作者：李良胜 邓文敏

       摘要： 梳理建筑BIM设计基本技术背景，结合深圳建筑BIM设计交付标准解读，探究提出建筑工程BIM设计策略和技术路线，助推BIM技术应用落地，助建智慧城市，力促数字经济发展。

       关键词：BIM；标准；信息模型；模型单元；构件；几何表达；属性信息；正向设计

1 引言

       所谓标准，根据《标准化工作规则 第1部分 标准文件的结构和起草规则》GB/T 1.1-2020，系指“通过标准化活动，按照规定的程序经协商一致制定，为各种活动或其结果提供规则、指南或特性，供共同使用和重复使用的的文件”。工程设计作为工程建设的先导和灵魂，设计端信息模型的质量优劣，直接攸关工程建设技术数字化转型成败。鉴于此，建筑工程信息模型设计交付标准的制定及实施，有助于引导及规范BIM（建筑信息模型）设计路径抉择，统一信息模型构建深度、精度，助推工程建设行业上下游工程数据融通和BIM技术全域落地应用，打造透明化、全息化、数字化工程资产，助建数字孪生智慧城市。

2 建筑BIM设计技术背景

       首先，曾在很长一段时间里，基于标准维度的建筑BIM设计要求不够明朗。表现为如下事项亟需厘清：“建模”与“设计”可否等同，“模型”三大特质（可视化、全息化和联动化）孰重孰轻及呈现方式，“信息”如何科学分类、表达和发挥应有作用，三维模型与二维图纸如何关联及均衡，不同设计阶段是否设定不同建模深度，过程成果与交付成果的异同及处置，设计各专业之间如何协同，如何处理模型与信息、模型构建与模型应用、逆向建模与正向设计等多组语义的辩证关系，标准如何兼顾BIM技术现状和发展趋向，标准条款与企业合约如何协调作用，等等。

       其次，BIM设计与施工等后续环节衔接不够顺畅。鉴于既有机制体制和标准体系、传统社会分工、建设单位业务委托、从业者专业技术能力和利益诉求、BIM应用市场发育程度、BIM技术自身发展水平和公众认知维度等诸多因素的影响，建筑BIM设计交付成果与后续的（预制）生产、施工、造价和运维等环节BIM深化及应用，通常处于彼此割裂、各自为战的“两（多）张皮”状态，由此导致BIM原生价值和社会观感有所折扣，所制定BIM发展目标和技术路线也容易遭受质疑。

       其三，BIM设计工具（软件）友好性有待提升。当今建筑BIM设计工具（软件）或多或少存在如下瓶颈：一是适用专业配置失衡，注重主导专业（建筑学），轻视结构、电气、给排水、暖通、燃气、装饰、景观等专业；二是功能单一或粗放但价格高企。例如，很大部分软件仅提供底层平台、总体框架和编程接口，若想广度及深度应用，尚需大量二次开发或外接专业插件；三是对二维出图支撑不足，表现为任意剖切、快捷标注、速成系统图、快准算量、构件库建设等配套机制有待完善，“建模+出图”总体设计效率有待提升。

3 深圳建筑BIM设计标准

       3.1 小引

       为探索适宜的建筑BIM设计路线，在此谨以笔者担任主要编制人的深圳市工程建设地方标准《建筑工程信息模型设计交付标准》SJG76-2020（简称“SJG76标准”）为例，介绍其主要内容和编制特色。

       3.2 主要内容

       SJG76标准主要技术内容共分14章和10个附录，具体包括：第1~4章分别为总则、术语、基本规定、模型构建表达及交付，第5~14章为总图专业交付物、建筑专业交付物、结构专业交付物等10个专业交付物（区分方案设计、初步设计、施工图设计、深化设计4个阶段），附录A～K为建筑工程设计涉及10个专业常见构件级模型单元属性信息表（区分4个设计阶段）。

       3.3 编制特色

       3.3.1理念先行

     （1）正向设计。首先，BIM设计成果交付必须考虑出图，即需要建立融合三维建模和二维出图于一体的综合性BIM设计交付标准，既提出模型及其信息设计要求，也明确作为设计交付物之一的工程图纸须达到何种深度；其次，鲜明提出“正向设计”理念，即要求BIM模型不仅能够关联和自动导出属性信息表，更可导出二维工程图纸：包括常规平立剖图、工程量表、设备材料表，也包括各类机电系统图（原理图）等。

     （2）链接全程。设计阶段构建模型单元时，均须预留生产、施工等后续阶段按需添加信息的接口。例如，对于管线设备或预制装配式部品部件等成品类构件，均提前空置“生产信息”待填项。由此，一举实现“一模到底”——设计、生产、施工及运维等不同阶段信息得以有效衔接、递补和完善，上下游信息孤岛得以贯通。

     （3）关注软件。结合BIM技术发展现状和趋向，明确BIM设计工具（软件）理应具备的基本功能，倡导研发符合本标准要求的可用、好用、实用的BIM软件：可三维建模，也可二维出图；可仿真模拟，也可分析计算；可自携完善的构件库和样板库，也可对接云服务、大数据、人工智能、物联网和现代移动通信等新兴技术。

       3.3.2内容为王

    （1）凸显模型内核。在“建筑信息模型”语义中，“模型”主要体现工程对象的表象特征，而“信息”方为工程对象的本质内涵。因此SJG76标准不仅提出建筑信息模型“专业全”“构件全”，更须“信息全”，即把“信息齐全”列为标准内容重中之重。由此，详解常见建筑构件299个、关联构件信息约为6000项，“信息”篇幅占整部标准比例约为80%。

    （2）强调深化设计。现行建设法规政策虽无“深化设计”用词，但后者客观存在于大量的建设工程实践之中。SJG76标准明确“深化设计”属于完整设计工作的一个必要环节，要求深化设计阶段模型表达细部构造、节点做法、预埋预留，以及建筑装饰和建筑景观等专项设计内容。当然，SJG76标准并未涉及规定深化设计的实施主体（设计单位或施工单位）。

    （3）规范术语用词。删繁就简，实用为上，规避不甚适宜的术语用词。例如，鉴于建筑构件信息中“几何信息”占比不足10%，故将“几何信息”“非几何信息”统一归并为“属性信息”，并将其他同类标准关于几何信息的表达，简称为“几何表达”，使得SJG76标准通篇避免出现“几何信息”字样，减少用词歧义。

       3.3.3体例创新

    （1）按专业分章。按照建筑工程设计主要涉及专业——总图、建筑、通用结构、装配预制结构、钢结构、电气、智能化、给排水、通风空调、燃气等10个专业，进行分章编制，既彰显全专业参与BIM设计，也便于相应专业人员循章对标。

    （2）按阶段分节。该标准核心章节均区分方案设计、初步设计、施工图设计、深化设计等4个不同阶段，分别表达设计交付物的范围、内容和深度。其中，设计交付物主要包括模型、模型单元属性信息表、工程图纸（含工程量表）和计算书。

    （3）“菜单式”分级。摒弃常规固化的LOD模型精细度分级模式，创新采用“必选、可选、不选”编制体例，实现“菜单式”勾选。即在保证设计交付物符合SJG76等标准规定底线的基础上，也为项目建设单位提供最大“自由裁量权”，实现甲方按具体工程实际需要，确定BIM设计额外载入哪些建筑信息。

4 建筑BIM设计技术路线

       4.1小引 

       综上分析及探究，所谓基于标准导向的建筑工程BIM设计路线，就是以交付“三全”（专业全、构件全、信息全）模型为总体目标，以渐进式正向设计为发展主轴，以统揽如下6个小节事项为主要举措。

       4.2参数化设计

       基于BIM参数化设计，可以实现：以无空白、无赘余、无交叠、无矛盾的方式整合几何形体；当归并或吸纳另一建筑信息模型时，或关联工程对象发生更改时，参数化关联规则会自动更改相关几何形体；对象可以在不同层级的集合内被定义，更改任一对象信息，则相应层级集合对象信息自动更改；参数化规则可以自行判断工程对象或其信息更改是否可行；工程对象可以联结、接收、传播或输出信息到其他应用程序和有关模型。总之，基于BIM参数化设计，可以发掘或建立变量之间的内在关系，并将设计要素转化为某些函数变量，再通过变量控制得到建筑信息载体——工程信息模型。由此，建筑师、设计师在得以提高设计效率之际，可以便捷创作/设计功能复杂、形态各异的工程实体。

       4.3可视化设计

       相对于传统CAD设计主要采用“平立剖”“系统图”表达设计成果的不够直观而言，建筑师、设计师采用BIM三维可视化设计模块（含自动检测等功能）构建信息模型，对建筑空间、管线设备进行直观展现、布置和预演，模拟运输安装，所设即所见、所见即所建，及时发现问题所在，准确传达设计意图，大幅减少错漏碰缺，助力高效方案比选，优化空间布局、管线排布和净高设置，消减后续施工变更，提高工程项目综合效益。

       4.4性能化设计

       建筑工程设计中，针对节能环保、碳足迹测算、风光热声模拟、海绵设施模拟、交通组织、消防疏散、总图布局等要素，利用BIM技术可将各类建筑构件信息赋予模型之中，再结合BIM设计工具（软件）内置的建筑性能化分析计算功能模块或外接插件，快捷提取及运用根植于模型的结构化数据，达成工程设计、形态模拟、性能分析和参数计算的一体化，从而一并提升绿色建筑本体品质和BIM设计工作效率。

       4.5协同化设计

       传统CAD设计文件仅为图样式非结构化数据描述，无法自动关联及快捷提取信息，专业间数据传递不畅、协同性较差；而BIM模型自身富含（或映射）信息，而且信息既可与模型自动关联、也可适度分离，使得信息便于计算机识别、自动提取和网络传输；而且一旦发生设计修改，则结果在各专业和各环节实时及直观显现，从而简化或省去琐碎、无价值的反复协调与人工检查环节，降低沟通成本，有利于实现专业内无纸化校对、审核、审定，专业间提资、会签和远程协作设计，大幅提高设计沟通效率。

       4.6精细化设计

       基于工程对象信息模型“模块化、构件化、全息化”的BIM设计理念，可在前期BIM设计成果中，充分借助构件库和样板库，提前添加更多数量和更小尺度的构件（零件）或赋予构件更为丰富的信息，从而快速转换为后续阶段所需更为精细化的BIM成果。例如，以施工图设计阶段BIM模型为基础开展深化设计时，可方便增加支座支架、预留预埋、细部构造等设计内容，快速促成全专业、全构件、全信息建模和精准化算量。

       4.7智能化设计

       智能化设计具有两层涵义：一是针对工程本体。基于BIM技术将建筑智能化系统和物联网设施设备及其信息，在BIM模型中予以建构及体现，从而搭建建筑工程本体数字孪生底座，并融合BIM静态数据和物联动态数据，为工程项目智慧运维奠定基础；二是针对设计工具。正如前述，将各专业各构件技术参数、性能特征等信息内置或关联于BIM模型，实现不同专业之间互提无纸化资料和过程留痕，再载入专业分析计算规则、设计规范和项目边界条件后，促成标准化、规律化场景下的半自动化或自动化设计，诸如总图建筑单体方案快速排布、结构布筋，规则空间的灯具、喷头、风口或管线快布，系统图关联生成等。

       参考文献

       [1]SJG76-2020，建筑工程信息模型设计交付标准[S].

       [2]李良胜等.深圳市工程设计行业BIM应用发展指引[M].天津:天津科学技术出版社. 2013.

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