BIM 技術(shù)在施工圖繪制中的應(yīng)用研究

何永祥 潘志廣 黃世超

(四川金柏德科技有限公司，成都 610041)

1 BIM 技術(shù)在施工圖應(yīng)用中的現(xiàn)狀

三維技術(shù)自從誕生之日起，就一直受到人們的關(guān)注，而將三維技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)意圖的表現(xiàn)方式更加直觀、易于理解，使得設(shè)計(jì)人員如虎添翼。各個(gè)軟件廠商在軟件功能和使用技術(shù)上各顯神通，使得各種三維應(yīng)用軟件呈現(xiàn)百家爭鳴，百花齊放的局面。而將三維技術(shù)應(yīng)用到施工圖階段，比較成功的當(dāng)屬于石油、化工、醫(yī)藥、電力、輕工、機(jī)械等行業(yè)。之所以在這些行業(yè)能夠率先使用并能獲得成功，對(duì)于石油、化工、醫(yī)藥、電力、輕工等行業(yè)來說，一來是其管線眾多，用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)手段已經(jīng)無法滿足其設(shè)計(jì)周期越來越短、而設(shè)計(jì)工作量越來越大的需求，在采用了三維設(shè)計(jì)手段后，不僅能夠達(dá)到解決各類管線碰撞問題，而且由于建立了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，甚至可以達(dá)到邊設(shè)計(jì)、邊采購、邊施工、建設(shè)原材料零庫存的狀態(tài)，不僅大大縮短了設(shè)計(jì)和建設(shè)周期，而且也節(jié)約了大量的建設(shè)資金，讓資金的使用更加合理，從而有效控制投資總規(guī)模;而對(duì)于機(jī)械行業(yè)來說，由于其專業(yè)相對(duì)單一，表現(xiàn)形式比較簡單，所以技術(shù)應(yīng)用也更成熟，而且實(shí)現(xiàn)了與數(shù)控機(jī)床無縫銜接，達(dá)到了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一體化，甚至可以在設(shè)計(jì)復(fù)雜的設(shè)備時(shí)實(shí)現(xiàn)無紙化設(shè)計(jì)。

相對(duì)于其他行業(yè)，建筑領(lǐng)域三維技術(shù)則起步較晚，三維技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上還停留于設(shè)計(jì)意圖的表達(dá)，即通過3DMAX 等軟件建立三維模型，并通過渲染產(chǎn)生一些效果圖，以至于當(dāng)我們向很多設(shè)計(jì)公司或建設(shè)方等介紹BIM 技術(shù)的時(shí)候，他們往往首先認(rèn)為我們是做效果圖的，或是想兜售一種繪圖軟件。而很多的設(shè)計(jì)人員的繪圖方式還停留在使用二維手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺乏采用先進(jìn)的BIM 技術(shù)的動(dòng)力。這一方面是由于采用先進(jìn)的技術(shù)雖然提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)周期，給業(yè)主和建設(shè)方節(jié)約了資金，但設(shè)計(jì)方卻不能因此從中得到回報(bào)，甚至因采用BIM 技術(shù)而導(dǎo)致設(shè)計(jì)成本增加，因而缺乏利益刺激的動(dòng)力，另一方面是部分設(shè)計(jì)人員，包括業(yè)主的技術(shù)人員認(rèn)為設(shè)計(jì)中存在的問題完全可以在施工中現(xiàn)場協(xié)商解決，而現(xiàn)場解決產(chǎn)生的資金浪費(fèi)及時(shí)間拖延造成的損失，他們是毫不在意的。這種情況一方面是由于業(yè)主項(xiàng)目粗放管理造成的，另一方面往往也造成了投資方的投資規(guī)模變得不可控。由于設(shè)計(jì)的粗放，有統(tǒng)計(jì)表明建筑行業(yè)造成的資源浪費(fèi)比例相比制造業(yè)高出了31%［1］，這是一個(gè)相當(dāng)可觀的浪費(fèi)。

在建筑設(shè)計(jì)過程中，由于對(duì)軟件的熟悉程度不同以及軟件功能的限制，加上國內(nèi)一些規(guī)范的限制，如希望所有專業(yè)都能如同傳統(tǒng)二維顯示方式出圖則存在一定的困難，因此很多的設(shè)計(jì)單位在采用BIM 技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)繪圖時(shí)，往往只采用建筑單專業(yè)出圖，而機(jī)電則采用BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，然后再根據(jù)碰撞結(jié)果修改二維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，通過反復(fù)的碰撞檢查來完善施工圖，所以機(jī)電和結(jié)構(gòu)專業(yè)基本還是依靠傳統(tǒng)的二維手段來實(shí)現(xiàn)施工圖出圖，甚至有設(shè)計(jì)人員認(rèn)為BIM 技術(shù)只能做管線綜合碰撞工作，只能作為設(shè)計(jì)的一個(gè)可有可無的輔助手段。

2 BIM 技術(shù)在施工圖繪制中的應(yīng)用研究

由于使用習(xí)慣，當(dāng)設(shè)計(jì)師在使用新的軟件來做設(shè)計(jì)時(shí)，他們總是拿新的軟件去和他們以往熟練使用的軟件做對(duì)比，希望能如以前掌握的軟件一樣方便、快捷、表達(dá)清晰，甚至是相同的表達(dá)方式。但新的軟件技術(shù)有的時(shí)候因?yàn)椴捎昧诵碌谋磉_(dá)方式，往往又和以往的習(xí)慣存在一定的差異，這就需要我們?cè)诠ぷ髦杏枰匝芯浚M量發(fā)揮新技術(shù)的能力，又盡量與以往的表達(dá)方式接近，以貼合實(shí)際工作需要。我們團(tuán)隊(duì)多年來一直為國內(nèi)外客戶提供施工圖服務(wù)，在多年經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，我們針對(duì)使用BIM技術(shù)繪制施工圖，從傳統(tǒng)二維表現(xiàn)的方式對(duì)幾款BIM 軟件做了一定的研究，希冀能在為客戶提供服務(wù)的過程中能盡量貼合實(shí)際情況和多人多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的工作需要，同時(shí)拋磚引玉，能和廣大使用BIM 技術(shù)從事BIM 咨詢服務(wù)的朋友進(jìn)行交流，由于水平限制，如有錯(cuò)誤或誤解之處，請(qǐng)指正。

首先，對(duì)于建筑專業(yè)，設(shè)計(jì)人員對(duì)于BIM 軟件的使用和接受比較快，在表達(dá)上有差異的地方基本上也能通過一些變通來解決。所以一些設(shè)計(jì)人員在初步掌握了軟件的使用功能后，基本上可以達(dá)到建筑單專業(yè)輸出二維施工圖。圖1 至圖4 是在V8i 和Revit 中繪制的BIM 模型及生成的二維施工圖，我們可以看出所展示的二維圖形基本達(dá)到施工圖深度。

在建筑專業(yè)二維的表達(dá)效果上，各種BIM 軟件也不盡相同。比如對(duì)于復(fù)合墻體的二維表達(dá)，建筑師一般希望在粗略顯示的時(shí)候，圖面上只顯示墻的核心層，而墻的保溫、抹灰等層不顯示在圖紙上，標(biāo)注墻寬尺寸的時(shí)候，則只標(biāo)注核心層的寬度;在精細(xì)顯示的時(shí)候，則希望能表現(xiàn)墻體的細(xì)節(jié)，標(biāo)注墻寬尺寸的時(shí)候，則標(biāo)注墻體的真實(shí)厚度。我們?cè)谑褂昧藲W特克公司的Revit、AutoCAD Architecture 以及本特利公司的Microstation V8i 做了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Auto-CAD Architecture 和V8i 在這方面做得比較出色。如圖5 所示，我們通過對(duì)墻體顯示屬性的設(shè)置以及層的控制，在AutoCAD Architecture 中完全可以達(dá)到傳統(tǒng)表達(dá)的要求;圖6 左側(cè)為Revit Architecture 中粗略顯示，右側(cè)為精細(xì)顯示，我們可以看出，雖然通過這樣的設(shè)置可以表現(xiàn)不同比例下的墻體，但不能只顯示墻體的核心層;如圖7 所示，我們只需要在V8i 中對(duì)層進(jìn)行控制，即可達(dá)到傳統(tǒng)表達(dá)要求的精細(xì)顯示或粗略顯示效果。

在使用BIM 軟件建立機(jī)電專業(yè)模型時(shí)，當(dāng)管線種類比較多時(shí)，我們?cè)趥鹘y(tǒng)的二維設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)采用各種線型來表示不同的管道。而有些線型甚至是在線上加字母來表示管道的種類。由于在AutoCAD MEP 和V8i 中都有這類線型，所以在單線顯示表達(dá)多種管線時(shí)，顯得尤為方便，如圖8 所示。

而由于Revit 中自定義線型不能帶字母，所以在模型的二維顯示時(shí)則不如前兩款軟件方便，如圖9 所示，Revit 自定義的線型只能采用線和空隙來組成。

對(duì)于管道在模型中的粗略顯示或詳細(xì)顯示，幾款軟件都可以通過顯示設(shè)置來達(dá)到基本要求(如圖10 及圖11)，但如果需要某些管道以雙線的格式顯示，而某些管道以單線的格式顯示，這幾款軟件則由于缺乏對(duì)單個(gè)管道顯示特性進(jìn)行設(shè)置的手段，目前我們尚未做到，希望在以后的版本中能解決此類個(gè)性化顯示的問題。

另外，由于建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)多專業(yè)合作的項(xiàng)目，當(dāng)建筑專業(yè)采用BIM 方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，他們的成果還需要供機(jī)電專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)同使用，如果這些專業(yè)未采用BIM 方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么在數(shù)據(jù)的傳遞和協(xié)同上就需要采用BIM 軟件設(shè)計(jì)的人能夠輸出其他相關(guān)專業(yè)可以方便使用的二維文件，否則可能會(huì)在協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生一定的困擾。對(duì)于AutoCAD Architecture 和AutoCAD MEP 來說，由于軟件和AutoCAD 采用的是統(tǒng)一的平臺(tái)，因此在與AutoCAD 共享資料時(shí)顯得得天獨(dú)厚，這從國內(nèi)一些仿AutoCAD Architecture 系列的軟件近年來在國內(nèi)建筑行業(yè)取得很大成功上可以看出這款軟件的優(yōu)勢。由于Revit 采用族的概念，而不是采用層的概念來控制，在輸出二維AutoCAD 文件的時(shí)候需要對(duì)層、文字樣式、顏色、線型等進(jìn)行一些詳細(xì)的輸出設(shè)置(如圖13 所示)，這樣輸出的文件基本可以提供給其他專業(yè)共享使用，如圖12 所示。

但對(duì)于特殊定制的族，以及多種文字樣式、尺寸樣式，由于Revit 未能提供這方面的詳細(xì)設(shè)置，在輸出AutoCAD 文件時(shí)就顯得比較糟糕，往往出現(xiàn)眉毛胡子一把抓的情況，尤其是文字樣式的單一化，給協(xié)同設(shè)計(jì)的人員帶來了一定的困擾。在Revit 2011 版本時(shí)，對(duì)于圖形輸出設(shè)置尚可保存為單獨(dú)的配置文件，供不同的人或項(xiàng)目使用，而2012 及2013版本則取消了這個(gè)功能，使得這樣的設(shè)置不能在不同的人或項(xiàng)目上共享使用，這不能不說是一個(gè)遺憾和退步。

對(duì)于V8i 來說，對(duì)于三維和二維輸出文件有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因此其模型輸出到二維文件后，即基本達(dá)到施工圖要求，且由于V8i 也采用了圖層的概念，在輸出到AutoCAD 二維文件時(shí)，基本不需要做任何的調(diào)整或修改即可提供給其他專業(yè)使用(如圖14所示)。

我們?cè)谑褂肂IM 技術(shù)繪制施工圖時(shí)，還希望二維圖形和三維圖形是互動(dòng)的，這樣在后續(xù)的修改和調(diào)整時(shí)，能夠做到協(xié)調(diào)一致，減少錯(cuò)誤。對(duì)于這三款軟件，在模型上的修改基本都能反映到二維圖中，但這方面的表現(xiàn)則Revit 更加出色。在Revit 中的任意修改或編輯，基本上都能通過軟件的自動(dòng)變更來實(shí)現(xiàn)。而AutoCAD Architecture 和MEP 則需要選擇那些剖切的面選擇重新生成(如圖15 所示)，方可更新那些剖切視圖，在這方面只能屬于半自動(dòng)，而V8i 則基本需要重新提取二維圖形，在這方面感覺要略遜色一些。

3 施工圖應(yīng)用展望

BIM 技術(shù)的應(yīng)用以及推廣，為我們廣大的設(shè)計(jì)人員推開了一道大門，展現(xiàn)在我們面前的是一個(gè)全新的世界。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅從根本上改變了我們的目前所采用的設(shè)計(jì)方式和手段，而且改變了我們的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)階段不再是割裂成一個(gè)個(gè)的階段，而是貫穿于整個(gè)建筑的生命周期。在這個(gè)技術(shù)變革的過程中，不僅需要我們廣大的設(shè)計(jì)人員積極參與其中，而且需要我們結(jié)合實(shí)際工作需要，與軟件廠商、業(yè)主等各相關(guān)行業(yè)緊密配合，將這項(xiàng)技術(shù)真正應(yīng)用到實(shí)際工作中，解決實(shí)際問題，為建設(shè)節(jié)約型的社會(huì)服務(wù)。BIM 技術(shù)若能解決整個(gè)流程的實(shí)際應(yīng)用需求，那么該技術(shù)在整個(gè)社會(huì)的應(yīng)用和推廣將很快來臨。

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