建筑设计工作是环环相扣、步步递进的，其程序一般按照方案设计、初步设计、施工图设计3个阶段进行；对于一些重大项目和复杂项目，一般在初步设计与施工图设计之间，还会开展专项的技术设计，也称为扩大初步设计。每一个阶段都有各自的任务，都应解决本阶段的问题，设计文件也应该具备该阶段应有的深度。合理的设计工作应该是在上阶段已经确定的设计内容框架下，开展本阶段设计，可以有变动，但不会轻易否定上阶段成果或产生较大差别，这一点在建设行政主管部门的项目报建备案政策上也是有所体现的。在BIM技术应用到建筑设计工作中之后，每一个阶段的设计有效性将更加重要。

各阶段软件配置方案需根据各个软件的功能优点以及与后阶段匹配度两个方面考虑。在方案设计阶段多选用一些可以快速生成模型方案、利于方案比选的软件，例如SketchUp、ArchiCAD、Rhino、FormZ。越接近施工图阶段，越看重模型深度，则需要选择支持深度建模的软件，例如Revit、ArchiCAD、CATIA，这些都是BIM建模的核心软件，平面出图可以配合天正建筑（AutoCAD）使用。而对于建模和出图之外的辅助性工作，一般各阶段选择的专业软件都相似，例如移动终端调用模型选用BIMX、BIM360；模型碰撞检测一般采用Navisworks；后期平面视觉效果处理选用Adobe Photoshop；绘制分析图选用Adobe Illustrator等。

建筑可持续（绿建）分析工作需要根据前序建模工作软件进行选择，且各阶段大致相似。例如，若选择Revit建立BIM模型，则绿建分析可选用斯维尔、Green Building Studio、Ecotect、IES、PKPM等；若选用ArchiCAD建立BIM模型，其自身内置了绿建分析功能，不用转换文件就可获得动态的能耗分析。

1.4.1　各阶段BIM应用方案

1）方案设计阶段

建筑方案设计是根据设计任务书而编制的设计文件。该阶段设计工作的主要任务是表达设计意图和创意、提出结构选型和建安初步解决方案、确定投资估算。建筑方案设计一般应包括总平面设计、建筑设计及其他专业的简要构想描述，如结构、给排水、电气、暖通空调等。其设计文件一般包括设计说明书、设计效果图、设计图纸和投资估算四部分，有时还会根据需要制作建筑方案模型或场地沙盘。基于BIM技术，方案设计阶段的工作流程有以下建议（图1.8）。

图1.8　方案设计阶段工作流程

建筑专业方案审核的内容包括用地面积、尺寸、坐标是否符合核发用地界线图，尺寸和标准（退红线、建筑间距、道路宽度、建筑尺寸等），建筑密度、地块容积率、绿地率等指标以及建筑功能是否符合设计任务要求等。根据审核内容确定本阶段模型需要表达的内容为建筑平面功能划分、功能流线设计、防火分区划分、立面造型设计等，不需要过高细度的模型。模型展示场地、建筑外观、层数、高度、内外墙体、面积、建筑空间、主要技术经济指标等内容（见表1.9）。

表1.9　方案设计阶段BIM模型深度要求

具体到建筑构件的深度要求见表1.10。

表1.10　方案设计阶段模型建筑构件深度要求

本阶段建议使用软件方案见表1.11。

表1.11　方案设计阶段BIM技术软件方案建议

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2）初步设计阶段

建筑初步设计的审核内容包括：是否符合相关工程建设强制性标准要求；是否满足国家和地方标准的设计深度要求；是否违背已经审核通过的消防方案设计；是否违背已审定备案的环评报告；是否符合消防、节能、人防等规范要求；技术的可靠性、经济合理性；是否符合人防设置要求；设计依据是否有效、恰当等。根据审核内容，建筑专业初步设计模型的任务是在方案设计模型的基础上进一步深化，提高模型信息的精细程度，内容主要包括主体建筑构件几何尺寸、定位信息，主要设施设备几何尺寸、定位信息，主要建筑细部几何尺寸、定位信息等（表1.12）。

表1.12　初步设计阶段BIM模型内容

具体到建筑构件的深度以及各专项设计要求见表1.13、表1.14。

表1.13　初步设计阶段BIM模型深化要点

表1.14　初步设计阶段BIM模型专项设计深度

参考资料：李云贵，建筑工程设计BIM应用指南，中国建筑工业出版社，2017.5。

基于BIM技术的设计模式则是将施工图设计的部分工作提前到初步设计阶段处理，这加大了该阶段的工作量和工作难度，但保障了项目从设计创意到技术落地。工作内容和方式的改变，导致工作流程和数据流转方面会有明显的变化，带来的是设计质量的明显提升。建议应用BIM技术开展建筑初步设计的工作流程如图1.9所示。

图1.9　初步设计阶段工作流程

工作流程中的专业协同则是指在同一协同平台上进行设计，有效减少各专业间的“错、漏、碰”等问题，提升设计效率和设计质量。进入初步设计阶段，BIM模型中的各专业都需深化到一定程度，专业协同工作量也随之增加。而专业协同审核则可以基于各专业BIM模型进行碰撞检查，通过模型链接或工作集等形式发现设计过程中专业间的冲突以及错漏。模型审核的反馈应包括图纸编号、模型截图、碰撞的专业、碰撞的位置坐标等必要信息。

本阶段建议使用软件方案见表1.15。

表1.15　初步设计阶段BIM技术软件方案建议

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很明显，从方案设计到初步设计，工作内容更加精细化，SketchUp、Adobe Photoshop、Adobe Illustrator等更偏向于视觉效果呈现的软件运用程度就会缩减。

3）施工图设计阶段

施工图设计是建筑设计的最后阶段，其成果具有法律效应。施工图设计阶段的主要任务是着重解决施工中的技术措施、工艺做法、用料等问题，为施工安装、工程预算、设备和配件的安装与制作等提供完整的图纸依据。施工图平面出图的内容主要包括图纸目录、设计总说明、建筑施工图、工程预算。此阶段BIM模型的内容重点是更加具体的几何尺寸，特别是建筑细部构造信息的进一步深化，除深化、补充各项细部尺寸标注以外，相对于初步设计阶段，其他主要深化内容见表1.16。

表1.16　施工图设计阶段BIM模型主要深化内容

而基于BIM技术的建筑施工图模型设计在满足以上需求的同时，还要充分考虑施工阶段对模型信息沿用因素，故部分工作会前移至该阶段完成。例如，主要建筑的装饰深化、主要构造和细部的深化、隐蔽工程与预留孔洞的几何尺寸和定位信息、细化技术经济指标的基础数据等。其工作开展情况如图1.10所示。

图1.10　施工图设计阶段工作流程

本阶段建议使用软件方案见表1.17。

表1.17　施工图设计阶段BIM技术软件方案建议

1.4.2　软件应用方案

由各阶段常用软件方案建议可以看出，目前国内建筑设计常用的BIM应用软件主要有以Revit为核心的应用方案，和以ArchiCAD为核心的应用方案。

1）以Revit为核心的BIM应用方案

以Autodesk Revit为核心的BIM应用方案大致如图1.11所示。

图1.11　以Revit为核心的建筑设计BIM应用方案

根据这样的工作结构，各阶段软件配置建议见表1.18。

表1.18　以Revit为核心的BIM应用软件配置方案

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（1）方案设计建模(www.daowen.com)

SketchUp由于操作简便且直观速成，成为目前设计企业方案阶段建模的主流软件，其建立的建筑设计模型数据可通过转换成SKP、SAT等格式导入Revit使用，如图1.12、图1.13、图1.14所示。

图1.12　茶室设计学生作品SketchUp模型1

图1.13　茶室设计学生作品SketchUp模型2

图1.14　小学教学楼设计学生作品SketchUp模型

（2）初步设计、施工图设计建模

通过Revit软件正向建模，可直接实现方案阶段到施工图阶段的所有模型创建和维护。但Revit建模相对深入而耗时，在设计初期建议使用更加速成的建模软件或降低BIM模型细度。

（3）可视化

Revit内置了Accurender渲染器，本身具有一定的可视化功能，想要更好的可视化效果，可以通过将Revit文件转换为fbx格式，导入3D Max，调节渲染参数后渲染得到，或者生成漫游动画，用Adobe Premiere编辑视频后呈现。在模型渲染过程中可能还会用到Lightscape对三维模型进行精确的光照模拟，或者Artlantis对建筑室内外场景进行渲染。

（4）可持续（绿建）分析

Revit模型可以转换成dwg、gbXML等格式或接口程序与IES、Ecotect、斯维尔等绿建分析软件对接使用。

（5）施工图出图

Revit本身可以直接生成二维图纸完成出图，还可以将文件转化为dwg格式，使用Auto-CAD、天正建筑完善二维图纸之后再出图。

（6）碰撞检测

Revit在建模过程中本身会有一些碰撞提醒，一般工作中会利用NavisWorks的实时漫游、碰撞检查等功能，可以检查各专业之间的冲突问题并协调解决。

2）以ArchiCAD为核心的BIM应用方案

ArchiCAD是一款非常成熟且强大的软件，早在十多年前，国外很多地区就在广泛使用。该软件模型图纸同步生成，几乎可以参与建筑设计全周期的工作。以其为核心的BIM技术建筑设计软件方案如图1.15所示。

图1.15　以ArchiCAD为核心的建筑设计BIM应用方案

根据应用方案，建议软件配置见表1.19。

表1.19　以ArchiCAD为核心的BIM应用软件配置方案

由于ArchiCAD内置了各种功能插件，可用其完成全过程工作，也可根据不同的工作目标和设计阶段，将文件转换成不同格式，与其他BIM软件配合生成成果。

（1）设计建模

ArchiCAD支持从建筑方案设计到施工图设计不同深度模型的创建与维护，其创建的模型视图效果如图1.16所示。在设计初期，SketchUp等设计软件创建的模型文件数据可通过专业插件导入ArchiCAD。

图1.16　Nahr El Bared studio（KULeuven）项目居住建筑及街区分析ArchiCAD模型

（2）可持续（绿建）分析模拟

ArchiCAD内置了能量评估功能，可直接从内部使用动态的计算引擎快速对方案进行能量评估，为设计提供能耗报告反馈，内容包括建筑结构能效、年度能耗、碳足迹及月度能量平衡等信息。另外，PKPM与ArchiCAD共同推出了一款跨专业BIM产品PKPM-ARCHICAD，可以与PKPM绿色建筑软件协同工作。

（3）可视化

ArchiCAD本身可内置多款渲染插件，可视化功能良好，还支持将文件转换成dwg、obj、3ds格式，很多三维模型软件都可以读取，且ArchiCAD输出的3ds文件质量非常高，模型、材质完整。

（4）二维出图

ArchiCAD本身具有类似于AutoCAD般强大的平面绘图功能，针对国内的制图规范和设计标准，可以将文件转换为dwg格式导入AutoCAD、天正建筑中进行完善并完成出图。

图1.17　IOS系统BIMx App获取界面

（5）模型调阅

ArchiCAD模型数据文件可以另存为BIMx文件，利用BIMx实时浏览BIM模型的虚拟漫游功能。BIMx可在浏览时显示建筑、结构、材料及测量，且支持Windows和Mac OS操作系统，以及Android和IOS（图1.17）两类移动终端系统。

（6）碰撞检测

ArchiCAD内置的碰撞检测和可实施性检测功能可使用MEP模块查找模型潜在矛盾，发现潜在错误和设计的薄弱环节，并可高亮显示碰撞构件，这使得设计师不必进行文件格式转换就能完成这部分工作。

1.4.3　BIM成果表达方案

1）模型

建筑方案设计、初步设计和施工图设计3个阶段应该对应有各自合适深度的模型，以满足本阶段的呈现内容，从而达到论证的目的且保证工作的有效性（图1.18）。BIM模型的三维模型数据种类全面、立体，可以直接利用参数变化用模型动态展现设计效果。另外，利用模型还可以生成透视图、轴测图、各种剖视图等（图1.19），根据内容目的的不同，三维模型可以最大限度地满足各种分析图的可视化呈现。

图1.18　某学生活动中心施工图设计阶段模型

图1.19　由模型直接呈现透视图、轴测图和剖切图

2）效果图

效果图是建筑设计最传统的可视化呈现方式。BIM技术由于模型更加丰富，材料参数更加具体，从BIM模型导出渲染的效果图，可以有效避免失真或过度美化，最大程度还原建筑设计方案（图1.20）。

图1.20　从模型直接渲染得到效果图

3）漫游动画

多数BIM设计软件都可以生成漫游动画，或者将BIM导入专业的动画可视化软件中制作高度逼真的漫游动画。结合BIM技术模型和虚拟现实技术，对设计方案进行虚拟现实展示，可用于空间设计评估（图1.21）。一般情况下，BIM设计软件本身制作动画的效果，在镜头移动和转换、光环境计算等方面并不是很理想，想要得到更好的漫游动画效果，需要使用Lumion这种镜头转换和光环境渲染效果更好的软件。但在这个过程中，模型中很多原有的材质属性可能会丢失，需要在新软件中重新设置。

图1.21　某小学设计VR漫游视图

4）二维图纸

现阶段BIM模型生成的二维建筑设计图，特别是施工图，不能完全符合建筑工程制图标准，这也正是BIM技术在建筑设计应用中的主要弱点。BIM模型生成二维图形的重点应该放在二维绘制难度较大的立面图、剖面图、屋顶平面图等方面，依靠模型本身的准确性表达二维投影图，凸显BIM技术的优势。

5）参数分析

BIM模型可导入多种功能分析软件，用于日照分析、光环境分析、通风分析、声环境分析、热环境分析、能耗分析等各项建筑物理性能分析，确保模型源数据统一，避免数据冲突，且均可以报告形式交付。