建筑物的物件参数式建模

当代的BIM建筑设计工具包括Autodesk Revit Architecture和Structure、Bently Architecture及其相关的产品、Graphisoft ArchiCAD、Gehry Technology的Digital Project、Nematschek Vevtorworks，及制作水准级别的BIM设计应用程式，如Tekla Structures、SDS/2和Structureworks。这些工具全都源自于起先为机械设计，而开发及定义的以物件为基础的参数式建模能力。PTC公司（Parametric Technologies Corporation）应该特别被提到，PTC在1980年代致力于形状个体（instance）的定义及在组装（assembly）及个别物件层次上所定义和控制的属性。此形体可能是2D或3D。

在参数化设计中，设计师并不会先设计如特定的墙或门这样的个体（instance）建筑元件，反之设计师会先定义元件类别（element class）及群组（family），这些元件类别及群组包含一些固定和参数化几何的混合物，并定义一组用来控制参数的关系和规则，藉此参数生成元件个体。模型群组的形状将根据其环境而定。物件和他们的样貌可以利用距离、角度和规则（如连结于、平行于，偏移自）的关系来定义，这些关系允许每个元件类别的个体，依据自身的参数设定和相关物件的内容状况而异（例如墙是一个可被聚为连结的元素）。另外，规则可被定义为该设计所必须满足的需求，例如墙或混凝土须包覆钢筋的最小厚度，允许设计师修改，同时检查规则，并且更新细部，使设计元素符合规则，并在不能满足规则时，警告使用者。以物件参数式建模，支援这两种解决办法。

在传统的3D CAD中，一个元件的每个几何面必须由使用者手动编辑，但在参数式建模中，形状和组成几何会在周围环境改变时，或使用者的高阶控制下，自动调整，也就是它会根据用来定义自己的规则，来编辑自己。以墙类别为例，其形状属性和关系如下图所示，箭头表示与比邻物件的关系，图中定义一个墙群组和类别，因为此类别有能力在不同位置和不同参数生产许多这个类别的个体。墙群组可能会因为可支援的几何、其内部的成分结构，及此墙如何连结到其他建筑物的部分，而大不相同。这会由墙类设计师依如何设置墙的参数、分配参数、与此墙相关的物件个体来决定。一些BIM设计应用程式含括不同的墙类别，以应付更多的这种区别（不要试图将一种类型的墙转换为另一种，因为它是无法被完成的）。

图2为墙物件群组的概念结构，具有与边界面相关联的不同边缘。

对大多数的墙来说，墙的厚度是完全由两个以墙身控制线，根据名义上的厚度或施工类型的偏移量来定义。偏移量源自于的一个排序好的图层序列，此序列依序显示核心、隔热、覆盖、室内装饰材料和其它墙物件的重要属性。有些系统支援斜墙，在剖面上提供一个垂直侧面。墙的立面形状（通常）取决于一个或多个楼板平面；其顶面可以是有明确的高度，或是和一组特定的相邻平面相关的（如上图所示）。墙体两端取决于墙的相交，有固定的端点（独立式）或与其他墙柱由关联。如果有墙的面层超出了楼板高程是为了利用墙的表面处理来覆盖地基的话，就需要特别操作。墙上的控制线（如上图沿着底部所示）有起点及终点，所以墙本身也有，墙与所有比邻的物件个体及多个它分隔的空间有关系。

墙施工如螺栓配置，可以分配给墙中的一个或多个墙的面层（多个面层是指提供吸音或隔热层）。门窗开口都有放置点，其放置点由延墙从其窗的一侧端点，或到开口中心点的长度来定义。建造和开口都位于墙的坐标系统，因此它们会以一个单元体来移动。一道墙会因平面配置更改而以移动、增长，或收缩的方式来调整其两端，门窗也会跟着移动和更新。任何时候一个或多个界定墙的曲面有所变化时，墙会自动更新并保留其原本配置的意图。当墙身长度更改时，工程中应该会自动更新，但也许不会。

墙壁是无处不在又复杂的，参数化墙定义的完善，必须解决一系列特殊状况，其中可能包括：

·门、窗位置必须不互相重叠，或超出墙边界，或在阻挡开口的三方墙面交汇处。通常如果出现这些状况，会显示警告。

·墙控制线可以是直线或曲线，允许墙在平面上有各种形状。

·一道墙可能与地板、天花板、其他墙壁、楼梯、坡道、柱、梁和其它建筑元素相交，上述任何一个都是由多个曲面组成，导致更复杂的墙壁形状。

·由混合类型施工组成的墙面，其装饰材料也许会在墙分段内异动。

如同上述状况所列，即使是一道普通的墙面，也必须妥善定义。参数式建筑元素类别为了定义及属性的延伸集，有超过100种的低阶规则是很常见的。这些状况显示，为何建筑或建筑物设计是BIM物件类别建模者们之间合作的产物。建模者们定义了BIM元素行为的系统与建筑及建筑物使用者；他们在产品建筑语意（building semantics）规范下产生设计。它还解释了为什么使用者可能会遇到不寻常墙配置所带来的问题，因为这些并不含在内建的规则中。例如下图所示，高侧窗墙和置放于此的一排窗的墙面被削减的墙不是在同一基本平面上。BIM建模工具对处理这种组合状况有困难。

图3为天花上具一道有天窗的墙和多数的墙相比需要不同的参数建模需求。

下图呈现了剧场方案设计的一序列编辑操作，设计师明确的定义墙的边界关系，包括端墙对接及地板连接，以便利日后简易编辑。如果设定得宜，如下图2-9a到9g之修改会是简单的，快速编辑和更新也可行。请注意，这些参数式建模所能提供的能力，远超出那些以往以CSG为主的CAD系统，它们支援配置的自动更新，并保存设计师制定的关系，这些工具可以是非常有效的。

图4：一个参数式建模的案例：剧院一开始设计由（a）升高的后侧大厅、有倾斜坡度的楼地板，与前面提高的舞台；（b）再加置墙和屋顶围绕；（c）添加有角度的侧墙，但不是自然的连接到斜坡的楼地板；（d）讲这些墙与斜坡楼板对齐；（e）对齐斜墙与大厅楼地板的规则；（f）空间的面积可用于迅速估计座位数；（g）增加大厅深度以提供更多的空间，会自动的更改地板的坡度和边墙底部；（h）检讨空间面积，安排座位。