《新疆昌吉州图书馆BIM设计》

【摘要】以新疆昌吉州图书馆为例，采用基于BIM理念的Revit Structure软件，采用参数化设计，用族进行分类管理，以此建立三维模型。三维模型完成后，以Revit为平台，将Architecture、Structure和MEP等五个专业的三维模型链接在一起，进行管线综合，借助参数化的管理功能，自动检测并解决管综设计碰撞问题，提高了设计质量。根据本工程实践，探讨了Revit系列软件本地化需要进一步完善的地方。

1 项目概况

新疆昌吉州图书馆位于新疆昌吉州，图书馆地上三层，采用框架结构，建筑高度20m，建筑面积9000m2。

2 Revit软件特点

随着BIM（建筑信息模型）技术工具软件的不断完善，BIM技术正逐渐在中国的工程界广泛应用。BIM技术的优势是不同专业、不同部门可以实现数据共享，即：建筑师、工程师、承包商和业主可以共享一致的数字设计和分析（比如：性能、外观和成本），从而达到更快捷、更经济、更及时地完成项目[1]。

2.1 参数化设计

参数化的设计理念便于工程师在任何时刻，任何位置进行任何想要的修改，Revit会自动在项目中所有的地方—模型视图、图纸、表格、平面、立面、剖面等任何你能想到的地方，自动修正所有变更。你的设计和图纸会始终保持协调、一致和完整。过去最怕的图纸修改，现在已经变得轻松自如，同时不必担心图纸修改后的不统一，还有什么地方对不起来。

Revit的参数化设计的另一优势还体现在其明细表，使工程师在项目的设计中就能方便的指导该方案的各种经济指标，例如，该项目的建筑材料用量是多少，从而确定该项目的工程造价。

就参数化设计的使用程度而言，Revit 能方便地对建筑构件的尺寸进行改变，也可以通过族文件对局部构件进行参数驱动控制。根据本建筑的实际情况，当三维模型转化为二维图纸时，存在一个最基本的问题，就是针对中国市场施工图设计的本土化设计问题，应当适应各专业的相关国家标准（计算标准、制图标准），与当前工程师的制图习惯相结合。

2.2 “族”

与AutoCAD不同的是，Revit中没有图层的概念，它把现实对象按构件功能、类别来区分并控制，用“族”分类并进行管理。在Revit中，族是核心也是最基本的构成单元，整个项目都是通过族来实现，只有掌握了族才能说对整个软件有所了解，才能在项目设计中把设计意图完整的表达出来，真正地提高设计效率。例如，在梁族中包括了梁宽、梁高、参照标高、结构材质等信息，在梁族中还可以加入截面力学特性等技术参数，供后期结构分析利用。Revit族数据库的参数可以根据需要灵活定制，从而满足设计要求。

“族”和“组”的应用也给插入和修改带来了很大的方便，工程设计随时修改是不可避免的，用Revit进行设计的另一大优势就是这样的修改，只要对文件管理的好，就能使相同的修改只修改一处，就能将其修改运用到整个项目中，即同样的修改只需修改一次，不需担心没有修改的地方和图纸对不起来，这一切使用以往的绘图方法是不可能做到的[2]。

2.3 协同化设计

Revit中所有三维物体的表达都是通过同一个三维模型中提取，各类视图所表达的内容本质上是相互关联的。当某一个视图中的物体发生改变，立即会在所有的视图中加以反映，大大提高工作效率，这是Revit作为三维设计软件的优势，同时Revit还可以按照需要将同一个物体显示成不同的形式（精确、详细、中等，甚至在平立面的显示形式）。

3 三维空间实体建模

由于受到技术的限制，过去二维图纸一直是建筑设计和模型构建的主要表现方式。随着基于BIM的可视化技术的出现，空间造型设计和施工方案规划等有了强有力的技术支持，应用也越来越广泛。基于BIM技术的三维空间模型，所有的构件都是参数化的，从而构成了完整的三维模型。整个三维模型就是一个包含所有项目中需要数据的数据库，既可以提取或修改构件实体的几何参数和空间位置参数，也可以做相关的工程量统计等。同时还可以在此基础上做三维虚拟漫游设置，将整个项目完整的展示出来。

新疆昌吉州图书馆主体结构采用钢筋混凝土框架结构体系，基础采用柱下独立基础。柱网基本尺寸为9m x 9m；普通现浇混凝土梁板结构，楼板厚度为120mm。为满足建筑效果，主梁和次梁高度分别为900mm和800mm。

3.1 结构平面图生成

虽然Revit Structure能很好地完成结构的三维模型，但要做到符合国内要求的结构施工图则需要通过一系列的扩展方法来完成。结构平面图需要在Revit平面图的基础上进行尺寸标注及文字注释等补充。

3.2配筋平面图生成

目前国内梁、板配筋等施工图主要采用钢筋混凝土结构的平法表示，而Revit Structure采用三维表示（纵向钢筋、箍筋等都可以输入模型），Revit Structure目前不能很好地支持钢筋混凝土结构的平法。

由于Revit 尚不能支持常用的探索者字体等特殊字体，需要用Revit 自带的特殊字体才能输入钢筋符号等，给设计工作带来麻烦。

本工程对梁、板配筋等施工图采用变通处理方法。在2D详图工具软件 （如AutoCAD） 中外部引用自3D模型导出的条件图，并关掉在配筋图和大样图中不需要的图层，今后如果3D模型有较多的改动和发生设计变更， 仅需要重新导出一次条件图并覆盖旧的条件图文件，这样与模板图有关的修改内容（构件大小和位置）就在与之关联的全部配筋图和大样图中自动更新，避免了打开每张图在其中重复修改的麻烦。

3.3基于Revit的三维计算

基于BIM技术的3D物理模型与结构分析模型可以双向链接。Revit结构模型中可输入各种信息，如：荷载、荷载组合和支座条件等，这些信息可以导入SAP2000、ETABS等计算软件。

在Autodesk总代理北纬华元的支持下，利用他们开发的第三方软件对本工程进行了Revit与pkpm双向互导测试，测试结果表明该软件能够实现基本的梁板柱模型等的双向互导，并且导出的模型可以用于计算分析，从而减少结构建模的工作量。

3.4 节点大样

虽然 Revit Structure可利用其内部功能和外部二维详图族实现绘制配筋大样图和钢构节点大样， 但利用第三方的应用扩展软件包可大大提高绘制速度。Autodesk Subscription 的结构扩展程序就是其一，但其功能有待完善。

4 管线碰撞

以Revit为平台，将Architecture、Structure和MEP等5个专业的BIM模型链接在一起，进行管线综合，是BIM软件的另一个重要功能。各专业建立了精确的BIM信息，极大地发挥了设计可视化的优势——管线综合。

在二维绘图时候经常遇到管线综合的难题，二维CAD设计在完成设计后需要仔细对比，建筑、结构、给排水、暖通和电气等专业对于管综碰撞冲突很大程度上依靠经验判断，很多问题只能留到施工阶段解决。基于BIM的三维模型，借助参数化的管理功能，可自动检测并解决管综设计碰撞，最大限度地减少最后时刻修改带来的协调难题，提高设计质量。通过此技术，真正地将以往在二维平面做管线碰撞的方式提升为三维空间的碰撞检查。

碰撞主要的工作流程如下：

4.1 建筑、结构、机电工程师分别建立模型；

4.2 建筑师对现有模型运行“碰撞检查”工具；

4.3 碰撞检查时会生成一个检查报告，并指明不希望发生的冲突行为；

4.4 设计小组就冲突进行讨论，然后制定解决冲突的策略方案；

4.5 指派一个或多个小组成员解决所有冲突。

5 结语

基于BIM的设计可视化技术在新疆昌吉州图书馆项目的设计过程中起到了非常重要的作用，在管线综合方面发挥了巨大的优势，减少了设计中的错漏碰缺。

BIM是中国院未来的战略之一，中国院的未来计划之一就是在建造全过程生命周期使用BIM。通过Revit进一步的学习和使用，使自己坚定了学习和应用Revit的信心，深信Revit未来的前景更加光明，将引发建筑设计领域的又一场革命。