■ 中南建筑设计院股份有限公司 徐芳卉 范华冰 李文滔 肖慕颖
核心看点：随着BIM技术在建筑设计中的不断推广和发展，BIM正向设计和技术逐渐成为现代建筑设计不可或缺的技能和需求，也为工程建设行业提供了可持续发展的技术路径。近年来，国家和地方政府对BIM的政策要求也逐步明晰，强调在中大型项目中推广BIM技术应用，并推动信息化管理。由于新冠疫情的原因，医疗建筑迅速发展，如何将BIM正向设计和BIM技术有效地运用到中大型医疗建筑设计中成为了一个难题。中南建筑设计院股份有限公司（以下简称“中南建筑设计院”）在同济国际康复医学中心项目实践中，对BIM正向设计体系进行了研究和探索。
同济国际康复医学中心项目（图1）位于湖北省武汉市蔡甸区硃山路与川江池四路交汇处。项目定位为全国一流、华中最大的康复医学中心，是湖北省康复治疗体系补短板的重要项目。项目总建筑面积20.3万平方米，地上建筑面积14.27万平方米，地下建筑面积约6.04万平方米，包括康复医疗中心、康复培训中心、120急救指挥调度中心等8个子项（图2）。项目设计创新独特，打破了冰冷刻板的医疗建筑形象，将康复理念融入建筑造型中，为武汉贡献超现代健康城市中心“脊柱”。
图1 同济国际康复医学中心项目效果图
图2 同济国际康复医学中心整合模型图
相比与传统设计，BIM正向设计不仅引发了设计方式的全面变革，同时也带来了一系列重要挑战。在该项目中，设计团队面临多重问题：庞大的项目体量与紧迫的设计周期使得BIM设计效率相对较低；
跨多个专业领域的项目协同，提资流程繁琐，导致设计管理难以精准掌控，缺乏有效的过程管理工具和平台；
医疗项目中，平面布局和机电系统的复杂性，给整个项目的设计和管线综合带来了困难；
BIM正向设计图模校审、打图和出图也面临不少挑战。
为了应对以上挑战，中南建筑设计院基于ISO19650建设院级数字化BIM正向设计体系（图3）。这一体系是公司推动BIM技术发展的关键组成部分。在此次实践过程中，公司领导层的支持和各部门各专业对BIM技术的响应执行至关重要。公司不仅要理解BIM的战略意义，还要确立相应的资源投入、建设完善的技术支持和培训体系，确保BIM技术在公司内得以广泛应用。通过制定公司级的BIM技术标准、构建公共数据环境、开发设计协同管理平台等措施，形成了一个全面的BIM应用体系。这些决策和策略为BIM技术在公司内的应用提供了战略指导和组织保障。
图3 BIM正向设计体系构架图
技术标准的明确
BIM正向设计体系首先明确了项目技术标准，包括模型管理要求、正向出图技术要求、全专业互提资料一张表、模型审查要求、设计流程管理等多个技术指导文件。这些标准化有助于确保项目设计的一致性和高质量。
公共数据环境的构建
为了支持全院BIM应用，建设了公共数据环境（CDE），基于私有云进行了虚拟桌面部署。这个环境统一了生产工具和数据交换，支持全院使用，实现了数据的集中管理和共享，为项目设计提供了便利。
设计协同管理平台的开发
为应对项目设计的协同和管理需求，自主研发了设计协同管理平台。该平台涵盖了多专业协同、三维校审、成果交付和过程质量管控等多个关键环节，成为正向设计的关键性技术（图4）。该平台的应用成果形成了体系文件、项目生产机制、公共数据环境团队建设等一系列可推广、可落地的体系建设成果。设计协同管理平台是BIM正向设计体系中的核心组成，为全面实施正向设计提供了技术支持。
图4 设计协同平台
BIM设计协同管理平台
设计协同管理平台的设计核心以Web端、Revit插件端和Windows应用为基础，并基于PDCA任务引擎，高效完成任务分配和设计工作（图5），提供高度灵活性和便捷性，使设计工作更加顺畅。在这个平台上，设计团队可以实时协同工作，确保高质量完成设计任务。同时，平台也注重数据的整合与流通，确保设计过程中各项任务得到准确追踪和管理。
BIM设计进度管控和设计协同提资环境
在BIM策划阶段，在设计协同管理平台上对项目设计人员、协同方式和项目节点进行了策划。将工作任务与设计模型相关联，在平台内进行模型结构树（MBS）分解，进行设计任务、进度、提资多环节精细化管控（图6）。梳理BIM全过程正向设计工作流，搭建正向设计的三维协同提资环境。设计人员需严格按照各专业提资管控表提资，表内标注了各专业各阶段的提资内容（图7），并对各专业提资时间和内容进行约束。考虑模型版本迭代，设计痕迹可追可控，实打实地督促一模到底的正向设计。
图7 三维设计协同提资环境
同步执行二维和三维校审
创新性研发的校审系统，可在同一平台上同步执行二维图纸和三维模型校审。此平台集成了二维图纸和三维模型的校、审、定三级校审流程，校审意见与模型构件和图纸关联，校审和设计人员可以通过平台发送和接收校审意见。设计人员可在校审平台上快速查找、修改和回复意见，加强正向设计的过程质量管控，保证图模一致性。
正向设计优化
项目在设计阶段对建筑结构、造型、管综和性能分析等方面进行了优化。其主要设计优化有以下三点：一是对康复医疗中心钢结构骨架进行优化。康复医疗中心大中庭钢结构桁架角度不一，通过Rhino和Grasshopper优化结构骨架线，提取骨架线定位反提到Revit和Tekla模型中，进行协同设计验证和设计深化；
二是通过疏散模拟、720云全景展示、人流动线和视线模拟分析对建筑造型、流线和室内外环境进行分析，在满足规范的前提下，创造最舒适的人流动线和简洁明亮的空间体验（图8）；
三是拟定管线基本原则，对项目进行整体管线综合设计，对各子项进行管线和机房深化，以及预埋套管的处理。结合厂家提资，对医疗物流井通道深化设计，验证是否满足使用要求（图9）。
图8 720云全景展示
图9 医疗物流通道深化设计
自主研发各类插件和平台
为提高正向项目设计效率和模型质量，针对项目需求自主研发了一系列插件和平台工具。一是搭建了三维医疗项目族库和构件库，并增加了二维构件库和标注库。集成医疗房间产品，形成医疗设计资源库，方便复用；
二是院内自主研发的BIM出图打图系统，打通了过去BIM出图、打图难的技术壁垒，实现正向设计出图、打图一体化流程；
三是研发了总图管井设计插件。总图地形高低起伏，管线高程变化多，管井设计需贴合地形及管线距离，开发总图辅助工具，自动调整管井高程及深度，提高设计效率。四是自主研发轻量化平台。平台基于LOD400的BIM模型进行管控，通过轻量化引擎的拓展开发，可实现模型的无损轻量化，减少模型体积约80%，避免模型太大，平台加载缓慢的问题。
协同项目管理平台
由中南建筑设计院自主研发的协同项目管理平台，涵盖八大业务管理模块、30多个业务管理流程，通过两端一云实现数据协同（图10）。项目全程进行现场三维协作，辅助施工交底验收。采用数字化图纸模型管控手段，辅助现场解决设计问题和接收设计变更。
图10 BIM项目管理平台
通过同济国际康复医学中心项目实践，验证并完善了企业BIM正向设计体系。中南建筑设计院实现在4个月内从项目策划到出图的全施工图设计流程管控，相比以往节约正向设计时间20%。设计协同平台内汇总各专业提资成果136项，收集过程校审成果338条，相关提资流程60余项。研发的设计协同管理平台及相关软件获得了相关专利2项、软件著作权9项和湖北省土木科学技术奖三等奖1项（图11）。
图11 科技创新成果
面对同济国际康复医学中心这种体量大、功能复杂、设计周期短且专项配合多的医疗类项目，中南建筑设计院经历了一场BIM设计与时间的赛跑。在此次设计中，BIM正向设计体系和设计应用创新点在短时间内让设计落地，确保了设计质量和周期。这次实践也展示了公司对于创新技术的敏锐应用，标志着BIM不仅是创新设计的催化剂，更是公司项目成功实施的关键工具，为公司在设计领域的未来发展奠定了坚实基础。
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