基于Revit族的BIM技術在鋼筋工程中的應用

陳亞軍 劉德才 楊南貴

(中建五局土木工程有限公司，湖南 長沙 410004)

近年來，BIM技術在我國的工程建設當中，無論是設計領域還是施工領域，都得到了空前的發展，得到了越來越多的應用[1，2]。特別是國家住建部剛剛頒布的《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》，要求全面提高建筑業信息化水平，著力增強BIM、大數據、智能化、移動通訊、云計算、物聯網等信息技術集成應用能力，更是將BIM技術的關注熱度推向一個新的高度。如何將BIM技術應用得更廣、更有效，是我們現在亟須思考的問題。鋼筋工程施工是整個建筑工程的重點和難點，主要難點包括識圖難、容錯率低、搭接復雜等。因此，將BIM技術應用到鋼筋工程是非常有意義的。

1 BIM技術應用在鋼筋工程的特點

1.1 傳統二維圖紙的不足之處

傳統的施工配筋圖是將三維空間的問題轉化為二維平面問題進行分析，在三維空間模型轉化為二維平面模型的過程中，必然會有數據的丟失，實際情況中鋼筋的布置情況也不能直觀準確地被表達出來。在根據二維圖紙進行施工作業時，因為不具備直觀性，若不仔細識圖，在施工中很容易發生鋼筋的“錯、漏、碰、缺”等問題，嚴重影響施工進程和施工效率。

1.2 BIM技術應用在鋼筋工程的優勢

基于BIM技術的全面應用，大大提高了建筑業的生產效率，提升建筑工程的集成化程度，使設計、施工到運營整個生命周期的質量和效率顯著提高，給建筑業帶來巨大的效益。對于鋼筋工程的應用，主要有以下優勢：

1)三維可視化功能?；贐IM技術的鋼筋工程模型是通過建立包括各種尺寸、形狀的三維鋼筋模型，通過合理組裝，實現二維平面圖紙向三維空間模型的轉變，具有系統性、易識別性。從而直觀地反映出每一根鋼筋的搭接和安裝效果以及存在的問題，就算是非建筑行業的人員也能清晰的看出鋼筋設計意圖。

2)鋼筋算量功能。鋼筋使用量在建筑成本中占有很重的比例，而人工計算鋼筋量常常會有計算錯誤產生，BIM技術在整個鋼筋工程的應用，可以涵蓋鋼筋預算算量、鋼筋翻樣算量、鋼筋施工算量、優化配筋率等等。利用BIM技術導入完成建立的配筋圖，能精準的計算鋼筋正確的數量，減少了不必要的浪費，同時節省了許多計算的時間。

3)施工模擬功能。這是BIM技術中最顯著的優勢，利用BIM強大的建模、渲染、動畫功能，能夠真實地模擬出各個階段鋼筋工程的施工過程。本質上是以三維靜態模型為基礎，使進度計劃作為時間因素實現建造過程的4D動態模擬，可以貫穿整個施工過程[1,3]。每一根鋼筋如何搭建、安裝都清晰地展現在人們面前，無論是施工方案策劃還是技術交底講解，通過4D動態模擬，都有巨大的意義。

2 BIM技術應用在鋼筋工程的實現方法

事實上，BIM是一種理念，是運用各種BIM類軟件[4]，建立建筑工程各種信息模型，而Revit的推廣，使得BIM理念得到了廣泛的認可。Revit作為當前最熱門的BIM軟件之一，能解決多專業的問題，不僅有建筑、結構、設備，還有協同、遠程協同，帶材質輸入到3DMAX的渲染，云渲染，碰撞分析，綠色建筑分析等功能。Revit是在房建領域使用最多的軟件，有應用于房建的系統模塊，但是沒有專門針對路橋領域的系統模塊。

而對于鋼筋模型的建立，也是需要依附在混凝土模型之中，不能單獨建立，靈活性小，因此需要運用Revit中的“族”功能[5-7]。族在BIM流程中占有重要的地位，按照特性、參數等屬性分類歸檔而成的數據庫，分為系統族和自建族。對于鋼筋模型，由于鋼筋的大小、長度、形狀多變，因此我們需要自己創建鋼筋族模型，對于形狀相似的鋼筋，我們則可以在創建模型時引入參數化功能，調整不同數據，生成不同鋼筋模型。所有部位鋼筋的族全部建立完成之后，即可根據配筋圖紙進行鋼筋的拼接、搭設。在這個過程中，我們需要充分的了解鋼筋的搭接方法，理清各個部位鋼筋的層次關系以及邏輯關系。同時也可以在模型發現圖紙上的錯誤之處，減小施工出錯率，保證施工進度。

當三維模型建立完成時候，將其導入至Naviswork之中，進行4D動態施工模擬的轉化[8]。Naviswork是眾多BIM軟件中的一個，包括“渲染、漫游動畫制作、對象動畫、三維審閱、碰撞檢查、施工模擬”等功能，能夠直接兼容Revit格式并利用Revit建的模型進行各種操作。

3 工程實例

3.1 鋼筋工程BIM模型創建步驟

1)收集鋼筋等相關數據；2)創建Revit鋼筋族構件；3)建立Revit場地模型并導入鋼筋族進行拼裝；4)運用Naviswork完成4D施工模擬制作。

3.2 信息收集

本案例為長沙市漁業路延長線道路工程隧道底板鋼筋的BIM模型建立，隧道主體結構為雙孔箱涵鋼筋混凝土結構，需要收集的數據包括每根鋼筋的尺寸、形狀數據，其中鋼筋構造圖如圖1所示。

3.3 創建Revit鋼筋族構件

通過Revit中的自定義族模塊，細化到每一根鋼筋模型的建立，根據隧道底板鋼筋構造圖的特征可知鋼筋以構造圖中的鋼筋為單位，沿隧道方向布置，所以鋼筋每延米都是相同的，因此建立完單根鋼筋之后，根據鋼筋每延米的數量與間距進行列陣操作。圖2和圖3分別為底板彎起鋼筋和底板鋼筋防裂網片的族構件。為增加鋼筋族構件的靈活性，引入參數，通過調整參數的變化而達到模型尺寸的改變，如圖4所示。

3.4 建立Revit場地模型并導入鋼筋族進行拼裝

利用Revit中的場地選項建立場地表面模型，再通過Revit中的“載入族”功能，如圖5所示。將鋼筋族構件依次載入并進行拼裝，拼裝完成如圖6所示。對于族的命名需有規律且統一，這樣做可以使之后的模擬處理起來更加快捷方便。

3.5 運用Naviswork完成4D施工模擬制作

鋼筋模型建立完成之后，導出為NWC文件格式，再用Naviswork軟件打開，如圖7所示。通過其中的Timeliner處理，將施工過程設置成以日、周、月為時間單位，按不同的時間間隔對施工進度進行正序模擬，形象地反映施工計劃和實際進度，如圖8所示。隨后通過Animation創建動畫，如圖9所示，將其與Timeliner合并；最后利用presenter渲染功能對場景渲染，導出AVI格式文件即鋼筋工程施工模擬4D動畫。

4 結語

本文對BIM技術在鋼筋工程施工中的應用進行了簡單的介紹，利用Revit中的族功能對鋼筋工程模型進行創建。研究表明BIM技術擁有一定的靈活性，將BIM技術應用到鋼筋工程當中，大大減小了配筋圖的識別難度，提升施工預算的精度和施工效率，排除施工風險，實現BIM技術在施工領域的新突破；同時也表明BIM技術除了能夠對施工進行宏觀的把控，而且還能夠應用于多種分部分項工程以及其細化的工序。然而，僅僅掌握BIM技術是遠遠不夠的，對BIM技術應用的前期，是要充分了解現場施工工序以及工藝，將BIM技術用在刀刃上。同時，將鋼筋作為構件獨立進行創建，不但能節省掉許多鋼筋算量運算的時間，更能夠減少建筑成本的支出，但目前此項技術應用在實際工程中還未完全普及，只有進行全面推廣和應用，才能體現BIM技術的最大價值。