BIM 模型在裝配式構件鋼筋精細化制作中的應用

韓 健

（廣州機施建設集團有限公司， 廣東 廣州 510700）

建筑工業化是目前建筑行業轉型升級的發展趨勢，即將迎來蓬勃的發展。但裝配式建筑具有設計及制造精度要求高、節點構造復雜、鋼筋碰撞排查困難等特點，因此裝配式構件生產必須與和建筑信息模型（簡稱“BIM”） 技術相結合，才能滿足其精度要求。

在一個裝配式項目中，涉及的預制構件種類可能包括預制柱、預制疊合主次梁、預制疊合板樓蓋等。由于裝配式項目的構件種類及數量眾多，采用傳統的BIM 建模方法將導致建模周期過長，不利于BIM 技術的實施應用。

為使BIM 技術更好地指導裝配式構件生產，本文以Revit 軟件為平臺，針對裝配式構件的鋼筋建模及應用進行了以下幾項研究：1） 預制構件參數化族庫建立；2） 預制構件自動配筋程序二次開發研究；3） 預制構件鋼筋可視化調整；4） 鋼筋數控文件轉換系統開發。

1 預制構件參數化族庫建立

在某辦公樓項目中，混凝土預制構件數量達到數千個，構件型號多達數百種，若針對每個構件進行獨立的建模，其工作量十分巨大。我們通過對構件及預埋件的外形尺寸進行分析，將不同種類的構件進行分類歸并，建立一套以參數驅動的構件族庫，以達到快速建模的目的。

1.1 混凝土體量族庫建立

針對項目中所使用到的主要構件類型，我們建立了柱、主梁、次梁、疊合板等幾類構件的混凝土參數化體量族。通過輸入構件的長、寬、高、開洞尺寸、抗剪鍵數量等一系列參數，即可生成不同型號構件的混凝土體量。混凝土體量作為構件的主體，主要用于鋼筋、預埋件模型的附著。

1.2 預埋件族庫建立

本項目預制構件中使用到各類用途的預留預埋件，包括牛擔板（鋼企口）、吊環、鋼筋套筒、支撐預埋件等，在生產過程中這些預埋件很有可能與構件內部的鋼筋產生沖突碰撞。為確保構件鋼筋校核的準確性，我們根據實際情況建立各類預埋件的參數化族庫，用于構件內部沖突檢查。

1.3 鋼筋族庫建立

數字化鋼筋加工是本次研究的出發點，為使模型中的鋼筋能精確導出數控加工文件，需要對項目中一些特殊形狀的鋼筋建立專門的鋼筋形狀族庫。通過對鋼筋形狀參數的定義，使得軟件能導出特殊鋼筋的形狀信息，如鋼筋直徑、保護層厚度、鋼筋加工長度、鋼筋彎折角度等等，作為鋼筋數控加工的依據。本項目構件中主要使用到的特殊形狀鋼筋包括一筆箍、開口箍、補強鋼筋等。

2 預制構件自動配筋程序二次開發

由于本項目預制構件數量、型號較多，鋼筋建模是其中工作量較大的一個環節，通過二次開發的參數化插件去生成構件當中有規律的主要鋼筋，能大大提高鋼筋建模的效率。

預制構件二次開發所用到的程序設計語言是C#，程序語言C#通過Revit 軟件自帶的程序接口API 函數來實現兩款軟件之間的命令與數據之間的交互，C#通過API 函數來控制Revit 軟件的基本步驟如下：

1） 新建一個類庫 （Class Library） 工程；2） 引用 Revit接口定義文件RevitAPI.DLL 和RevitAPIUI.DLL，將Copy Local 屬性設置為False；3） 命名空間引用，如：using Autodesk.Revit； using Autodesk.Revit.DB； using Autodesk.Revit.UI；4） 為命令類加屬性 [Autodesk.Revit.Attributes.Transaction(Autodesk.Revit.Attributes.TransactionMode.Manual)]； 5） 新 建類從 IExternalCommand 派生；6） 重載 Execute ( ) 方法；7）在Execute 中添加代碼來實現命令功能。

因此，對于預制構件鋼筋自動生成的功能命令，需要在子函數Execute ( ) 方法中來實現，這些功能需求按照預制構件鋼筋的分布規律來規劃。對預制構件鋼筋自動生成的插件來說，Execute ( ) 方法中首先需自動尋找預制梁、板、柱的三維分布空間范圍，然后根據空間范圍來確定不同種類鋼筋的位置以及型號尺寸等各種參數來自動程序快速化生成各類鋼筋，最終這些規劃參數集中到一個對話框中進行設置來方便界面化調用這些程序集，而這些不同功能的程序集構成了裝配式預制構件深化輔助軟件（圖1）。這個程序的主要核心功能在于通過輸入鋼筋的排布規律，進行梁、柱、疊合板的鋼筋建模。

3 預制構件鋼筋可視化調整

基于上述的族庫以及二次開發程序集進行預制構件建模后，即可以鏈接的方式對一個標準層的預制構件進行拼裝。由于預制構件有大量的出筋，在構件節點處鋼筋縱橫交錯，十分復雜，因此需要使用軟件的碰撞檢查功能對拼裝后的構件標準層進行鋼筋碰撞檢查。在模型中檢索出各類構件的鋼筋碰撞問題后，按照柱→梁→板的先后順序對構件鋼筋位置、尺寸、間距進行調整，直到所有鋼筋達到無碰撞的狀態時，表明構件設計滿足現場拼裝要求，調整完成。

4 鋼筋數控文件轉換系統開發

當構件BIM 模型建立并調整完成后，模型中已包含完整的構件鋼筋生產、加工、制作所需信息，具備對接數控加工設備的初步條件。為實現BIM 模型與自動化數控加工設備相結合的鋼筋數控加工，我們利用revit 軟件平臺上的可視化編程軟件Dynamo，進行鋼筋數控文件轉換系統的開發。

在revit 軟件鋼筋族中包含鋼筋直徑、保護層厚度、鋼筋標號、彎鉤角度、彎鉤長度、每段鋼筋的長度及彎折角度的等數據，利用Dynamo 中的“GetParameter”程序模塊將這些參數讀出到列表中，然后根據設備所需的數據格式對列表數據進行處理，最后寫出為.xml 的數據格式，以供數控設備讀取，實現箍筋、縱筋、吊筋、拉結筋的數控自動化加工。

與傳統的人工鋼筋加工相比，數控自動化加工成形的鋼筋外形尺寸更為精確，誤差更小，有利于提高鋼筋成品的制作質量。同時由于鋼筋加工的良品率得到提高，因此減少了鋼筋的損耗，節約了材料。

5 結語

本文研究利用BIM 技術進行預制構件的鋼筋深化調整，大大的提高了裝配式構件鋼筋建模效率及精度，提高了裝配式構件鋼筋校核的速度和正確率，避免由于鋼筋深化設計問題產生的構件安裝問題。此外通過BIM 模型進行鋼筋的自動化數控加工，有效提高了鋼筋加工的精度，減少鋼筋加工過程中的人為不穩定因素，保證了構件生產質量。