文/ 马骋 吴宇奇

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1. BIM软件平台概述

BIM（Building Information Model）是未来土木建筑领域设计的大趋势，上海市2017年以后的大型工程项目必须采用BIM投标设计，即基本的BIM技能已经成为上海设计行业的基本功。BIM是建筑信息模型技术的总称，具体的设计业务需要借助各行业相关的设计软件平台，常用的软件平台有：

• Autodesk系列：
  • Revit，建筑综合建模，涵盖建筑、结构、设备专业
  • Navisworks，施工管理功能，如漫游、施工模拟
• Tekla，钢结构设计，经常应用于钢结构工程
• 联达/鲁班，国产软件，主要用于工程量统计和进度管理

综合而言，Revit是当前应用范围最广的BIM设计软件，既可以协调多专业的设计综合，又能轻松导出CAD图纸供细化设计。由中国图学会举办的全国BIM等级考试即采用Revit平台。

对于BIM技术的初学者而言，不论未来专业设计采用何种软件，Revit都是最佳的入门学习平台。学习Revit的意义在于：

• 掌握基本的BIM概念：三维设计方法、构件和族的概念、信息属性设置查询；
• 涵盖主要工程专业：建筑、结构、设备、景观等等，方便各专业协同工作；
• 与Autodesk平台的其他软件无缝对接，如AutoCAD、navisworks、Civil 3D、Robot；
• 二次开发功能强大，原生功能无法满足的需求，可以通过二次开发实现，具有大量的二次开发资料和案例可供借鉴；

简而言之：BIM入门，从Revit开始。

2. BIM等级考试与设计院需求

BIM技术量大面广，从什么地方开始学习呢？BIM等级考试提供了非常清晰的学习纲要。

BIM等级考试的级别设置如下：

• 一级，初级应用水平，掌握基本的建筑建模概念、方法、技术；
• 二级，高级建模水平，按照各个专业的需求完成建模任务
  • 建筑
  • 结构
  • 设备（市政、暖通）

设计院的实际需求根据不同具体的业务而不同，但基本的BIM概念和建模方法是通用的基础。换句话说，设计院的工作不要求每个人考下BIM等级证书，但应当掌握BIM等级考试要求的技术点。

每个等级的BIM考试各有5道建模题目，这些题目凝练了BIM设计的核心方法和技术，从实用的角度出发，按照等级考试的要求，参照相关学习资料，即可基本掌握相应等级的BIM建模技术要领。

通过考试并不困难，难的是需要把考试的题目变成自己的能力，在今后解决其他问题时，能够融会贯通，得到合适的解决方法，而不是针对不同类型的题目有不同的解决方法，只会做题，不会运用。

3. BIM一级的技能要求

BIM一级考试的重点在于考察相关基本技能的使用以及建筑模型的建立，不涉及结构、设备等方面较为复杂的操作。

BIM一级考试的主要要点有：

• 标高轴网设置
  标高轴网确定模型的基本定位信息，是其他建模元素的基础。
• 类型属性的编辑
  BIM模型中，每个元素都有自己的属性列表，三维几何模型集成信息属性后变成高维度的信息模型。高维信息模型向特定维度的投射即可获得相应的业务成果，如模型向各个楼层平面的投影，即成为平面图纸；向算量统计的投影，即为工程量统计表。
• 结构部件建模：墙体、屋顶、楼梯等
  建筑结构的基本模块，如墙、梁、柱、楼梯、无屋顶，均有标准化的内置模型，内置模型都是参数化的，修改参数即可构建常见的设计构造。这体现了BIM技术又一个思想：模块化。
  简而言之，BIM设计中，楼房不是一笔一划画出来的，而是一个个单元拼装起来的。
• 体量建模
  不需要考虑其他信息的纯几何建模采用体量方式创建，这一功能理解为三维几何建模即可。复杂的集合构造可以通过较为简单的几何体的变换组合得到。这一功能非常适用于效果图设计。
• 族（构建集）
  Revit提供了常用的建筑结构模块，如果我们遇到了不常用的设施和构件怎么设计呢？族即为解决这一问题的法宝。族，从字面意思出发，即可想到这是一类事物的抽象：用一个通用的参数化模块表达一类设计元素。
  具体而言，一幢大楼需要安装100种长宽高各异，但基本样式类似的门窗，如何设计表达呢？可行的做法当然不是分别画100种门窗，而是定义一个门窗族，只需调整长宽高的参数即可生成各类门窗。族可以看做CAD中块的延伸和扩展，青出于蓝而胜于蓝。

这些要点体现了BIM建模的核心概念方法，从CAD设计到BIM设计的升华：

• 信息高维化
• 设计模块化
• 构件参数化

4. 关键技术要点示例

下面从BIM考试的具体题目说一说这些思想和概念在设计中如何实现的。

4.1 标高轴网建模

标高轴网是建模的基础，不论建立怎样的模型，第一步总要设置合理的标高轴网。基本的标高轴网即为经纬网格。

遇到较为复杂的设计问题，需要布置异形网格，此时需要用到各类修改编辑工具。这些工具的用法是几何建模的关键技巧。

4.2 结构部件建模

这一部分的题目主要在于考察建筑模型中一部分的构件建模，如屋顶、墙体、楼梯等。部件建模主要是内置模型的应用问题，需要对各类型部件的属性和设置熟练掌握，一般来说是在建筑下拉菜单中的某一项来进行设置。要点有：

• 形状、位置设置，例如楼梯的样式不同，基本尺寸不同，摆放位置不同，；
• 材质属性；
• 附属部件设置（栏杆、幕墙）。

形状、位置的设置依然是几何建模的概念，材料属性的设置已经超出了传统CAD设计的范畴，体现了高维信息模型的特点：构件包含了材料的信息，进而可以自动化得到算量统计。构件的各类属性设置主要是通过类型参数菜单实现的，如轴网的属性设置：

部件建模的主要案例有：

• 屋顶

  
  

• 楼梯

  
  

• 外墙

  
  

• 楼板

  
  

4.3 体量模型

体量一般针对比较大型的构筑物进行几何建模。体量的设计首先要读懂三视图，在脑海中具象构筑物模型是成功的一大半。体量建模非常适合构筑物效果图设计，如下图的水塔。

在体量的具体建立过程中，考察的通常都是单个简单模型的建立，模型的拼接等综合操作。一般可以将复杂的体量模型简化为几个独立的简单模型来进行建模，之后通过连接等命令进行合成（包括设定空心来进行挖洞）。

掌握体量的建模方法，基本可以完成任何几何体的建模工作。

4.4 族

族，是BIM中非常有特色的一部分功能，族的功能非常强大，可以实现很多我们想要构件形式。族，是BIM中最核心的概念！最核心的概念！最核心的概念！

在具体的业务设计中，我们会遇到很多Revit原生没有提供的模块，此时就需要设计人员根据业务需求定制特定的族。例如桥梁工程中的承台基础是量大面广的业务，大量的承台基础具有相似的形式特征。对于这样的业务，即可定制相应的参数化族，只需修改基本参数即可生成同类实例。

Revit中的族可以存为单独的文件，在需要插入的时候载入相关文件即可。在族的建立过程中，需要选择合适的样板文件，一般的模型建立可以公制常规模型来进行建立，对于特殊的构件类型则需要采用相应的样板文件，例如：

4.5 建筑综合建模

建筑模型的建立是BIM一级考试中占分最大的一题，，涵盖的知识点是最广的，从题目上可以看出该题的一般步骤和所需要的相应技能。

• BIM建模环境设置
• BIM参数化建模
• 创建二维图纸

完整地建立一幢建筑的综合模型不是一件轻松的任务，需要以上所有建模方法的综合。针对BIM技能的掌握，这样的综合示例只需按照视频做出来即可，但完整的实现仍是必要的。

建筑综合建模案例需要掌握的要点有：

• BIM建模环境设置
  实际工作中，可能用处较大，体现了项目信息。
• 参数化建模
  这一部分主要利用Revit内置的构件族进行布置和设计，需要掌握各类构件的参数设置方法。
  通过几何建模和参数的设置（材质、规格、数量、编号），才能形成真正的信息模型。
• 图纸导出
  图纸是设计院最终的交付成果，故BIM模型导出CAD图纸是设计的最终步骤。

BIM的设计出图模式颠覆了CAD设计方法：

• CAD的时代，我们要设计一座建筑结构，首先要画出三个面投影，在脑海中通过想象重构三维实体。
• 在BIM设计中，我们直接设计出三维乃至高维的信息模型，而平面图纸是高维模型的投射。

这样的变革对设计工作意义极大：

• 总体信息模型变更后，二维图随之变化，不必逐个修改；
• 三维几何形体更容易设计、表达；
• 算量统计自动生成，避免手工的劳动和错误；

以一座BIM设计的桥梁方案模型为例：

设计出图流程如：

完成BIM模型后，可以轻松获得各个角度和投影面的图纸：

• 平面视图

  
  

• 东立面

  
  

• 北立面

  
  

• 图框

  
  

从BIM设计的出图方式，可以感受到从CAD到BIM时代，设计的质量和效率将迎来如何的飞跃！

5. 结束语

以上为BIM一级建模技术要点的概述，这些技能不足以解决设计工作的实际问题。重在掌握BIM的核心概念、方法、技术。BIM不只是三维设计，而是工作方式的革新。

掌握BIM一级考试的技术要点，是迈向BIM设计的第一步。欲解决结构工程中的设计建模问题，需要继续学习BIM二级等级考试相关要点，且听下回分解。

相关学习资料

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