bim二级机电，【AT】设计阶段的BIM等级解析

作者&建筑师

张东升

同济大学建筑设计研究院（ 集团）有限公司技术发展部BIM技术总监， 上海市建筑学会BIM专业委员会秘书长，参与国家BIM标准《建筑工程设计信息模型交付标准》、《建筑工程设计信息模型制图标准》和《上海市建筑信息模型应用标准》的编制工作。从事BIM 相关工作多年，负责上海中心大厦、上海国际旅游管理中心、SOHO古北、静安大厦等项目的BIM 设计工作。

前言

BIM如今在建筑行业可谓炙手可热，从国家到地方政府都相继出台了大量的推动政策。BIM前景一片大好，各大设计院、施工单位、咨询单位的BIM团队如雨后春笋一般涌现。但是BIM到底在各个阶段做什么？应该怎么做？做到什么深度？目前还没有统一的标准和形式，完全取决于市场需求，这种情况有利有弊：利在符合市场经济规律，弊在形成了相当不规范的市场bim二级机电，【AT】设计阶段的BIM等级解析，当然最终可能通过市场自身调节，优胜劣汰。笔者希望通过在设计阶段应用BIM的项目实践经验来阐述BIM的不同应用程度。

作为建筑行业前端的设计，在BIM应用的过程中根据市场的需求，也分为不同程度等级的应用，根据笔者的从业经验，把目前设计阶段的BIM划分为五个等级，以下详细分析介绍。

第一级“2D-3D”辅助设计

BIM原本的界定应该是一种生产工具的变革和技术的进步，从而带动行业的转型升级，设计阶段应该用BIM取代传统的二维工具进行设计，但是实际情况并非如此。

我们面临的实际情况是90%以上的BIM项目都是在传统二维设计完成图纸后进行的，这样的“2D-3D”的过程也可以称之为“后BIM”。造成这种结果有多种原因，其中包括开发模式导致业主留给设计方的时间较短，在需要快速拿到施工许可证的前提下，方能快速建造。而目前通过BIM直接做设计需要较长的时间，因此“后BIM项目”占据了目前市场的主流，从而导致各大设计院的BIM中心及各种BIM咨询公司的出现。

这种“后BIM”模式决定了BIM技术支持在很大程度上至多只能是帮助设计进行“错、漏、碰、缺”的检查，因此在这种模式下，被戏称为BIM服务三件套——“基础建模、碰撞检查、管线综合”。基础建模就是根据已有的二维设计图纸进行各专业模型的搭建，碰撞检查就是通过建模过程中人为及计算机查找各专业构件之间的碰撞冲突；管线综合就是保证在可行性的前提下尽量优化管线布局与排列，优化净高。这里需要解释的是要做管线综合的原因：传统二维设计图需要表达单专业系统完整、图面清晰，而各专业间排图在传统模式下很难反映真实管线走向，才有了施工阶段的机电安装深化设计环节。而通过BIM技术进行管线综合能够帮助设计进行合理的管线路由设计。

但是在这种模式下，模型的深度和精度需要达到什么标准？有个很有意思的现象：很多需求者都拿LOD标准作为参考，设计阶段通常要达到才算符合要求这样明显以偏概全的要求并不能完全适用于“后BIM”工作模式，另外国家的相关标准还在编制中，有些地方的相关规定或指南也对模型的深度有一定的描述，但是我们认为在具体的操作过程中，“后BIM”模式仍然应该分为以下三个不同等级。

L1：设计BIM三件套

通过“后BIM”辅助设计发现并解决问题，目标明确后对模型的精度就有了依据，通常情况不影响设计的构件就可以先不做。

图1 静安大厦项目幕墙模

以图1幕墙为例，在设计BIM中只表达出设计的尺寸即可，不需要表达框料内部的节点构造（型材、防火封堵等），另外直径50mm以下的机电管线，如果对空间净高影响不大就可以不建模（图2）。

图2 静安大厦项目地下室管线综合模型

另外要指出的是管线综合。在这种模式下，管综确定的目标是解决设计问题，控制管线对空间净高的影响，如果确定直径以下的管线碰撞不会对净高产生影响，那么大可不必去调整，可以在施工深化设计阶段调整，而不是动不动就要求盲目做到“绝对的零碰撞”。

L2：设计BIM 三件套+50mm以上管线无碰撞

在前一种模式下管线建模及管综的深度再增加一个等级，包括要建50mm以上的管线，并调整到50mm管线不能有碰撞（图3，4）。

图3 SOHO古北

这种工作模式导致了工作量的增加，因为大量的细管线碰撞点需要调整，计算机可以帮助找到这些点，但具体调整还需BIM设计师自身根据可行性进行调整，但实际情况是现场施工时这些碰撞点根本不算真正的碰撞。

图4 SOHO古北项目管线综合模型

L3：设计BIM三件套+所有管线无碰撞

我们总说BIM要防止过度建模，L3这个等级就属于这种情况。通常情况下可以直接达到三维设计的程度，各专业的模型精细度非常高。

图5 天津第二实验中学项目效果图

如同济大学建筑设计研究院在天津市第二实验中学项目外立面模型的搭建过程中，模型的清水砖墙立面在二维施工图中已经有非常清楚的表述，但在建模的过程中仍然依据立面进行了同样的重复工作（图5~7）。

图6 天津第二实验中学项目外立面设计

图7 天津第二实验中学项目内院设计

如图8的砖墙立面，砖块的大小和砖洞的位置与实际完全一致，但是这样的工作其实对检测专业间碰撞并无实质性意义，模型达到如此精度已经可以拿来直接做设计了。

图8 天津第二实验中学项目外立面模型

同时在教室空间布局上，课桌、座椅、讲台、黑板等的布置对空间的影响检查也没有任何帮助，只是徒增了工作量和模型启动浏览的时间（图9）。

图9 天津第二实验中学项目教室内部模型

在该项目中我们甚至把埋在面层里的地热水管都建了出来，其实这部分的模型对于空间构件碰撞检查并无影响，另外做到所有管线无碰撞，需要花费大量的时间和精力，对于“后BIM”来说学什么技能好，解决的是设计问题，模型的精度完全没有必要达到如此高的要求（图10）。

图10 天津第二实验中学项目包含地热管的机电管线模型

第二级“2.5D” 辅助设计

目前，一些项目设计造型和空间非常复杂，依靠图纸的二维模式很难表达清楚，因此这类项目无论是否业主要求应用BIM，设计都必须借助BIM的手段来实现。在这类项目中，一部分设计采用传统二维设计，另外一部分必须采用BIM设计，我们把这类的BIM应用称为“2.5D”辅助设计。

青岛溜冰馆是非欧几何建筑，其造型像一个蚕豆，表皮为双曲面。表皮的设计和定位依靠二维很难表达，因此必须借助三维技术实现表皮幕墙的定位、板块优化等，由三维模型来生成所需要的相关二维图纸（图11）。

图11 青岛溜冰馆模型

通过2.5D辅助设计的优势在于原来很难表达的空间关系bim二级机电，通过模型可以清楚准确地绘制，图12为该项目剖面的绘制。溜冰馆内部空间跨度较大，采用网架结构，建筑师在绘制剖面时，难以表示错综复杂的网架关系，因此通过BIM模型直接生成剖面是最好的设计手段，而且通过模型可以生成任意想要表达位置的剖面图。

图12 青岛溜冰馆剖面

第三级“3D” 设计

第三级是BIM本来应该的样子，通过BIM直接做设计是设计阶段应用BIM技术的发展根本，也就是说可以通过BIM技术直接做设计，所有的二维图纸均来源于三维模型。

当然，目前这样的设计流程并不是100%的图纸都从模型中导出，因为有些系统原理图很难通过三维来表达。为满足审批要求，必须借助一部分二维的表示方式，但是对传统设计而言，机电管线的走向、预留洞口都非常准确，通过模型编号可自动检索。三维设计的好处在于，图纸中的任何标注信息都源于模型信息，任何修改都可自动更新，减少了由于修改和沟通不及时所带来的图纸不一致的情况。

但为何这种设计模式目前却没有很好地被推广？当中有很多制约因素，其中最重要的有两个原因：1）设计时间不够：通过三维设计要完成的模型工作远比二维绘图工作量大得多，原来管线间不必协调解决的碰撞问题，在三维设计时都要花时间来解决，这在项目整体运作时，很难保证留给设计足够的BIM设计时间；2）设计收费偏低：设计取费不断走低是行业目前的现状，设计费低而设计周期又要加长，设计师的积极性就会大幅降低，一般的业主又不愿投入过高的设计费鼓励BIM设计。因此通过BIM直接做设计的项目在国内比重非常低，普及还需要一定的时间。

第四级“IPD”设计交付

项目集成交付（IPD）是在建设项目全过程中，集成人员、系统、组织、实践，整合各参与方智慧以提高项目绩效，为业主实现增值、减少浪费、效益最大化的工程项目交付模式。

由于集成及整合，可以最大限度地利用BIM技术，基于BIM平台实现项目信息共享，整合项目各专业人员达到跨专业团队间的高效协作。结合BIM技术的IPD交付模式，使行业整体向精益化生产发展。

IPD的好处在于在设计阶段就综合各方力量，设计不再是一个拆解的过程。设计阶段就把施工整合进来，考虑施工因素（如柱子的拆分、楼板的施工划分等）；同时施工也会对施工深化进行设计，直接体现到模型中，由设计和施工共同完成模型。我们曾经完成了第一个上海实验性的IPD交付项目，并成为上海市第一个数字化审图平台评审的项目（图13）。

图13 上海电子审图平台界面

BIM是一种技术手段，IPD与BIM的发展方向一致，但IPD是一种行业生产模式。目前这种生产模式与传统招投标模式完全不同，因此也很难被推广开来；另外IPD项目对设计交付审批也提出了较高要求，我们如今具有法律效力的还是传统的二维图纸。因此IPD交付的模型并没有办法通过目前的审批流程，但是随着BIM的普及推广以及相关机构的改革，相信三维审批也必将会到来。

第五级深化设计

现在普遍存在一种现象，就是施工单位通常都会说设计阶段的BIM模型没有用，他们要自己重新做，这种现象导致业主通常对设计BIM模型持怀疑态度，那么到底设计模型能不能被施工单位使用？这就需要分析两个重要的因素：1）技术上：主要体现在施工深化环节，并不是设计模型不好，而是施工深化如何去利用设计模型来完善施工模型；2）主观管理层面：施工单位的管理能否真正通过BIM来指导施工至关重要，现场由于存在很多机电分包，其各自的进场顺序不一致，如果不统一管理，往往是谁先来谁安装，造成施工深化BIM只停留在BIM模型，施工还按照自己原来的方式进行，然后再根据施工完成的样子去修改模型，造成了BIM只是满足业主需求的一种方式。

图14 花木路模型与施工现场对比

在花木路项目中，首先委托BIM施工深化需求的不是开发商，而是施工单位。主观上施工单位依赖于BIM模型完成后期施工安装，因此对机电安装的分包单位控制比较非常严格，如果不按照模型来施工，必须拆下来重新安装（图14）。另外，技术上我们除了按照施工规范来做深化设计模型外，还和施工单位的技术人员进行多次交流，以确定其安装的间距要求和习惯的安装次序等技术问题，并通过现场模型与深化图纸（由模型导出）进行技术交底的方式，让技术人员能够清晰地理解安装要求，并根据模型施工，因此在最终的实现效果上还原度非常高。

结语

BIM在设计阶段的应用可以说理想很丰满，现实却很骨干。当然不能一味苛求BIM要达到完全的理想状态，即使是新加坡、韩国等应用BIM较早的国家，其整体BIM发展情况也和中国差不多，甚至在项目的数量和质量上与我们还有一定的差距。我们应该在各种应用层面上做到满足各自阶段应该完成的工作内容，提交的成果以解决各自层面的需求为准，同时避免没有必要的过度建模。

BIM的发展既依赖于设计的发展也依赖于市场的需求，做好BIM工作，推动精细化设计才是最重要的。

bim协调性，基于BIM技术的项目图档协同

摘要：项目图文档协同，就看BIM技术如何发挥！

随着建设工程项目规模及复杂性的不断增加，项目管理和协同工作的难度也随之加大，其中，项目图档的协同工作显得尤为重要。项目相关的图档资料成千上万、种类繁多，对于施工单位来讲，图纸的存储、查询、提醒和流转是否方便，直接影响到项目进展的顺利程度。如何能充分利用BIM技术与云技术的有效结合，搭建BIM协同平台，使项目图档协同与共享采用BIM模型作为统一的介质，有效降低了各参与方之间的沟通难度。

据统计，一个大型项目全过程可以产生资料文档达到几十吨重。文档资料的类型也十分复杂，包括了结构化信息和非结构化信息，涉及到不同单位，不同阶段、不同专业、不同业务单元。信息的收集和整理工作日益困难。完整、准确、及时地收集信息和整理信息，直接影响项目判断和决策的正确性和及时性。因此，需要建立有效的协同机制，在项目各参与方之间更好地创建信息、传递信息、共享信息、管理信息，以便信息相关方能够及时的反馈和正确的执行。

传统的项目管理系统更多的是将管理数据集成应用，缺乏将工程数据有机集成的手段。根本原因就是建筑工程所有数据来自于不同专业、不同阶段和不同人员，来源的多样性造成数据的收集、存储、整理、分析等难度较高。

BIM技术的出现，带来了建设工程项目图档协同工作的新思路。BIM技术不仅是实现了从单纯几何图纸转向建筑信息模型，也实现了从离散的分步设计和施工等转向基于同一模型的全过程协同建造。BIM模型为协同工作提供了统一的管理介质，它基于一致的模型进行管理，统一了管理口径，将海量的工程图档等数据全部有机集成在一起。降低了协同工作的难度。

一、基于BIM技术的图档协同

在施工建设过程中，项目相关的资料成千上万、种类繁多，包括图纸、合同、变更、结算、各种通知单、申请单、采购单、验收单等文件，特别是对于一些大型项目，多到甚至可以堆满一个或几个房间。其中，图纸是施工过程中的最重要信息。虽然计算机技术在工程建设领域应用已久，但目前建设工程项目的主要信息传递和交流方式还是以依靠纸质的图纸为主。对于施工单位来讲，图纸的存储、查询、提醒和流转是否方便，直接影响到项目进展的顺利程度。例如，一个大型工程50%的施工图都需要二次深化设计工作，二次设计图纸提供是否到位、审批是否及时对施工进度将产生直接的影响，处理不当会带来工期的延迟和大的变更。同时，由于工程变更或其他问题导致图纸的版本也很难控制，错误的图纸信息带来的损失相当惊人。

图1 基于模型的图档协同方式转变

1.1 协同工作平台的建立

基于BIM技术的图档管理首先需要建立图档协同平台。不同专业的施工图设计模型通过“BIM模型集成技术”进行合并，并将不同专业设计图纸、二次深化设计、变更、合同等信息都与专业模型构件进行关联。施工过程中，可以通过模型可视化特性，选择任意构件，快速查询构件相关的各专业图纸信息、变更图纸、历史版本等，一目了然。同时，图纸相关联的变更、合同、分包等文档信息都可以联合查询，实现了图档的精细化管理。例如 公司的 软件除了对模型潜在冲突进行有效的辨别、检查与报告外，还可对各种施工图档资料统一管理，保证了图档的一致性、协调性、准确性，简化了工作流程，提升效率。

广联达软件包含了基于BIM技术的图档管理子系统。图2为软件在国内某超高层项目中对图档管理的应用效果。用户选取某个构件，系统可以直接显示所有的关联图纸信息。原来的图纸汇总查询费时费力，每次汇总均需要近0.5个工日，每次查询需耗费1小时以上。采用基于BIM技术的图档管理，查询并导出查询结果，只需要几秒。

图2 基于BIM技术的图档管理

1.2 有效的版本控制

基于BIM技术的图档协同平台可以方便进行历史图纸追溯和模型对比。传统的图档管理一般需要按照严格的管理程序对历史图纸进行编号，不熟悉编号规则的人经常找不到。有时，变更较多，想找到某个时间的图纸版本就更加困难，就算找到学什么技能好，也需要花时间去确定不同版本之间的区别和变化。以BIM的模型构件为核心进行管理，从构件入手去查询和检索，符合人的心理习惯。找到相关的图纸后，可自动关联历史版本图纸，可选择不同版本进行对比，对比的方式完全是可视化的模型，版本之间的区别一目了然。同时，图纸相关联的变更信息会进行关联查询。如图3所示。

图3 基于BIM技术的图档版本控制

1.3 基于模型的深化设计预警

基于BIM技术的图档管理可对二次深化设计图纸进行动态跟踪与预警。在大型施工项目中，50%的施工图纸都需要二次深化设计，深化设计不仅仅是设计工作本身，还包括设计前后的计划、报审、预算、交底等工作，深化设计的进度直接影响着工程进展。针对数量巨大的设计任务，除了合理的计划之外，及时的提醒和预警很重要。如图4所示，以广联达软件为例，根据下一阶段进度计划情况，选择拟完成计划相关联的模型构件，可以及时获取下一阶段需要二次深化设计的工作，并设置的预警或提醒，系统到期前自动提醒。

图4 深化图纸的预警

二、结合云技术的图档协同

结合云技术和移动技术，项目团队可将建筑信息模型及相关图档文件同步保存至云端，并通过精细的权限控制及多种协作功能，确保工程文档能够快速、安全、便捷、受控地在团队中流通和共享。同时，项目团队能够通过浏览器和移动设备随时随地浏览工程模型，进行相关图档的查询、审批、标记及沟通，从而为现场办公和跨专业协作提供了极大的便利。

如图5所示，这是基于BIM技术的广联云项目管理平台软件在天津117项目中的应用。在将施工图各专业模型集成后，存放在云服务器的数据库中，用户直接通过网页登陆云平台，无需安装任何客户端，直接基于网页进行模型浏览，同时查看模型相关联的图档信息。（a）图和（b）图显示了可以直接在网页中查看模型及模型相关联的图档信息。当发现问题时，例如发生了碰撞，可以直接在模型中的碰撞处添加批注，如图（c）所示，并且发起变更任务给相关责任人。相关责任人可以在系统中直接得到提醒，并在自己的待办任务中打开查看，如图（d）所示。各方通过系统完成基于图档的工作协同，大大提高了沟通的工作效率，实现了实时的协同。

图5 利用广联云平台进行图档查看、批注和任务协同

随着移动技术的迅速发展，针对工程施工项目走动式办公特点，基于BIM技术的图档协同平台开始提供移动端的应用。项目成员在施工现场可以通过手机或PAD实时进行图档的浏览和查询bim协调性，如图6所示。这是基于IPAD的“模型浏览器软件”，（a）图中显示软件可以设置不同的观看点（视点）来查看模型的不同部位。图（b）显示了基于模型的沟通。如果现场项目成员发现现场与图纸不符或不清楚的地方，可以针对图纸展开讨论或询问，通过直接在BIM模型上进行注解的方式进行，设计人员或其他项目参与者可以实时看到相关的意见和批注，并进行回复或修改。这一方式有助于将现场情况与图纸有效结合起来，大大提高了协同工作效率。

图6 基于移动终端的模型浏览及批注

BIM技术不仅为项目图档的协同带来了新的模式，也为项目的其他方面协同带来了新思路。在施工过程中，不同参建方、不同专业、不同岗位之间经常需要共同工作bim协调性，基于BIM技术的项目图档协同，保证这些工作沟通顺畅，信息传达正确，行为协同一致对于避免事后的扯皮和返工是很有意义的。目前，大家普遍采用信息管理系统，试图通过业务之间的集成、接口、数据标准等方式来提高众多参建者之间的协同工作效率，但效果并不明显。BIM技术以统一的三维信息模型为依托，克服了2D图纸在沟通上存在的天然障碍，有效降低了各参与方之间的沟通难度。基于BIM协同工作平台可在方案策划、图纸会审、施工组织协调，现场质量检查等方面支持各方高效协同。

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