随着BIM技術在建築設計中的不斷推廣和發展，BIM正向設計和技術逐漸成為現代建築設計不可或缺的技能和需求，也為工程建設行業提供了可持續發展的技術路徑。近年來，國家和地方政府對BIM的政策要求也逐漸明晰，強調在中大型項目中推廣BIM技術應用，并推動資訊化管理。由于新冠疫情的原因，醫療建築迅速發展，如何将BIM正向設計和BIM技術有效地運用到中大型醫療建築設計中成為了一個難題。中南建築設計院股份有限公司（以下簡稱“中南建築設計院”）在同濟國際康複醫學中心項目實踐中，對BIM正向設計體系進行了研究和探索。
項目概況
圖1 同濟國際康複醫學中心項目效果圖
同濟國際康複醫學中心項目（圖1）位于湖北省武漢市蔡甸區硃山路與川江池四路交彙處。項目定位為全國一流、華中最大的康複醫學中心，是湖北省康複治療體系補短闆的重要項目。項目總建築面積20.3萬平方米，地上建築面積14.27萬平方米，地下建築面積約6.04萬平方米，包括康複醫療中心、康複教育訓練中心、120急救指揮排程中心等8個子項（圖2）。項目設計創新獨特，打破了冰冷刻闆的醫療建築形象，将康複理念融入建築造型中，為武漢貢獻超現代健康城市中心“脊柱”。
圖2 同濟國際康複醫學中心整合模型圖
BIM正向設計重難點
相比于傳統設計，BIM正向設計不僅引發了設計方式的全面變革，同時也帶來了一系列重要挑戰。在該項目中，設計團隊面臨多重問題：龐大的項目體量與緊迫的設計周期使得BIM設計效率相對較低；跨多個專業領域的項目協同，提資流程繁瑣，導緻設計管理難以精準掌控，缺乏有效的過程管理工具和平台；醫療項目中，平面布局和機電系統的複雜性，給整個項目的設計和管線綜合帶來了困難；BIM正向設計圖模校審、打圖和出圖也面臨不少挑戰。
BIM正向設計體系研究
為了應對以上挑戰，中南建築設計院基于ISO19650建設院級數字化BIM正向設計體系（圖3）。這一體系是公司推動BIM技術發展的關鍵組成部分。在此次實踐過程中，公司上司層的支援和各部門各專業對BIM技術的響應執行至關重要。公司不僅要了解BIM的戰略意義，還要确立相應的資源投入、建設完善的技術支援和教育訓練體系，確定BIM技術在公司内得以廣泛應用。通過制定公司級的BIM技術标準、建構公共資料環境、開發設計協同管理平台等措施，形成了一個全面的BIM應用體系。這些決策和政策為BIM技術在公司内的應用提供了戰略指導群組織保障。
圖3 BIM正向設計體系構架圖
技術标準的明确
BIM正向設計體系首先明确了項目技術标準，包括模型管理要求、正向出圖技術要求、全專業互提資料一張表、模型審查要求、設計流程管理等多個技術指導檔案。這些标準化有助于確定項目設計的一緻性和高品質。
公共資料環境的建構
為了支援全院BIM應用，建設了公共資料環境（CDE），基于私有雲進行了虛拟桌面部署。這個環境統一了生産工具和資料交換，支援全院使用，實作了資料的集中管理和共享，為項目設計提供了便利。
設計協同管理平台的開發
為應對項目設計的協同和管理需求，自主研發了設計協同管理平台。該平台涵蓋了多專業協同、三維校審、成果傳遞和過程品質管控等多個關鍵環節，成為正向設計的關鍵性技術（圖4）。該平台的應用成果形成了體系檔案、項目生産機制、公共資料環境團隊建設等一系列可推廣、可落地的體系建設成果。設計協同管理平台是BIM正向設計體系中的核心組成，為全面實施正向設計提供了技術支援。
圖4 設計協同平台
BIM正向設計實施
BIM設計協同管理平台
設計協同管理平台的設計核心以Web端、Revit插件端和Windows應用為基礎，并基于PDCA任務引擎，高效完成任務配置設定和設計工作（圖5），提供高度靈活性和便捷性，使設計工作更加順暢。在這個平台上，設計團隊可以實時協同工作，確定高品質完成設計任務。同時，平台也注重資料的整合與流通，確定設計過程中各項任務得到準确追蹤和管理。
圖5 BIM協同設計平台
BIM設計進度管控和設計協同提資環境
在BIM策劃階段，在設計協同管理平台上對項目設計人員、協同方式和項目節點進行了策劃。将工作任務與設計模型相關聯，在平台内進行模型結構樹（MBS）分解，進行設計任務、進度、提資多環節精細化管控（圖6）。梳理BIM全過程正向設計工作流，搭建正向設計的三維協同提資環境。設計人員需嚴格按照各專業提資管控表提資，表内标注了各專業各階段的提資内容（圖7），并對各專業提資時間和内容進行限制。考慮模型版本疊代，設計痕迹可追可控，實打實地督促一模到底的正向設計。
圖6 設計進度管理
圖7 三維設計協同提資環境
同步執行二維和三維校審
創新性研發的校審系統，可在同一平台上同步執行二維圖紙和三維模型校審。此平台內建了二維圖紙和三維模型的校、審、定三級校審流程，校審意見與模型構件和圖紙關聯，校審和設計人員可以通過平台發送和接收校審意見。設計人員可在校審平台上快速查找、修改和回複意見，加強正向設計的過程品質管控，保證圖模一緻性。
正向設計優化
項目在設計階段對建築結構、造型、管綜和性能分析等方面進行了優化。其主要設計優化有以下三點：一是對康複醫療中心鋼結構骨架進行優化。康複醫療中心大中庭鋼結構桁架角度不一，通過Rhino和Grasshopper優化結構骨架線，提取骨架線定位反提到Revit和Tekla模型中，進行協同設計驗證和設計深化；二是通過疏散模拟、720雲全景展示、人流動線和視線模拟分析對建築造型、流線和室内外環境進行分析，在滿足規範的前提下，創造最舒适的人流動線和簡潔明亮的空間體驗（圖8）；三是拟定管線基本原則，對項目進行整體管線綜合設計，對各子項進行管線和機房深化，以及預埋套管的處理。結合廠家提資，對醫療物流井通道深化設計，驗證是否滿足使用要求（圖9）。
圖8 720雲全景展示
圖9 醫療物流通道深化設計
自主研發各類插件和平台
為提高正向項目設計效率和模型品質，針對項目需求自主研發了一系列插件和平台工具。一是搭建了三維醫療項目族庫和構件庫，并增加了二維構件庫和标注庫。內建醫療房間産品，形成醫療設計資源庫，友善複用；二是院内自主研發的BIM出圖打圖系統，打通了過去BIM出圖、打圖難的技術壁壘，實作正向設計出圖、打圖一體化流程；三是研發了總圖管井設計插件。總圖地形高低起伏，管線高程變化多，管井設計需貼合地形及管線距離，開發總圖輔助工具，自動調整管井高程及深度，提高設計效率。四是自主研發輕量化平台。平台基于LOD400的BIM模型進行管控，通過輕量化引擎的拓展開發，可實作模型的無損輕量化，減少模型體積約80%，避免模型太大，平台加載緩慢的問題。
協同項目管理平台
由中南建築設計院自主研發的協同項目管理平台，涵蓋八大業務管理子產品、30多個業務管理流程，通過兩端一雲實作資料協同（圖10）。項目全程進行現場三維協作，輔助施工交底驗收。采用數字化圖紙模型管控手段，輔助現場解決設計問題和接收設計變更。
圖10 BIM項目管理平台
BIM正向設計研究成果
通過同濟國際康複醫學中心項目實踐，驗證并完善了企業BIM正向設計體系。中南建築設計院實作在4個月内從項目策劃到出圖的全施工圖設計流程管控，相比以往節約正向設計時間20%。設計協同平台内彙總各專業提資成果136項，收集過程校審成果338條，相關提資流程60餘項。研發的設計協同管理平台及相關軟體獲得了相關專利2項、軟體著作權9項和湖北省土木科學技術獎三等獎1項（圖11）。
圖11 科技創新成果
結語
面對同濟國際康複醫學中心這種體量大、功能複雜、設計周期短且專項配合多的醫療類項目，中南建築設計院經曆了一場BIM設計與時間的賽跑。在此次設計中，BIM正向設計體系和設計應用創新點在短時間内讓設計落地，確定了設計品質和周期。這次實踐也展示了公司對于創新技術的敏銳應用，标志着BIM不僅是創新設計的催化劑，更是公司項目成功實施的關鍵工具，為公司在設計領域的未來發展奠定了堅實基礎。
來源：中國勘察設計雜志
作者：中南建築設計院股份有限公司 徐芳卉 範華冰 李文滔 肖慕穎