應用BIM技術創建參數化預制構件

汪深

一、引言

在國務院和地方政府大力推行裝配式建筑的大背景下，BIM作為貫穿建筑全生命周期的技術，必將成為設計院乃至施工企業等攻克裝配式建筑難題的有力武器。雖然BIM技術在裝配式建筑的設計，制造，施工等過程中的優勢顯而易見，幾乎已經被行業所認同，但是目前各單位在運用BIM技術解決裝配式建筑難題上，還都存在著技術瓶頸，現有的具備相關功能的軟件也都不夠完善。雖然目前在CAD圖紙上進行的預制構件的圖紙深化已經可以基本滿足構件廠生產預制構件的需求，但是工作量巨大，且容易出現錯誤，對于復雜結點鋼筋的排布難以準確把控。若可以用BIM技術將每一個類別的預制構件的尺寸和鋼筋排布參數化建模，通過控制每一種類別鋼筋的參數（例如柱角筋的直徑，插筋的外伸長度，混凝土保護層厚度等）來快速準確地建立預制構件的模型，再將所有建好的預制構件在三維平臺上組裝成整棟建筑，繼而進行鋼筋的碰撞調整，最終將調整好的每一個預制構件自動出圖交付給構件廠。如此可以大大減少裝配式建筑出圖的工作量，并且提高出圖質量。基于以上思路，在本文的研究中，我們使用Dynamo圖形化編程軟件編寫相關程序，在Revit中生成參數化預制構件模型，并且完成拼裝和鋼筋排布。

二、建模手法

Autodesk公司開發的Revit平臺已成為我國建筑體系中使用最廣泛的BIM軟件之一。其本身自帶在構件中繪制鋼筋的功能，但該功能操作上較為繁瑣，且在構件中繪制的鋼筋模型無法參數化，重復利用率低，繪制單個構件尚可，對于整個裝配式建筑的鋼筋繪制工作量浩繁，基本無法完成。另一方面Revit自帶的族創建功能雖然能對鋼筋設置參數，但是由于優化問題，對于預制構件中邏輯關系非常復雜且互相關聯的鋼筋無法完全做到參數化創建。Dynamo是一款與Revit結合非常緊密的圖形化編程軟件，通過在Dynamo中編寫程序可以直接在Revit中生成相應的三維模型，并且可以給生成的模型附加材質，體積等Revit常規參數。其編程語言和邏輯關系簡單明了，對于復雜的建筑外形的創建也十分方便。基于此，本文利用Dynamo創建參數化構件的優勢在Revit中生出由Dynamo程序控制的預制構件，之后在Revit中進行組裝和鋼筋碰撞調整等后續工作。

三、參數化預制構件模型

（一）鋼筋鋼架疊合梁

通過圖1所示的Dynamo編程模塊，在Revit中生成鋼筋桁架疊合梁的預制部分（圖2）。考慮到在實際工程中梁的配筋和疊合層高度都有變化，通過Revit中構件屬性里的參數和Dynamo參數區的各種參數聯動來共同控制模型的配筋及梁尺寸。這樣對于不同尺寸的梁，我們都可以實現參數化控制梁底筋的直徑、數量、排布方式（分多層排布或一層排布），腰筋的數量和位置，箍筋的外伸長度和加密區范圍，混凝土等級等有關預制鋼筋桁架疊合梁模型的所有參數。

（二）鋼筋桁架混凝土疊合板

根據國家建筑標準設計圖集15G366-1中的疊合樓板的規格以及鋼筋排布規則，利用Dynamo編程在Revit中生成了鋼筋桁架疊合板中預制部分的底板模型。同疊合梁一樣，在此模型中，疊合樓板的底板厚度、混凝土等級、外伸鋼筋的長度、鋼筋直徑，桁架高度等都可以用參數來控制，并且分為邊板和中板兩種類型，生成的Revit模型見圖3，圖4。

（三）預制剪力墻

同理運用Dynamo編程在Revit中生成“一”字型預制剪力墻內墻模型，如圖5所示。剪力墻的水平鋼筋和縱向鋼筋的外伸長度都可以參數化控制。在剪力墻靠近底部的位置依照圖集15G265-2設置了灌漿孔，孔的位置及數量可以任意調整。

（四）預制柱

考慮到在裝修中柱的四個側面可能會是不同的材質，在預制柱的模型中對柱的側面附加了建筑面層，每個面的面層厚度和材質可以單獨設置，不需要時也可以將所有的面層都隱藏起來。同樣柱截面內的角筋及邊鋼筋的外伸長度，數量，直徑等都可以分別控制，箍筋的間距及加密區長度也做成參數化，基本可以實現所有類型預制柱的參數化建模。

四、標準層拼裝

對單個預制構件建模的目的就在于可以將構件通過參數在Revit中快速拼裝成完整的建筑模型，在通過Revit原有的碰撞檢查功能在三維中完成鋼筋之間的碰撞檢查和調整，可以減少在傳統在二維圖紙中調整鋼筋的工作量，準確性也得到了極大的提升。本文除了使用以上所述的幾種預制構件外，還使用了Revit族功能創建的陽臺，空調挑板和樓梯模型來共同組裝某工程的一個標準層，并且添加上了疊合樓板的現澆部分，如圖8所示。將現澆部分隱藏后的局部鋼筋排布見圖9。

五、結束語

本文針對某工程實例，運用Dynamo編程與Revit平臺相結合的方式，完成了裝配式項目包含鋼筋的三維建模工作。通過對預制構件中鋼筋的參數控制，可以任意改變每一根鋼筋的位置和大小，從而快速高效地完成現澆節點中鋼筋的碰撞調整工作。和傳統在CAD圖紙中設計現澆節點的方法相比較，充分發揮了BIM技術的優勢，在三維可視化條件下快速高效地完成了裝配式項目在設計中最繁雜的工作。

在后續的研究中，一方面要橫向擴寬可選用的預制構件種類，繼續豐富Revit的參數化預制構件庫，并且更多地加入建筑做法，例如帶保溫層的夾心混凝土外墻板，L型預制剪力墻等構件。另一方面也要縱向加深對裝配式模型的使用，完善自動化出圖和吊裝施工模擬的功能，使得裝配式項目在BIM技術的支撐下真正做到高質量，高效率，低成本，為我國裝配式項目的研發添磚加瓦。