基于Revit的建筑BIM正向设计应用

BIM作为建筑数字化和信息化最直接的手段，近年来已经从最开始的施工单位“翻模”式BIM（也称作逆向BIM），逐步向设计单位的正向BIM转变。在这样的背景下，设计单位以BIM技术进行设计，并基于BIM模型输出图纸成果的方式被称作BIM正向设计。当下，行业的BIM正向设计应用正处在深化融合阶段，一些大型设计院已配备有多专业BIM正向设计服务团队，正努力尝试从二维设计向三维设计转换。但较多小型企业或团队不具备全专业BIM正向设计的条件，而要普及BIM技术，则需要从建筑专业入手。因此，为了BIM技术全面发展，让中小型企业/团队也能参与其中，针对建筑专业，结合实际项目经验进行深入研究，提出从方案到施工图的BIM正向设计技术路径和应用要点，并结合实际项目案例加以验证。

1 建筑专业BIM正向设计应用概述

1.1 文献综述

王茹等依据某住宅项目归纳出了一套基于Revit的建筑施工图正向设计流程，研究主要围绕Revit展开，详细阐述了建模标准和精度、正向设计流程和建筑专业BIM技术应用要点等。曾旭东等基于某住宅项目做了BIM技术在建筑设计阶段的正向设计应用探索，研究提出了BIM技术在建筑设计阶段正向应用逻辑框架。代芸在BIM技术在建筑方案设计中的应用研究中，以某小学的方案设计为例详细介绍了BIM技术在建筑方案阶段的应用，对于建筑专业方案阶段的BIM正向设计有较大参考价值，但未继续深入到施工图设计阶段。郑聪等以横琴科学城创新中心为例，较详细研究了正向设计过程中的参数化建模技术、参数化能耗分析、Revit制图和协同作业等技术。

1.2 建筑专业BIM正向设计软件概述

在建筑领域，BIM正向设计平台和软件种类丰富多样，国外大型的软件厂商占据市场主导地位，国内众多的插件研发公司不断推陈出新，不同派系的软件功能也不尽相同，某些设计院还配置了专业的软件研发人员，定制化开发企业需要的功能。此外，BIM的正向设计无法单纯依靠一款软件来实现，其需要依靠一套软件和一个系统的方法论来实现。

目前建筑专业正向设计核心软件主要有Revit软件、ArchiCAD软件；辅助设计软件有Rhino、SketchUp、AutoCAD、天正建筑、3Dsmax、Autodesk Ecotect、Rhino inside Revit插件、Grasshopper插件、Ladybug/Honeybee/Butterfly插件、ReCAD出图插件等；效果渲染软件Enscape、Lumion等。

2 设计技术路径和应用要点

目前国内主流的设计平台是Autodesk系列软件，其中又以Revit为中心。因此，本节基于Revit平台对建筑专业从方案到施工图的正向设计技术路径和应用要点进行讨论。

2.1 BIM正向设计技术路径

（1）建筑概念和方案设计阶段。可用SketchUp或Rhino建模推敲，复杂异形建筑还需借助Grasshopper可视化编程。此时，可利用Autodesk Ecotect进行建筑环境模拟分析，帮助进行科学决策。如果使用Rhino建模，还可利用Rhino Inside Revit（简称RIR）插件将Rhino模型链接到Revit中，以便在修改方案造型时，Revit模型会随之修改，一并带动图纸修改，最终形成项目的BIM模型。

（2）深化设计阶段，可在Revit中深化BIM模型，同时可与其他专业协同设计，并借助ReCAD插件导出dwg格式文件，或用Revit导出pdf格式文件。在方案和初设阶段均可将Enscape和Lumion作为Revit的插件实时渲染观看设计效果。

（3）当需要较流畅的正向设计时，推荐在方案阶段使用Rhino建模，并利用RIR插件和Revit保持联动。方案稳定后，在Revit中继续做深化设计，直到完成施工图设计。方案设计建模时，建议不采用SketchUp，因为SketchUp的模型无法和Revit联动，当SketchUp的表皮模型要导入Revit中作为体量做建筑外立面或生成楼板，还要借助Rhino中转换格式，影响设计效率。

结合项目经验，总结出建筑专业从方案到施工图的BIM正向设计技术路径，如图1所示。

图1 建筑专业BIM正向设计技术路径

2.2 BIM正向设计的应用要点

2.2.1 Rhino和RIR插件的参数化建模

在方案设计阶段，由于Rhino模型建筑外表皮的构造线会影响Revit幕墙系统的网格划分方式，若利用Rhino模型创建Revit幕墙系统，需要注意Rhino 模型的建模方式。不同的构造线生成的幕墙体系对比，如图2所示，图2（a）中的Rhino模型为通过Trim命令得到的曲面和其构造线，图2（b）中的Rhino模型为通过Loft命令得到的曲面和其构造线，通过对比发现，对应生成的Revit幕墙系统网格线和Rhino模型的构造线是相关联的。

（a）

（b）

图2 Rhino模型构造线对Revit幕墙系统网格线的影响

（a）示意1；（b）示意2

RIR（Rhino inside Revit），该插件能让Rhino和Grasshopper作为Revit的插件启动，该插件弥补了Revit软件在方案设计中的不足，同时又提高了非线性Rhino模型的BIM深化能力。若让RIR识别Rhino模型生成墙、柱、板等，则需要满足一些规范，例如用于生成RIR墙的Rhino模型线，需要是平面线或封闭平面曲线；用于生成RIR柱的Rhino模型线必须是直线；用于生成RIR板的Rhino模型线必须是封闭平面曲线。

2.2.2 协同设计

在Revit 平台上各专业的协同方法主要体现在两个方面：（1）通过中心文件进行协同；（2）通过链接文件进行协同。

通过中心文件协同则要利用Revit工作集，该工作集可允许多个设计师在一个文件上工作，通过中心文件和本地文件实现模型数据的上传和下载。应用工作集时应根据项目特征进行正确划分，避免出现很多模型没有使用权限而要借用的问题，如果出现频繁借用模型的情况，则表明该划分方式存在问题。一般来说，在划分工作集时，尽量减少交叉，例如可按楼层划分或按独立单元划分等。通过链接协同设计，适用于独立设计单元，如一个项目由多个子项组成，每个设计师负责一个子项，可通过链接的方式，该方式还适用于场地内每个子项建筑正负零不统一的情况，结合Revit的共享坐标功能，能够准确反映建筑和场地的关系。

2.2.3 Revit统一建模标准

如果一个项目需要多个设计师协同设计，那么在设计初始就应统一建模标准，而样板文件和定制族是统一建模标准的关键。样板文件主要结合企业标准制定符合二维设计制图规范的注释类族、统一的构件、构件命名规范、视图命名规范等，并提前设置好视图样板、项目浏览器等。正向设计过程中，需要设计门窗、栏杆、装饰构件、幕墙嵌板样式，需要一个设计师或BIM经理设计统一的门窗族，并设置合适参数，供其他人下载使用，并由专人统一管理族库。

3 项目应用案例

3.1 2024年成都世园会综合服务馆项目

成都世园会综合服务官项目位于成都市东部新区，建筑面积约5 000 m²，体量造型为非规则形体，平面为椭圆形，立面呈上大下小形，屋顶由倾斜双曲面构成，项目目前进行到扩初设计阶段。方案造型稳定后，使用Rhino+Revit+RIR的正向设计流程，设计过程借助RIR插件创建使Revit与Rhino和Grasshopper关联模型，如图3所示。生成的BIM模型改动Rhino中的外表皮，Revit中墙、柱、板等随之改变，且外表皮可方便关联Revit体量模型，生成幕墙，节省大量改模型和改图的时间。

  

（a）

（b）

（c）

（d）

图3 正向设计流程模型

（a）RIR模型；（b）Revit模型；

（c）Revit平面示意；（d）Revit剖面示意

3.2 秀山县某景区建筑景观设计项目

重庆市秀山县某景区建筑景观的总建筑面积约10万m²，目前已完成施工图设计。项目基于Revit平台从方案阶段到施工图阶段的正向设计如下。

3.2.1 协同设计

通过分析项目特色，每个设计师至少负责一个组团，组团内部的场地具有一定高差，因此决定采用链接文件的协同模式。协同设计由两层链接文件组成，即子项模型链接到组团模型，组团模型链接到总模型，组团模型需要再链接回子项模型，以便设计师查看。第一层链接在设计师的本地电脑完成，第二层链接在公司提供的服务器上完成，链接文件通过共享坐标的方式进行模型定位和数据传输。

3.2.2 场地设计

场地设计的难点在于如何切分场地，根据初步的竖向设计，在CAD平面图中对场地进行切分，并规定切分边界线的高程点，需要相邻组团的设计师保证边界线的高程点统一，边界线以内的竖向设计由设计师分别在组团内部场地完成。通过定制族统一立面设计样式。在方案推敲阶段由2位建筑设计师（包括一位兼BIM工程师的设计师）在Revit中推敲立面样式和设计元素，并定制个性化的族，如定制门窗族、幕墙嵌板族、栏杆族、装饰线条族等，放入项目族库中。

3.2.3 工程量统计、指标统计

在方案设计阶段个性化定制建筑面积明细表、内外墙明细表等统计表格，如总建筑面积明细表可以根据注释标签，筛选查看不同子项或不同楼层的建筑面积。在方案设计阶段利用Autodesk Ecotect进行环境模拟分析，通过日照分析和采光分析帮助决策，确定建筑最佳朝向，分析结果如图4所示。

（a）

（b）

图4 Ecotect建筑环境分析

（a）日照分析；（b）采光分析

3.2.4 效果表现

利用Enscape插件，在Revit软件中实时预览设计效果，同时可将项目总模型导出为exe文件，供设计团队和决策领导/业主方便快捷查看。

3.2.5 出图

利用ReCAD出图插件快速出CAD图纸，可方便快捷导出符合二维图设计习惯的图纸。同时，可利用Revit软件的PDF导出功能导出PDF图纸，以便方案设计阶段导出图纸使用。

4 结束语

从建筑设计行业的BIM正向设计实际应用情况出发，针对建筑专业提出从方案到施工图正向设计的技术路径和应用要点，总结技术路径中所应用到的软件或平台，详细分析项目案例中的BIM正向设计应用要点。二维图纸作为建筑产业链成员之间传递沟通信息的载体已经使用了几百年，其弊端也随着项目复杂性和市场竞争的日益加大变得越来越明显。

BIM正向设计是建筑设计向数字化转型的有利手段，英国、美国等国的BIM技术应用已很成熟，也取得了显著的效益。我国的BIM技术也有较多应用，从施工单位到设计企业、从市政设计到建筑设计等，但离全面正向设计还有很大一段距离，希望该项目经验总结能为相关建筑BIM正向设计提供参考。

摘自《建筑技术》2023年11月，魏晓霞，林南置，陈启光

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