基于传统DBB模式的中国住宅设计阶段BIM应用价值系统的构建外文翻译资料

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附录C 译文

基于传统DBB模式的中国住宅设计阶段BIM应用价值系统的构建

摘 要

根据中国住房和城乡建设部发布的统计数据，2015年，中国房地产企业完成建筑面积733.693亿平方米，其中住宅建筑面积占69.53％。在中国，建筑信息模型（BIM）技术近年来逐渐发展起来。尽管BIM在商业建筑，旅游建筑，文化和教育建筑以及其他公共建筑中得到了成功的应用，但BIM在住宅建筑中的应用并未获得广泛认可，仅限于住宅建筑的地下车库。该项目旨在研究BIM在常用的DBB（设计-投标-建造）模式下在住宅建筑设计阶段的应用。通过多个项目的调查和参与，本文构建了基于DBB模式的BIM应用价值系统，包括具体的实现方案和交付形式。该系统涵盖方案设计，初步设计，施工图设计和详细设计的各个阶段，涉及的专业领域包括总图，市政设施，景观，建筑，结构，MEP（机械，电气和管道工程）和精致装饰。

关键字：BIM； 住宅建筑设计； 应用价值系统； DBB模式

1.说明

通过统计数据，2015年中国房地产企业完成建筑面积7335693万平方米，其中住宅建筑面积占69.53％。随着社会经济的不断发展，人民生活水平也不断提高。 住宅建筑被开发为更加舒适，紧凑，智能，环保和有吸引力。这要求住宅建筑的设计更加复杂，而设计师必须处理更复杂的信息。近年来对中国BIM实施情况的分析表明，BIM的应用仍主要集中在商业建筑，旅游建筑，文化教育建筑和其他公共建筑上。实施要点主要是3D表示，碰撞检测，复杂的关节构造方向。干预通常在施工图设计之后进行。在住宅建筑中使用BIM时，实际效果主要限于住宅建筑地下车库的碰撞检测和优化。BIM在建筑物的设计中并未发挥真正的作用。 而且各个阶段之间的信息传输是无效的。在中国，大多数住宅建筑项目都基于传统的DBB模式。在这种模式下，所有者与设计公司签订专业服务合同。施工图设计完成后，业主通过招标选择合适的施工公司。在DBB模式下，设计公司和建筑公司完全独立地工作，这使得设计的可构造性较差，并且项目阶段之间的信息传递效率低下。尽管近年来，基于BIM技术的项目管理模式向集成模式（例如EPC（工程采购建设）模式或IPD（集成项目交付）模式）发展的趋势，但中国的建设项目仍大部分以DBB模式运行可以很容易地符合中国的政策法规。

因此，研究如何在传统的DBB模式下如何在住宅建筑设计中有效地使用BIM。通过调查和参与多个住宅建筑项目，本文提出了住宅建筑设计阶段的实施要点，并提出了交付系统，以构建应用价值体系。我们选择的住宅项目占地大，高低差或地形复杂。建筑形式包括别墅，多层和高层住宅建筑。BIM可以在复杂的住宅项目中发挥更大的优势，实施点对其他住宅项目也具有重要意义。应用价值系统涵盖方案设计，初步设计，施工图设计和详细设计的各个阶段，涉及的专业领域包括总图，市政设施，景观，建筑，结构，MEP（机械，电气和管道工程）和精致装饰，这将为住宅建筑项目实施BIM技术提供指导。

2. BIM在住宅建筑项目方案设计阶段的应用价值

设计过程通常包括总体布局，景观，建筑，结构，MEP（机械，电气和管道工程），精致装饰和投资估算等领域。在方案设计阶段，先进行总体规划和建筑设计专业，然后由其他专业提供设计说明，以说明其设计要求。总体布局和高程信息已在单个建筑物的设计之前初步确定，其中包含功能分区，交通流控制，建筑物的位置和层以及其他基本信息。然后进行单个建筑物的单元设计，并与所有者确认设计方案。

住宅项目总体布局设计应充分利用地形特征，合理规划道路，工地和建筑物的高程，并从经济角度考虑。可以在方案设计阶段的早期使用Autodesk Civil3D软件来模拟原始地形。Civil3D通过计算可以将原始的地质数据转化为地表，在土方计划中具有优势，使设计经济合理。对于大面积，高差较大或地形复杂的项目，使用Civil3D或其他有效的BIM软件构建场地模型可以准确控制坡度，避免集水区并确保有效排水。场地模型应包含市政管网，道路以及建筑物和构筑物的位置。 该模型可以发布到Google Earth地图服务网站，该网站可以使设计人员和所有者更好地了解真实环境中的项目。此外，该模型可以导出到Autodesk Ecotect的软件中，以模拟阳光阴影，热环境，风环境和遮挡问题，为选择场地计划提供科学依据。

中国方案设计阶段的建筑设计的主要工作是进行单元设计，其中要确定单元的空间分布和功能，使方案设计成为住宅项目中非常重要的阶段。这个阶段的BIM实现是通过基本的建模软件来建立单元模型。单元模型可用于可视化和全面地观察单元空间，也可与体验该空间的评论软件结合并优化单元设计。

基于单元模型的单元设计优化包含3D家具的位置，以模拟和检查功能空间，检查视觉问题，例如浴室的隐蔽性和卧室的私密性。基本建模软件Revit可以通过设计变更实时报告空间区域，窗/墙比率和其他基本指标，以帮助控制设计过程。可以将单元模型导出到Ecotect软件，以分析单元的能耗，例如室内通风和深层房间的照明。如果将住宅项目安排为进行精致的装饰交付，则室内设计师应参与方案设计阶段，以帮助控制上述设计问题。

在方案设计阶段，结构设计人员和MEP设计人员通常会通过设计说明提出他们的设计要求。当难以说明时，设计人员可以通过草图或基于BIM模型提出建议。方案设计阶段的建筑设计应符合结构设计师和MEP设计者的基本要求。MEP设计人员可以通过BIM模型检查基本问题，例如浴室是否位于卧室，客厅或厨房的正上方，厨房的位置和通风情况，例如 如果条件允许，结构设计者应提供结构模型，其中应包含主要柱子和梁的位置。 结构模型和单元模型的关联可以检查立柱的位置是否影响功能空间以及是否应在特定位置打开横梁。方案设计阶段的交付量如表1所示：

表1.方案设计阶段的交付量。

3. BIM在住宅建筑项目初步设计阶段的应用价值

在初步设计阶段，所有专业人员都参与其中。总体布局设计着重于阐明现有站点信息。景观设计师根据总体布局设计安排绿地。建筑师优化单元平面图并设计建筑物的高程。结构工程师根据平面图进行框架设计。室内设计师与建筑和结构设计合作以完成精致的装饰方案。MEP设计人员将设备和主要管道与建筑，结构和室内布局信息相关联。BIM在初步设计阶段的应用基于所有专业的BIM模型。 BIM模型包括更详细的场地模型，景观模型，单元模型，单个建筑物模型，结构模型，MEP模型（机械，电气，管道模型）和精致的装饰模型。所有设计专业都参与初步设计阶段。使用BIM的优点是它可以增强信息共享和专业人员之间的有效沟通。在这种情况下，在设计之前将避免一些不必要的设计错误。

该阶段的场地设计是详细设计方案设计阶段的场地模型，包括详细说明住宅区和地下车库的入口，安排交通流量，灭火平台，消防车路线和紧急疏散路线。通过在虚拟地形中漫游和漫游，BIM模型可用于可视化崎岖的地形并获取高度差，从而有效地设计挡土墙和景观布局。BIM模型还使设计人员能够从多角度获得连续的视觉效果，以优化场地设计，例如入口坡度和其他重要细节。

初步设计阶段的建筑设计是详细绘制单元模型并设计建筑物的立面图。 在中国，用于住宅项目外墙设计的传统软件是Sketch Up。Sketch Up只是没有物理属性的3D绘图软件，尽管它具有快速，轻量级模型构建的优势以及立面更改的灵活性。在BIM应用系统中，可以在REVIT中设计建筑物的外墙，但是该工具反映出建模和修改的效率低下。解决方案是将Sketch Up模型导入Revit并提供元素组件属性。这样可以确保快速的外墙设计和信息集成。将立面设计模型与单元模型结合起来以构建单个建筑模型。此外，单个建筑模型应包含初步设计阶段的精致装饰设计。这些模型可用于检查内部功能并虚拟体验精致的装饰，并通过漫游来分析入口的视觉效果。此外，该模型可以帮助分析外部结构对内部空间的屏蔽效果，尤其是在别墅具有复杂外部结构的情况下。

至于初步设计阶段的结构设计，常用的软件PKPM已能够集成到BIM模型中并实现数据传输。该物理结构分析软件可以从BIM模型中读取数据以进行计算，并且可以将结果导入回BIM模型中以完成结构模型。将结构模型与建筑模型相结合，以检查柱子和横梁对居住空间的影响，例如是否应将横梁向上倾斜以及是否可以接受其对上层地板的影响，墙壁突出的横梁是否会影响吸引力以及居住区功能。另一个重要的检查是剪力墙设计的合理性。设计者应考虑剪力墙是否会影响家具的布置并代替可改变的面积，以及剪力墙的尺寸是否可以减小以优化布置。还有一些方面，例如结构中的下降板是否在建筑模型中协调。

在初步设计阶段，设施设计人员应根据建筑，结构模型和精细的装饰方案确定设备和管道的布局，以构建包括机械，电气和管道模型的设施模型。通过将设施模型与其他专业模型相结合，设施设计者应与其他专业人员协调设备的位置和特殊区域的管线图。例如，大厅的管道布局与墙壁或屋顶的距离不应太远，以免影响大厅的功能；确保管线布置不会影响下降板，跨层排水区以及上下卫生间错位的居住空间；优化潜水器的布局；配电箱和弱电箱的分配应确保吸引力和便利性；插头和开关需要适合精致的装饰等。对于具有地下车库的住宅，应建立建筑，结构和MEP模型。模型的坐标可以进行碰撞检测，以避免设计错误并帮助控制车库高度。初步设计阶段的交付量如表2所示。

4. BIM在住宅建设项目施工设计阶段的应用价值

与示意图设计相比，施工设计需要更多的信息和各个专业的附加值，以便向施工团队提供可靠的设计计划。根据DBB的合同，建筑设计的重要性更加重要。由于施工设计图被认为是招投标中的佼佼者，因此施工团队和设计团队是分开的，没有太多的信息交流。在这种情况下，应将更多注意力放在项目的可建设性和设计信息上。在DBB项目中使用BIM可以改善设计专业（包括建筑师，结构工程师，MEP工程师）之间的项目协作；提供招标的估计数量和项目成本。客户应标准化BIM交付内容，以更好地实现BIM的价值。 BIM在施工设计阶段的应用要点如下。

表2.初步设计阶段的交付。

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