BIM技術在精裝項目中的排磚應用研究

張紹平，胡佳萍，溫桃，袁志華

（1.江西建設職業技術學院江西 南昌 330200；2.東華理工大學長江學院應用工程系，江西 撫州 344000；3.東華理工大學土木與建筑工程學院，江西 南昌 330013）

1 引言

隨著經濟社會的發展，為了適應人民群眾對住宅裝修的需求，越來越多的地方政府要求商品住宅完成裝修后入市，避免二次裝修造成破壞結構、浪費和擾民等問題。裝修一次到位是指房屋交鑰匙前，所有功能空間的固定面全部鋪裝或粉刷完成，廚房和衛生間的基本設備全部安裝完成，簡稱全裝修住宅[1]。在全裝修住宅中，固定面全部鋪裝是一項重要內容。王蓉蓉[2]研究了精裝修項目中開發商提供地磚材料，裝飾裝修企業負責采購輔料和切割磨邊施工情況下的“地磚地面”成本問題。在面磚施工中，不預排可能導致材料采購量偏差較大。預排后由于統計工程量不準，使得加工和領料出現較大偏差，滿足不了精細化管理的要求。為了在面磚工程施工前，觀察裝修效果，統計材料需求量，采用BIM技術排磚，助力實現精細化管理。

使用BIM技術優勢明顯，采用BIM進行排磚的意義主要有：在核對建筑結構后創建排磚模型，能夠有效減小施工誤差；進行三維交底，提前展現項目竣工后的效果；出具材料明細表，用于指導加工和采購材料；不符合要求的預排，需要在BIM模型中調整到位后再實施，避免因返工造成浪費。

2 BIM排磚方法

運用BIM技術進行排磚的方法有多種，但大多研究的是BIM砌體排磚，如畢天平、盧皓等[3]對CAD排磚、Revit建族排磚和BIM5D排磚三種方式進行了比較；張銀芳、閆帥平[4]研究了BIM技術在砌筑工程排磚深化設計中的應用。鄧朗妮、黃曉霞等[5]研究了應用排磚族進行面磚排布。結合面磚工況，經過對比基于Revit的三種BIM排面磚方法，針對適合項目的方法進行研究。

2.1 BIM排面磚方法

此處選用基于BIM的三種排面磚方法為建族法、幕墻法和概念體量法。建族法，使用Revit創建排磚族進行模擬排磚；幕墻法，運用幕墻工具以嵌板為磚塊；概念體量法，以自應族公制常規模型創建磚塊族。

2.2 三種方法優缺點分析

這三種方法都可以排面磚，優缺點如表1所示。

通過對比可見，建族法建模難度小，適用范圍限制大；幕墻法適用范圍廣，鋪磚面和磚狀形狀不受限制，但建模操作較為復雜，并且在工程量統計時個別參數存在缺失的情況；概念體量法適用范圍廣，建模操作和工程量統計較為復雜，在分割表面時對鋪磚面形狀要求較高。因此，此處選擇幕墻法排磚。

3 排磚模型創建

在創建模型時可分為兩步。一是創建建筑結構模型，二是創建排磚模型。近幾年BIM技術已迅速滲透到工程建設行業的方方面面，部分項目在業主的主導下已經應用BIM技術。這類項目中已有建筑結構模型，經過檢查核對無誤后可在此基礎上繼續創建排磚模型。否則建筑結構模型和排磚模型都要創建。此處針對第二種情形，介紹排磚模型創建。

三種排磚方法對比表 表1

3.1 創建建筑結構模型

為提高模型使用效率，建模之前需要明確建模標準。按照統一的建模標準所創建的模型傳遞后，使用方可根據依據建模標準調用信息。建模標準確定后，根據圖1、圖2所示的建模流程，按照先結構后建筑的順序創建模型。創建建筑結構模型是BIM技術中的基礎內容，詳細建模步驟在此不展開論述。

圖1 結構模型創建流程

圖2 建筑模型創建流程

3.2 創建排磚模型

核對建筑結構模型準確無誤后，再創建排磚模型，避免返工。在工程中大多數磚都是矩形，以此為例介紹幕墻法創建排磚模型的具體步驟。

3.2.1 用玻璃斜窗模擬地磚鋪裝

采用幕墻法創建地面磚，需要用到玻璃斜窗的功能。玻璃斜窗是跡線屋頂的一種特殊類型，既具有屋頂的功能，又具有幕墻的功能[6]。用玻璃斜窗模擬地磚的建模步驟具體如下：

①單擊功能區“建筑”選項卡-“構建”面板-“屋頂”工具，在彈出的最低標高提示中選擇“F1”標高確定；

②在屋頂“屬性”中，從族類型下拉列表中選擇“玻璃斜窗”；

③在“修改｜創建屋頂跡線”活動選項卡-“繪制面板”中選擇矩形，選項欄不勾選定義坡度。繪制一個1800mm×2000mm的矩形屋頂，并在功能區單擊“對勾”創建玻璃斜窗；

圖3 玻璃斜窗

圖4 劃分網格

圖5 米色地磚面

④劃分幕墻網格，單擊功能區“建筑”選項卡-“構建”面板中的“幕墻網格”工具，縱向捉摸1/3分割點位置分割嵌板，橫向自下而上以300為間距布置網格線，完成后如圖3～圖5所示；

⑤布置幕墻嵌板，框選整個幕墻，運用過濾器僅選擇“幕墻嵌板”。在屬性面板中，通過編輯類型復制生成一個新的嵌板類型，命名為米色地磚，將類型參數中的厚度調為10mm，同時修改其材質，確定后效果如圖5所示；

⑥觀察磚塊規格，運用TAB鍵，當一塊地磚亮顯時單擊確定，在屬性中可以看到該磚塊的寬度、高度和面積。這些關鍵參數在明細表中可以統計工程量。

在工程項目中地磚鋪裝面的外形可能不是矩形，可能存在凹凸；網絡劃分也可能要復雜一些。當遇到復雜情況時，需要根據深化設計圖劃分網格，不規則磚塊也能正常顯示。此時明細表中參數不完整，高度和寬度參數為空值，需要在后續處理時補充完整。

4 工程應用

4.1 項目背景

某住宅為兩層復合結構，總面積為350m2，其中一層面積 185m2，為四室兩廳兩衛布局，對此進行裝修設計。鋪貼地磚的主要材料中臥室采用木地板，客廳和餐廳采用大理石，衛生間和陽臺采用防滑磚等。

4.2 模型創建

按照先結構后建筑的順序完成基礎模型創建，然后進行裝修模型創建，裝修模型中的地磚模型使用玻璃斜窗創建。房間中木地板鋪貼時，幕墻網格劃分需要注意網格線的方向與錯位。如果項目中衛生間的防滑磚顏色有所不同，需要在系統嵌板族中創建多個類型以便替換。由于這些操作方法與排磚模型創建一樣，建模步驟不再贅述。該項目模型創建完成三維效果如圖6所示。

4.3 項目應用

項目BIM模型創建完成之后，在以下方面有著廣泛應用。

4.3.1 三維效果查看

可視化作為BIM最顯著的特點，模擬三維的立體實物可使項目在設計、建造、運營等整個過程的可視化，方便溝通、討論與決策[7]。

該項目在設計階段，可以查看如圖6所示的整體效果，也可以調取局部的效果如圖 7所示，（a）為客廳效果（b）為臥室效果。從而達到提前展現項目施工完成后的三維效果的目的。

圖6 三維模型效果圖

圖7 局部空間效果展示

以三維模型效果為基礎，如果業主不滿意鋪磚效果，可以運用地磚樣板圖片來替換模型中地磚、木地板等材質的效果。基于BIM三維模型的可視化，配合建筑師專業的美學建議，能夠有效提升業主對項目的滿意度。

4.3.2 明細表輸出

在模型創建完成之后，使用明細表可以統計模型中所用磚塊的工程量，從而服務于采購精細化管理。磚塊明細表輸出的步驟如下：

①在單擊“視圖”選項卡-“創建”面板-“明細表”，在下拉列表中選擇“明細表數量”；

②在“新建明細表”對話框中的類別中選擇“幕墻嵌板”，名稱選擇“建筑構件明細表”，階段選擇“硬裝階段”（如圖8），點擊確定；

③在“明細表屬性”對話框中，將可用的字段中的族與類型、類型、高度、寬度、面積與合計全部添加到右側的“明細表字段”欄，如圖9所示；

圖8 明細表

圖9 明細表屬性

④排序/成組設置，首先在排序方式中按“族與類型”排序，然后按“面積”排序。勾選“總計”，并選擇“標題、合計和總數”，并取消勾選列舉每個實例即相同的實例按排序規則合并顯示，設置完成后確定，得到該項目中實際鋪貼凈磚工程量的明細表；

⑤工程量明細表分析，明細表中部分磚塊類型中有面積參數，但寬度和高度參數缺失，此時需要說明補充完整，便于后續使用，在圖10所示的明細表中，面積為 0.184m2、0.56m2和 0.602m2都是不是矩形磚，為割后加工后鋪貼的凈面積；

圖10 明細表截圖

⑥明細表整理，為了便于整理和不同參與方使用，需要導出來明細表進行整理。導出步驟為，在明細表狀態下，通過左上角的“R”，從應用程序菜單中選擇“導出”-“報告”-“明細表”，系統默認為“嵌板明細表.txt”，保存在指定位置。導出后在EXCEL表格中補充完善信息，并備注出異形磚切割前所需用到的塊材。經匯總可知該項目中地磚樓梯間工程量12塊，3.84m2；大理石地磚 96塊，46.032m2；木地板 980 塊，62.163m2；米黃水晶石203塊，1.93m2；防滑磚145塊，22.137m2；總塊數 1436塊，總面積137.466m2。其中大理石地磚明細表如表2所示。

4.3.3 采購及加工管理

在地磚鋪貼凈量明細表中，已經得到了各磚塊不同規格的使用數量及面積。由于部分磚塊是由標準磚塊切割后得到的，依據經驗或繼續深化可以得到采購標準磚塊的工程量。配合鋪磚面的深化圖紙，能夠很好地指導異形磚切割加工。此處以大理石磚為例，展示明細表深化法計算采購工程量表。在計算過程中，按照使用整磚優先，小磚使用切割后的邊角料加工的思路進行。經統計，共需800x800的標準磚塊81塊，面積為51.84m2（見表3）。采購量比凈量多出12.65%，主要原因是兩廳形狀不規則，磚塊切割加工量大。

地磚鋪貼凈量明細表 表2

大理石采購工程量表 表3

4.3.4 出具鋪磚深化圖

為了更好地指導施工，可以導出二維圖紙。在已創建的三維模型基礎上，經過確認后導出排磚深化后的二維布置圖，可以很好地服務于現場。

5 結論

精裝修項目中工種多、工藝多、材料多，精細化管理顯得尤為重要。方案越細對管理就越有利。精裝修運用BIM技術進行排磚模擬，除了能夠提前展現項目施工完成后的效果外，還可以統計所需材料工程量，導出排磚圖。BIM技術在標準間排磚中的優勢是顯而易見的。

①精裝模型可視化：在項目開始施工前，提前展現了項目完成后的效果，為裝修材料的選擇提供了重要決策依據。不僅提高了決策效率，還能夠有效降低因決策失誤導致浪費。

②為精細化管理服務：所創建的模型通過明細表統計可以很快統計出裝修施工時所用材料的規格及數量，為材料采購和深化加工打下了很好的基礎，促進管理水平提高。

③巧用玻璃斜窗：一般幕墻都是用于豎向構件建模，當需要在平面構件中使用幕墻時，需要用到屋頂中的玻璃斜窗功能。通過幕墻嵌板的類型實現不同材質磚塊的鋪設和工程量統計，同時為BIM技術在其他領域中的應用提供了新方法。

④建模操作要求高：這種方法在推廣應用過程中，對于BIM從業人員的要求高，尤其是幕墻網絡劃分時，需要專業知識支撐。對于不規則地磚鋪貼建模，該方法效率較低。因而，大面積不規則場景使用受限，推薦應用在大量標準層的項目中。