第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集上?！?011探討B(tài)IM下施工圖如何表達(dá)趙清清劉巖王宇中國(guó)建筑科學(xué)研究院，北京100013【摘要】傳統(tǒng)的平法施工圖的廣泛應(yīng)用，提高了建筑行業(yè)的整體效率。在BIM技術(shù)日漸成熟和逐步推廣的背景下，三維設(shè)計(jì)和可視化越來越成為必然。這些新手段的運(yùn)用改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式。平法施工圖中符號(hào)和數(shù)據(jù)的分離很難適應(yīng)BIM下的建筑表達(dá)和協(xié)同設(shè)計(jì)。為了適應(yīng)BIM的要求，需要將傳統(tǒng)的平法進(jìn)行信息化改造–將平法的抽象注釋符號(hào)所表示的信息和圖元信息以可存儲(chǔ)和可交換的數(shù)據(jù)形式內(nèi)嵌到BIM模型中。為了實(shí)現(xiàn)這種目的，CBIMS也需要做出相應(yīng)的修改和完善?！娟P(guān)鍵字】平法施工圖；BIM；三維設(shè)計(jì)前言建筑施工是指工程建設(shè)實(shí)施階段的生產(chǎn)活動(dòng)，是各類建筑物的建造過程，也可以說是把設(shè)計(jì)圖紙上的各種線條，在指定的地點(diǎn)，變成實(shí)物的過程。在我國(guó)現(xiàn)階段，施工階段所依據(jù)的圖紙還是傳統(tǒng)形式的2D施工圖。同時(shí)，這種形式也是設(shè)計(jì)方交付的成果。為了規(guī)范各地的圖示方法，中華人民共和國(guó)建設(shè)部于2003年1月20日下發(fā)通知，批準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造樣圖》作為國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集（簡(jiǎn)稱平法圖集），圖集號(hào)為03G101-1，于2003年2月15日?qǐng)?zhí)行。毋庸置疑，施工圖平法標(biāo)注的標(biāo)準(zhǔn)化，有利地推動(dòng)了我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。據(jù)設(shè)計(jì)部門統(tǒng)計(jì)，圖紙可減少65%~80%，綜合工作日減少70%，其效率顯而易見[1]。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程界對(duì)建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)行的效率和成本也提出了更高的要求。另一方面，很多新設(shè)計(jì)的建筑物體型越來越復(fù)雜，功能越來越龐大，施工越來越困難，傳統(tǒng)的2D設(shè)計(jì)已經(jīng)難以勝任。面對(duì)種種現(xiàn)實(shí)，BIM（BuildingInformationModeling）技術(shù)的出現(xiàn)幾乎成為社會(huì)進(jìn)步的必然。建筑信息模型–BIM是以3D技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。其理念最早由歐特克–Autodesk公司提出，其核心在于建筑實(shí)體虛擬仿真和建筑信息高度集成，從而實(shí)現(xiàn)全行業(yè)信息共享和協(xié)同工作，大大提高工作效率和工作質(zhì)量，節(jié)省資源并降低能耗。BIM與三維設(shè)計(jì)和可視化在BIM技術(shù)框架下，三維信息模型不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含非構(gòu)件對(duì)象（例如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。各種信息有著一定的邏輯關(guān)系。設(shè)計(jì)的各個(gè)階段乃至于項(xiàng)目全生命周期的各個(gè)階段都圍繞著BIM模型展開，并且不斷地加入本階段的信息（圖1）。隨著項(xiàng)目階段的延續(xù)，這個(gè)BIM模型不斷地得到充實(shí)和完善。值得一提的是，各階段的設(shè)計(jì)/運(yùn)行和BIM模型存在著雙向的數(shù)據(jù)交互。比如能夠根據(jù)3D模型自動(dòng)生成各種圖形和文檔，而且始終與模型邏輯相關(guān)，當(dāng)模型發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的圖形和文檔將自動(dòng)更新；設(shè)計(jì)過程中所創(chuàng)建的對(duì)象存在著內(nèi)在的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的對(duì)象也隨之變化?？梢钥吹剑谶@種天然的交互，真正實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。各專業(yè)CAD系統(tǒng)可從信息模型中獲取所需的設(shè)計(jì)參數(shù)和相關(guān)信息，不需要重復(fù)錄入數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)冗余、歧義和錯(cuò)誤。某個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象被修改，其他專業(yè)設(shè)計(jì)中的該對(duì)象也會(huì)隨之更新。圖1BIM下的設(shè)計(jì)運(yùn)用BIM技術(shù)，項(xiàng)目還可以方便地實(shí)現(xiàn)可視化?？梢暬屵M(jìn)度安排與3D模型直接對(duì)接。通過在視覺上預(yù)測(cè)施工進(jìn)度和比較竣工進(jìn)度，項(xiàng)目經(jīng)理可以避免進(jìn)度疏漏，更好地把握項(xiàng)目是否如期進(jìn)行或落后于進(jìn)度。基于3D的管線綜合平衡設(shè)計(jì)，可以在設(shè)計(jì)階段就及早地發(fā)現(xiàn)碰撞、沖突問題，大大減少修改和返工的可能。據(jù)歐特克公司的統(tǒng)計(jì)，三維可視化更便于溝通，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力66%，減少信息請(qǐng)求50%~70%，縮短施工周期5%~10%，減少各專業(yè)協(xié)調(diào)時(shí)間20%~25%。BIM和平法施工圖所謂“平法”，是把結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和配筋等，按照平面整體表示方法的制圖規(guī)則，整體直接地表示在各類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)布置平面圖上，再與標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造詳圖配合，結(jié)合成了一套新型完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表示方法[2]。首先，在我國(guó)現(xiàn)階段，平法是建筑行業(yè)普遍采用的建筑信息（比如結(jié)構(gòu)尺寸、標(biāo)高、構(gòu)造、配筋等）表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)。在這種2D模式下，設(shè)計(jì)的最后階段往往就是出施工圖。在出圖后，圖形符號(hào)和數(shù)據(jù)分離，信息就固化在圖面元素中，修改往往難以聯(lián)動(dòng)，需要返回到模型中手動(dòng)修改。這使得文檔管理上極易出現(xiàn)偏差、混亂，各個(gè)視圖的平、立、剖經(jīng)常出現(xiàn)不一致的情況。其次，2D施工圖往往分專業(yè)出圖。不能全面反映各專業(yè)、各系統(tǒng)之間碰撞的可能。各專業(yè)既無法協(xié)同設(shè)計(jì)，返工的現(xiàn)象幾乎難以避免。第三，2D施工圖是一種平面表達(dá)方式。一些特殊的、復(fù)雜的工程，用二維是表達(dá)不清楚的。例如2008年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)“鳥巢”，其外殼的型鋼不是直的，而是曲線的，如果用二維圖來表達(dá)就非常困難。而使用基于BIM的軟件系統(tǒng)，就可以直觀地看到“鳥巢”的3D模型，甚至可以使用這個(gè)模型通過計(jì)算機(jī)直接加工那些異型鋼構(gòu)件，從而實(shí)現(xiàn)無紙化建造。圖2鋼筋3D實(shí)體與對(duì)應(yīng)的剖面詳圖據(jù)此可見，傳統(tǒng)的平法施工圖是有悖于BIM要求的，但據(jù)此將其完全摒棄也不足取。須看到，我國(guó)建筑行業(yè)現(xiàn)在仍處于粗放型階段，平法施工圖和圖紙仍然占據(jù)主流地位。作者以為需要對(duì)平法施工圖進(jìn)行“信息化”改造，以適應(yīng)BIM要求。這種信息化改造需將平法中抽象注釋符號(hào)所表示的信息和圖元信息（比如鋼筋標(biāo)注和構(gòu)件尺寸）以可存儲(chǔ)和可交換的數(shù)據(jù)形式內(nèi)嵌到BIM模型中（圖2），改變現(xiàn)階段平法施工圖作為設(shè)計(jì)的最終形式，代之以作為深化階段。那么，平法理念的抽象化信息與BIM的數(shù)據(jù)信息就可以統(tǒng)一，平法與BIM就不會(huì)矛盾。在這種新的模式下，建筑各構(gòu)件信息前后高度一致，3D模型檢查切實(shí)可行。在深化設(shè)計(jì)之后，如果有需要可以采用紙質(zhì)圖紙的形式提交成果，適應(yīng)施工人員的要求和習(xí)慣。目前國(guó)外的BIM工具軟件研發(fā)公司，如歐特克，看到中國(guó)市場(chǎng)巨大，正在大力將平法的理念融入BIM技術(shù)之中，以適應(yīng)中國(guó)用戶的習(xí)慣。歐特克旗下的速博–Sub公司已著手于這方面的工作，且有一些初步的技術(shù)處理方法和解決方案提供給客戶。其基本思路是利用2D詳圖和共享參數(shù)將平法的注釋符號(hào)和標(biāo)注文本與BIM模型建立聯(lián)系[3]。速博公司的初步解決方案已經(jīng)表明平法在BIM技術(shù)中是可以實(shí)現(xiàn)的。但要獲得中國(guó)用戶的認(rèn)可還需要市場(chǎng)驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)工程師非常熟悉的PKPM系列軟件從誕生之日起就著眼于各專業(yè)的數(shù)據(jù)共享和交換，是目前國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的BIM軟件。在其“墻梁柱施工圖”中已經(jīng)有三維視圖的功能。用戶可以通過這個(gè)功能非常方便的查看鋼筋布置信息。同時(shí)用戶在平面圖（圖3）中所做的修改可以記錄下來，可以更新到三維視圖中（圖4）。PKPM系統(tǒng)集建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)綜合、設(shè)備設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)及概預(yù)算、施工軟件于一體，具有從結(jié)構(gòu)分析計(jì)算到出結(jié)構(gòu)平法施工圖的系列解決方案[4]。各專業(yè)、各階段都圍繞統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，專業(yè)協(xié)同和數(shù)據(jù)交換毫無障礙。其施工圖的“三維鋼筋”可以看作是BIM下施工圖表達(dá)的有益嘗試。圖3梁的傳統(tǒng)平法標(biāo)注圖4KL2三維鋼筋平法融入BIM尚需解決的問題[3]4.1建議CBIMS標(biāo)準(zhǔn)將平法理念納入其中將來的中國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)各方應(yīng)BIM技術(shù)需要遵循的標(biāo)準(zhǔn)框架體系。BIM既然要求協(xié)同，就不能沒有施工圖表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)。將平法的理念納入其中，有助于目前建筑行業(yè)平穩(wěn)過渡到BIM時(shí)代，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)設(shè)計(jì)。4.2 BIM的法規(guī)中要重新劃分各方的責(zé)任BIM時(shí)代，各階段各工種的設(shè)計(jì)深度和責(zé)任都需要重新來界定。各階段設(shè)計(jì)的責(zé)任，需要完善什么模型信息，完善多少信息都要有明確的界定。各工種之間需要以何種形式和成熟度的模型交互數(shù)據(jù)也應(yīng)有明確的界定。開發(fā)容納平法信息的BIM工具軟件在這類軟件中，應(yīng)該有一套適合中國(guó)用戶習(xí)慣的平法智能符號(hào)族。這些符號(hào)族既要繼承傳統(tǒng)平法標(biāo)注的特色和優(yōu)點(diǎn)，又要適應(yīng)于計(jì)算機(jī)上的三維表達(dá)。同時(shí)平法信息還要考慮與結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件、工程造價(jià)軟件、鋼筋下料和放樣軟件的數(shù)據(jù)交換。這需要既具有豐富工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，又熟悉工程軟件開發(fā)的團(tuán)隊(duì)共同完成?？偨Y(jié)BIM的出現(xiàn)將使建筑行業(yè)進(jìn)入3D時(shí)代。圍繞統(tǒng)一的BIM模型，三維設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)、可視化建造都將成為可能。在這種新的模式下，施工圖如何表達(dá)成為必須要解決的問題。在平法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和創(chuàng)新，將圖形符號(hào)和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是使其適應(yīng)BIM要求的可行路徑。國(guó)內(nèi)外的工程軟件開發(fā)商在這方面都進(jìn)行了嘗試和應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的效果。但BIM的推廣和應(yīng)用并非一朝一夕所能成就，需要中國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善來推動(dòng)，同時(shí)，也需要建筑行業(yè)的共同努力。參考文獻(xiàn)[1]徐民彥.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪圖方法的改革與突破.科技信息,2010,2:15[2]平法圖集03G101-1,中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,2003[3]龍輝元.結(jié)構(gòu)施工圖平法與BIM.土木建筑工程信息技術(shù),2011,1(3):27-30[4]PKPM用戶手冊(cè),2010AdiscussionofhowtoexpressconstructiondrawinginBIMZhaoQingqing LiuYan WangYuChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013Abstract:Itistruethatthewidelyusingofplane-methodconstructiondrawinghaslargelyimprovedtheproductivityofconstructionindustry.WithBIMmaturingandexpandinginchina,3Ddesignandvisualizationhavebeentheinevitabletrend.ThenewtechnologybasedonBIMhaschangedthetraditionaldesignmodel.Thedependencebetweenmarksymbolsanddatesintheplanemethoddisagreewithbuilding’srepresentationandcollativedesign.TomakeitmoresuitabletotheBIM’sdevelopment,animprovementcalledinformatizationwhichlinktheinformationrepresentedbymarks