工程中的结构模型绘制需求，这些结构模型为各设备专业的管线综合与碰撞检查提供了重要的设计依据。
3.5添加其他构件
本幼儿园工程在墙、柱、楼板等主体构件创建完成后，便可依次绘制门、窗、屋顶、楼梯等组成建筑模型的其他构件。门窗种类多样，通常作为特定构件族进行载入，且门窗不可独立使用，需依附于墙、柱等主体采用自主创建的形式进行布设。本工程的屋顶形式为坡屋顶，绘制时载入了系统构件族中的“屋顶”工具，根据屋顶平面设计文件调整屋顶坡度，以获得与实际工程相同的三维模型（图2）；楼梯的绘制相对较为复杂。与其他整体构件不同的是，楼梯由梯段和扶手共同组成，首先绘制梯段，随后沿梯段方向自动生成扶手，并在类型属性中设置楼梯的构造类型、表现方式、踏板深度与高度、材质与装饰等参数。
3.6进行场景渲染
以BIM正向设计为主导的建筑方案设计最大的优势在于以极高的准确度模拟现实场景以达到“所见即所得”的可视化设计。本幼儿园工程正是利用这一优势，除布设了建筑工程必要的基本构件外，还根据功能设置了家具用品，利用大理石、木材等材质对内墙面进行了装饰，并且选取不同视角，通过Revit平台对建筑内部不同场景进行了渲染，获取了真实的感官体验。而这一人性化的设计使得BIM模型在刻板的电子数据中增添了几分贴近理想的人文关怀，也秉承了建筑设计的初衷。
4结束语
从模型管理、设计流程、设计方式等角度探析了BIM正向设计的实践策略，并以建立工作集、创建标高和轴网、载入族文件、创建主要墙体和结构柱、添加其他构件、进行场景渲染等程序梳理了BIM正向设计在某幼儿园中的应用，希望通过归纳、整理实践经验的方式探讨BIM正向设计的价值与应用方式。
作者：卜萍 单位：山东圣凯建筑设计咨询有限公司