摘要：我国建筑业正走向以新型工业化变革生产方式、以数字化推动全面转型、以绿色化实现可持续发展的创新发展新时代。进入“十四五”时期，建筑业提出“数字建造”的转型目标，同时开始将目光慢慢转向启动城市信息模型（CIM）的研究和示范工作，在这个政策背景和市场导向下，BIM三维正向设计的必要性与迫切性逐渐显现。文章以某服务管理中心为例，介绍了BIM三维正向设计在结构专业的应用，并于传统的二维设计相比较，分析其优缺点。

关键词：三维正向设计;结构设计;优缺点分析

我国建筑业正走向以新型工业化变革生产方式、以数字化推动全面转型、以绿色化实现可持续发展的创新发展新时代。全国住房和城乡建设工作会议要求，加快发展“中国建造”，推动建筑产业转型升级。加快推动智能建造与新型建筑工业化协同发展，大力发展数字设计、智能生产、智能施工和智慧运维，加快建筑信息模型（BIM）技术研发和应用。中国的BIM技术应用迎来了新一波发展的热潮。其中，从二维图纸到三维模型，从传统二维设计到三维正向设计，成为目前全世界广泛追求的技术革新方向。

1. 项目概况

项目用地位于上饶野生动物乐园版块的西南端，靠近朝阳中心镇区，沿上广快速路发展的生生态联动轴。服务管理中心地块用地面积7160㎡，建设规模17000㎡左右，作为上饶野生动物乐园版块总体的服务管理中心，兼具总部办公、对外展示、园区管理服务的功能。

服务管理中心地上为1栋5层的多层办公楼，地下设有机动车、非机动车停车库、机电设备等辅助设施，本项目各专业均采用BIM三维正向设计。

2. 基于BIM的正向结构设计应用

受限于目前设计行业传统的设计方式，现阶段我国大部分三维正向设计项目结构专业的设计流程仍然与传统二维设计项目基本一致。即建筑专业提资→结构专业设计计算→结构专业反提资→各专业配合拍图→各专业绘制施工图→审图公司审图，在整体流程上两者并没有较大区别，但在各阶段具体的配合模式、配合载体还是有较大的差别。下文通过介绍该管理中心的设计过程，分析研究三维正向设计模式下结构设计的具体应用。

2.1 各专业提资及计算模型

目前BIM结构正向设计仍采用盈建科、sap2000等常见的设计软件，本项目采用YJK进行计算，采用revit进行三维建模。

在以盈建科作为计算软件的前提条件下，建筑专业的首次提资仍然以平面CAD的形式较为便捷。在本项目应用过程中，建筑专业前期以CAD为主要载体，后期以revit模型为主要提资载体。以revit为提资文件时应包含最新的建筑REVIT模型以及从当下提资模型中导出的CAD图纸。结构收到建筑专业提资模型或图纸之后，创建盈建科模型进行结构计算。

2.2 revit结构样板建立

相较于传统BIM应用项目，三维BIM正向结构设计项目需要用在BIM模型中出具符合制图标准的图纸。正向设计项目，图纸各种线条均来自实际模型的投影，各种注释和表格均来自模型内部的参数。为保证图模一致性和注参一致性，保证模型图纸的规范性，项目需要在BIM结构模型建立之前事先设置针对结构三维设计、出图的BIM模型样板文件。样板文件中需要增加共享参数，为保证revit模型参数顺利传递，项目参数和族的主要参数，应采用一套共享参数系统。

2.3 revit结构模型建立

结构计算模型完成之后，下一步就需要搭建revit结构模型。本项目直接使用探索者插件将盈建科计算模型导入REVIT软件中，再根据建筑、设备专业提资，将梁墙柱位置进行复核调整、预留结构洞口位置，并根据建筑降板提资进行结构降板降梁处理。

2.4 各专业配合

第一轮建筑提资之后，结构、机电各专业根据提资搭建各专业BIM三维模型，此时全专业就可以使用BIM模型为载体，互相提资。在模型中进行各专业协调、配合、拍图等工作，处理专业内、专业间的碰撞问题。通过三维视图可视化，可以最大可能地规避一些明显的碰撞冲突，例如结构框架横穿楼梯间、结构框架横穿集水井或扶梯基坑、坡道出入口净高不足等问题。相较于传统二维设计，这样的配合模式更为高效。

2.5 生成图纸

本项目各专业均以REVIT出图为主要出图方式，即在各专业BIM模型达到稳定状态后，直接在模型中创建各系列的视图（平面图、剖面图、立面图），套用相应的视图样板，再将视图套进对应的图框族中，生成图纸。鉴于目前BIM技术实际应用水平、结构专业三维出图效率，为保证图纸按时完成，本项目结构专业除了结构总说明、基础详图、混凝土详图仍CAD出图，其他图纸均采用revit出图。

生成图纸的具体操作流程如下：

步骤一：创建结构图纸：根据结构图纸实际篇幅大小选择样板文件中既有的图框族，并按照图纸实际内容修改图框族中对应的项目名称、子项编号、图纸编号、图纸名称等参数信息。创建图框族时需要率先确定图框族的可变参数是否正确，例如阶段、图号、版次、子项编号等，应将这些可变参数设置为标签。

步骤二：在BIM模型中生成出图视口：在模型中生成图纸所需的底图平面视口或剖面视口，进行图形可见性选择、视图深度、平面区域范围调节，如墙柱平面图视口，楼板平面图视口，梁平面图视口等。这些视口将处理之后作为出图专属视口，与建模视口区分开。需要注意的是，所有基于三维模型生成的图纸，图纸深度满足对应阶段《建筑工程设计文件编制深度规定》及各专业制图标准。

步骤三：完善图纸具体内容：将图纸具体对应的底图平面视口或剖面视口拖放进图框中，修改视口在图纸中的名称，添加图例，再将该图纸中所需的其他内容如楼层表、图纸分页说明、节点详图等内容拖放进图纸中。

2.6 处理图纸

图纸大框架生成之后，需要对图框中的图纸视口进行编辑处理以达到出图标准，这与传统的CAD二维出图有比较大的差异。首先平面底图是直接由REVIT模型中切出的平面视图，是与三维模型直接联动的。针对不同的视图类型，在生成出图视口时先套用相对应的视图样板，具体图纸则可以根据实际图纸需要进行微调。经过多个项目三维正向设计出图的经验积累，本项目REVIT样板文件已经整理出一套通用的出图视图样板，包括模板图、基础图、墙柱图、梁平法图、板平法图、楼梯图纸等。在处理好底图视口之后，需要对结构构件编号、截面尺寸、配筋信息、特殊标高或特殊做法进行标注。进行标注前，首先需要确保结构构件已拥有相对应的属性信息，如结构梁的编号信息、截面信息、纵筋信息、支座筋信息、箍筋信息等等。属性信息可以手动输入或者直接由计算软件导入。

2.7 导出图纸

图纸导出格式主要以PDF格式与DWG格式为主。

PDF格式：

图纸一般采用黑白格式打印，软件按照视图中所设的线宽和线型输出图纸，实心填充可以根据颜色的深浅实现填充的灰度打印。

CAD格式：

Revit和AUTOcad虽然出自同一家公司，但是两者之间的文件传递仍然有壁。要输出可读性和可编辑性强的CAD文件，仍需要对模型进行处理。

3.小结

BIM正向设计改变了传统的设计模式，由于缺少工程经验和规范标准，在当前的建筑行业中仍在摸索着发展。在目前的行业大环境下，由于项目设计周期、绘图效率等现实因素，暂还较难做到结构专业全部三维模型出图。但现阶段，结构设计师们已充分认知到三维正向设计的优势所在，同时认识到如何提高结构平法信息三维出图的效率乃是下一个攻坚的难题。

参考文献

[1] 林磊. 浅谈BIM技术发展现状及应用研究. 福建建设科技， 2021（2）：96-98

[2] 高宇擎， 王卿臣. BIM在工程建设中的应用. 中国建材科技， 2014（1）：72-75，92

[3] 徐梦琳. 结构BIM三维正向设计研究—以某小学行政服务楼为例. 规划设计，2021（4）：103-104，152

[4] 蓝天宇. BIM技术在建筑工程结构设计阶段的应用研究：[硕士学位论文] .南昌：华东交通大学，2019