作者&建筑師 

第一級“2D-3D”輔助設(shè)計(jì)

BIM原本的界定應(yīng)該是一種生產(chǎn)工具的變革和技術(shù)的進(jìn)步,，從而帶動(dòng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,，設(shè)計(jì)階段應(yīng)該用BIM取代傳統(tǒng)的二維工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是實(shí)際情況并非如此,。

我們面臨的實(shí)際情況是90%以上的BIM項(xiàng)目都是在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)完成圖紙后進(jìn)行的,，這樣的“2D-3D”的過程也可以稱之為“后BIM”。造成這種結(jié)果有多種原因,，其中包括開發(fā)模式導(dǎo)致業(yè)主留給設(shè)計(jì)方的時(shí)間較短,，在需要快速拿到施工許可證的前提下，方能快速建造,。而目前通過BIM直接做設(shè)計(jì)需要較長的時(shí)間，因此“后BIM項(xiàng)目”占據(jù)了目前市場的主流,，從而導(dǎo)致各大設(shè)計(jì)院的BIM中心及各種BIM咨詢公司的出現(xiàn),。

這種“后BIM”模式?jīng)Q定了BIM技術(shù)支持在很大程度上至多只能是幫助設(shè)計(jì)進(jìn)行“錯(cuò)、漏,、碰,、缺”的檢查，因此在這種模式下,，被戲稱為BIM服務(wù)三件套——“基礎(chǔ)建模,、碰撞檢查、管線綜合”,。基礎(chǔ)建模就是根據(jù)已有的二維設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行各專業(yè)模型的搭建,，碰撞檢查就是通過建模過程中人為及計(jì)算機(jī)查找各專業(yè)構(gòu)件之間的碰撞沖突；管線綜合就是保證在可行性的前提下盡量優(yōu)化管線布局與排列,，優(yōu)化凈高,。這里需要解釋的是要做管線綜合的原因：傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)圖需要表達(dá)單專業(yè)系統(tǒng)完整、圖面清晰,，而各專業(yè)間排圖在傳統(tǒng)模式下很難反映真實(shí)管線走向,，才有了施工階段的機(jī)電安裝深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。而通過BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合能夠幫助設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的管線路由設(shè)計(jì)。

但是在這種模式下,，模型的深度和精度需要達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn),？有個(gè)很有意思的現(xiàn)象：很多需求者都拿LOD標(biāo)準(zhǔn)作為參考，設(shè)計(jì)階段通常要達(dá)到LOD300才算符合要求這樣明顯以偏概全的要求并不能完全適用于“后BIM”工作模式,，另外國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還在編制中,，有些地方的相關(guān)規(guī)定或指南也對模型的深度有一定的描述，但是我們認(rèn)為在具體的操作過程中,，“后BIM”模式仍然應(yīng)該分為以下三個(gè)不同等級,。

通過“后BIM”輔助設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)并解決問題，目標(biāo)明確后對模型的精度就有了依據(jù),，通常情況不影響設(shè)計(jì)的構(gòu)件就可以先不做,。

圖1 靜安大廈項(xiàng)目幕墻模

以圖1幕墻為例，在設(shè)計(jì)BIM中只表達(dá)出設(shè)計(jì)的尺寸即可,，不需要表達(dá)框料內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（型材,、防火封堵等），另外直徑50mm以下的機(jī)電管線,，如果對空間凈高影響不大就可以不建模（圖2）,。

圖2 靜安大廈項(xiàng)目地下室管線綜合模型

另外要指出的是管線綜合。在這種模式下,，管綜確定的目標(biāo)是解決設(shè)計(jì)問題,，控制管線對空間凈高的影響，如果確定直徑100mm以下的管線碰撞不會(huì)對凈高產(chǎn)生影響,，那么大可不必去調(diào)整,，可以在施工深化設(shè)計(jì)階段調(diào)整，而不是動(dòng)不動(dòng)就要求盲目做到“絕對的零碰撞”,。

在前一種模式下管線建模及管綜的深度再增加一個(gè)等級,，包括要建50mm以上的管線，并調(diào)整到50mm管線不能有碰撞（圖3,，4）,。

圖3 SOHO古北

這種工作模式導(dǎo)致了工作量的增加，因?yàn)榇罅康募?xì)管線碰撞點(diǎn)需要調(diào)整,，計(jì)算機(jī)可以幫助找到這些點(diǎn),，但具體調(diào)整還需BIM設(shè)計(jì)師自身根據(jù)可行性進(jìn)行調(diào)整，但實(shí)際情況是現(xiàn)場施工時(shí)這些碰撞點(diǎn)根本不算真正的碰撞,。

圖4 SOHO古北項(xiàng)目管線綜合模型

我們總說BIM要防止過度建模,，L3這個(gè)等級就屬于這種情況。通常情況下可以直接達(dá)到三維設(shè)計(jì)的程度,，各專業(yè)的模型精細(xì)度非常高,。

圖5 天津第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目效果圖

如同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院在天津市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目外立面模型的搭建過程中,，模型的清水磚墻立面在二維施工圖中已經(jīng)有非常清楚的表述，但在建模的過程中仍然依據(jù)立面進(jìn)行了同樣的重復(fù)工作（圖5~7）,。

圖6 天津第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目外立面設(shè)計(jì)

圖7 天津第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目內(nèi)院設(shè)計(jì)

如圖8的磚墻立面,，磚塊的大小和磚洞的位置與實(shí)際完全一致，但是這樣的工作其實(shí)對檢測專業(yè)間碰撞并無實(shí)質(zhì)性意義,，模型達(dá)到如此精度已經(jīng)可以拿來直接做設(shè)計(jì)了,。

圖8 天津第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目外立面模型

同時(shí)在教室空間布局上，課桌,、座椅,、講臺(tái)、黑板等的布置對空間的影響檢查也沒有任何幫助,，只是徒增了工作量和模型啟動(dòng)瀏覽的時(shí)間（圖9）,。

圖9 天津第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目教室內(nèi)部模型

在該項(xiàng)目中我們甚至把埋在面層里的地?zé)崴芏冀顺鰜恚鋵?shí)這部分的模型對于空間構(gòu)件碰撞檢查并無影響,，另外做到所有管線無碰撞,，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，對于“后BIM”來說,，解決的是設(shè)計(jì)問題,，模型的精度完全沒有必要達(dá)到如此高的要求（圖10）。

圖10 天津第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)項(xiàng)目包含地?zé)峁艿臋C(jī)電管線模型

第二級“2.5D” 輔助設(shè)計(jì)

目前,，一些項(xiàng)目設(shè)計(jì)造型和空間非常復(fù)雜,，依靠圖紙的二維模式很難表達(dá)清楚，因此這類項(xiàng)目無論是否業(yè)主要求應(yīng)用BIM,，設(shè)計(jì)都必須借助BIM的手段來實(shí)現(xiàn),。在這類項(xiàng)目中，一部分設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì),，另外一部分必須采用BIM設(shè)計(jì)，我們把這類的BIM應(yīng)用稱為“2.5D”輔助設(shè)計(jì),。

青島溜冰館是非歐幾何建筑,，其造型像一個(gè)蠶豆，表皮為雙曲面,。表皮的設(shè)計(jì)和定位依靠二維很難表達(dá),，因此必須借助三維技術(shù)實(shí)現(xiàn)表皮幕墻的定位、板塊優(yōu)化等,，由三維模型來生成所需要的相關(guān)二維圖紙（圖11）,。

圖11 青島溜冰館模型

通過2.5D輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于原來很難表達(dá)的空間關(guān)系，通過模型可以清楚準(zhǔn)確地繪制,，圖12為該項(xiàng)目剖面的繪制,。溜冰館內(nèi)部空間跨度較大,，采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建筑師在繪制剖面時(shí),，難以表示錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)架關(guān)系,，因此通過BIM模型直接生成剖面是最好的設(shè)計(jì)手段，而且通過模型可以生成任意想要表達(dá)位置的剖面圖,。

圖12 青島溜冰館剖面

第三級“3D” 設(shè)計(jì)

第三級是BIM本來應(yīng)該的樣子,，通過BIM直接做設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)的發(fā)展根本，也就是說可以通過BIM技術(shù)直接做設(shè)計(jì),，所有的二維圖紙均來源于三維模型,。

當(dāng)然，目前這樣的設(shè)計(jì)流程并不是100%的圖紙都從模型中導(dǎo)出,，因?yàn)橛行┫到y(tǒng)原理圖很難通過三維來表達(dá),。為滿足審批要求，必須借助一部分二維的表示方式,，但是對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)而言,，機(jī)電管線的走向、預(yù)留洞口都非常準(zhǔn)確,，通過模型編號可自動(dòng)檢索,。三維設(shè)計(jì)的好處在于，圖紙中的任何標(biāo)注信息都源于模型信息,，任何修改都可自動(dòng)更新,，減少了由于修改和溝通不及時(shí)所帶來的圖紙不一致的情況。

但為何這種設(shè)計(jì)模式目前卻沒有很好地被推廣,？當(dāng)中有很多制約因素,，其中最重要的有兩個(gè)原因：1）設(shè)計(jì)時(shí)間不夠：通過三維設(shè)計(jì)要完成的模型工作遠(yuǎn)比二維繪圖工作量大得多，原來管線間不必協(xié)調(diào)解決的碰撞問題,，在三維設(shè)計(jì)時(shí)都要花時(shí)間來解決,，這在項(xiàng)目整體運(yùn)作時(shí)，很難保證留給設(shè)計(jì)足夠的BIM設(shè)計(jì)時(shí)間,；2）設(shè)計(jì)收費(fèi)偏低：設(shè)計(jì)取費(fèi)不斷走低是行業(yè)目前的現(xiàn)狀,，設(shè)計(jì)費(fèi)低而設(shè)計(jì)周期又要加長，設(shè)計(jì)師的積極性就會(huì)大幅降低,，一般的業(yè)主又不愿投入過高的設(shè)計(jì)費(fèi)鼓勵(lì)BIM設(shè)計(jì),。因此通過BIM直接做設(shè)計(jì)的項(xiàng)目在國內(nèi)比重非常低，普及還需要一定的時(shí)間,。

第四級“IPD”設(shè)計(jì)交付

項(xiàng)目集成交付（IPD）是在建設(shè)項(xiàng)目全過程中,，集成人員、系統(tǒng),、組織,、實(shí)踐,，整合各參與方智慧以提高項(xiàng)目績效，為業(yè)主實(shí)現(xiàn)增值,、減少浪費(fèi),、效益最大化的工程項(xiàng)目交付模式。

由于集成及整合,，可以最大限度地利用BIM技術(shù),，基于BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息共享，整合項(xiàng)目各專業(yè)人員達(dá)到跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)間的高效協(xié)作,。結(jié)合BIM技術(shù)的IPD交付模式,，使行業(yè)整體向精益化生產(chǎn)發(fā)展。

IPD的好處在于在設(shè)計(jì)階段就綜合各方力量,，設(shè)計(jì)不再是一個(gè)拆解的過程,。設(shè)計(jì)階段就把施工整合進(jìn)來，考慮施工因素（如柱子的拆分,、樓板的施工劃分等）,；同時(shí)施工也會(huì)對施工深化進(jìn)行設(shè)計(jì)，直接體現(xiàn)到模型中,，由設(shè)計(jì)和施工共同完成模型,。我們曾經(jīng)完成了第一個(gè)上海實(shí)驗(yàn)性的IPD交付項(xiàng)目，并成為上海市第一個(gè)數(shù)字化審圖平臺(tái)評審的項(xiàng)目（圖13）,。

圖13 上海電子審圖平臺(tái)界面

BIM是一種技術(shù)手段,，IPD與BIM的發(fā)展方向一致，但I(xiàn)PD是一種行業(yè)生產(chǎn)模式,。目前這種生產(chǎn)模式與傳統(tǒng)招投標(biāo)模式完全不同,，因此也很難被推廣開來；另外IPD項(xiàng)目對設(shè)計(jì)交付審批也提出了較高要求,，我們?nèi)缃窬哂蟹?/span>律效力的還是傳統(tǒng)的二維圖紙,。因此IPD交付的模型并沒有辦法通過目前的審批流程，但是隨著BIM的普及推廣以及相關(guān)機(jī)構(gòu)的改革,，相信三維審批也必將會(huì)到來,。

第五級深化設(shè)計(jì)

現(xiàn)在普遍存在一種現(xiàn)象，就是施工單位通常都會(huì)說設(shè)計(jì)階段的BIM模型沒有用,，他們要自己重新做，這種現(xiàn)象導(dǎo)致業(yè)主通常對設(shè)計(jì)BIM模型持懷疑態(tài)度,，那么到底設(shè)計(jì)模型能不能被施工單位使用,？這就需要分析兩個(gè)重要的因素：1）技術(shù)上：主要體現(xiàn)在施工深化環(huán)節(jié)，并不是設(shè)計(jì)模型不好,，而是施工深化如何去利用設(shè)計(jì)模型來完善施工模型,；2）主觀管理層面：施工單位的管理能否真正通過BIM來指導(dǎo)施工至關(guān)重要,，現(xiàn)場由于存在很多機(jī)電分包，其各自的進(jìn)場順序不一致,，如果不統(tǒng)一管理,，往往是誰先來誰安裝，造成施工深化BIM只停留在BIM模型,，施工還按照自己原來的方式進(jìn)行,，然后再根據(jù)施工完成的樣子去修改模型，造成了BIM只是滿足業(yè)主需求的一種方式,。

圖14 花木路模型與施工現(xiàn)場對比

在花木路項(xiàng)目中,，首先委托BIM施工深化需求的不是開發(fā)商，而是施工單位,。主觀上施工單位依賴于BIM模型完成后期施工安裝,，因此對機(jī)電安裝的分包單位控制比較非常嚴(yán)格，如果不按照模型來施工,，必須拆下來重新安裝（圖14）,。另外，技術(shù)上我們除了按照施工規(guī)范來做深化設(shè)計(jì)模型外,，還和施工單位的技術(shù)人員進(jìn)行多次交流,，以確定其安裝的間距要求和習(xí)慣的安裝次序等技術(shù)問題，并通過現(xiàn)場模型與深化圖紙（由模型導(dǎo)出）進(jìn)行技術(shù)交底的方式,，讓技術(shù)人員能夠清晰地理解安裝要求,，并根據(jù)模型施工，因此在最終的實(shí)現(xiàn)效果上還原度非常高,。

結(jié)語

BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用可以說理想很豐滿,，現(xiàn)實(shí)卻很骨干。當(dāng)然不能一味苛求BIM要達(dá)到完全的理想狀態(tài),，即使是新加坡,、韓國等應(yīng)用BIM較早的國家，其整體BIM發(fā)展情況也和中國差不多,，甚至在項(xiàng)目的數(shù)量和質(zhì)量上與我們還有一定的差距,。我們應(yīng)該在各種應(yīng)用層面上做到滿足各自階段應(yīng)該完成的工作內(nèi)容，提交的成果以解決各自層面的需求為準(zhǔn),，同時(shí)避免沒有必要的過度建模,。

BIM的發(fā)展既依賴于設(shè)計(jì)的發(fā)展也依賴于市場的需求，做好BIM工作,，推動(dòng)精細(xì)化設(shè)計(jì)才是最重要的,。

本文已見刊于《建筑技藝》2016年6月刊（BIM之設(shè)計(jì)-施工一體化），轉(zhuǎn)載請注明出處,。