面向精準施工的R evit精細化建模及其應用

倪燕翎，胡 進，董佳麟，王炫中

（1.湖北經濟學院，湖北 武漢 430205；2.武漢智焱智連科技有限責任公司，湖北 武漢 430015）

1 建設行業Revit 設計要求越來越高

1.1 Revit 設計需求日益增長

在科技不斷發展的今天，建筑形態新穎多變、工程做法復雜、工程材料繁多、項目參與方多，使得傳統二維平面設計不能滿足設計階段的要求。運用BIM 技術進行Revit 三維設計不僅可視，更加精準，提高了設計質量，延展了設計用途。設計期間還能通過虛擬場景、施工工藝等，按照施工實際條件進行調整，使得施工過程更加合理、科學、可控[1]。

1.2 面向施工的Revit 模型精細度要求高

面向施工的Revit 模型，整體建模必須按照模擬實際施工工藝的原則，對于模型的每個步驟都要與實際施工相同，大到吊頂龍骨吊筋、墻磚方案，小到參數信息、色彩材質，都要與實際施工圖紙相同，這樣設計出的方案才能夠準確真實體現施工結果，因此對模型的精細度要求高。

2 Revit 精細化建模的意義

2.1 Revit 精細化建模的涵義

BIM 建模是為了應用于項目，服務于項目，因此以項目需求為導向，按照不同階段要求搭建不同深度的模型，是精細化建模的前提。精細化模型設計，不僅是指模型的幾何信息達到一定精度，更包括非幾何信息的精度，事實上，這部分更能發揮模型的用途。目前國內外對BIM 模型精細度述的描主要以美國建筑師協會（AIA）發布的AIA E202 建筑模型信息協議為主，它根據模型元素的精細度將發展水平（LOD）分為LOD100 至LOD500五個等級[2]：概念級、模糊幾何級、精確幾何級、加工級、竣工級。我國頒布的《民用建筑信息模型設計標準》也對建筑模型幾何信息深度和非幾何信息深度都做了明確界定。本研究探討的主要是面向施工的Revit 精細化建模，精度達到LOD400 及以上。

2.2 Revit 精細化建模有助于優化設計減少返工

傳統二維圖紙的施工圖設計，由于分專業設計，容易出現專業之間配合失誤導致出現圖紙錯誤；二維圖紙不直觀，難以及時發現施工圖設計中的各種問題。BIM技術具有模擬性和可視化，用Revit 創建精細的模型能夠讓圖形、圖像、模型、參數以及各種數據信息能在Revit平臺中集成、共享、碰撞與整合，準確模擬建造過程，呈現建成效果。模型越精細，細節越多，發現問題的幾率就越高。提前解決這些潛在問題，優化施工圖，后續施工過程就能大量減少返工、修改。

2.3 Revit 精細化建模有助于指導采購節約材料

Revit 模型可導出構件清單，若模型不夠精細，其中的構件信息就不完整，導致依據模型出具的清單不準確，不具備指導意義；若模型足夠精細，就能夠模擬實際項目真實構件組成，出具的構件清單或明細表就足夠準確，給施工材料的采購提供指導，避免采購浪費，節約材料。

2.4 Revit 精細化建模有助于比較方案選擇最優

Revit 模型可以模擬設計方案進行方案比較。由于三維模型的直觀性、可渲染性，都使得方案的效果直觀、逼真，便于需求方做出選擇。例如地面排磚，根據磚塊位置居中、左對齊、右對齊，有3 種排法。在三維模型中能一目了然查看其實施效果，并且不同排法對應的用磚量也可同步計量，既可以從美學角度也可以從成本角度，也可以綜合考量做出選擇。

2.5 Revit 精細化建模有助于提升施工效率和質量

Revit 可以導出深化施工圖、剖析三維軸側圖、節點大樣圖等圖紙指導施工，圖紙的準確性與模型的精細度關系緊密，模型做的越精細，依靠模型輸出的工程施工圖、統計表等關鍵信息就越完整精確，就能最大限度的保障工程最終產品的準確，從而提升工程質量[3]。面向施工的精細化建模，以用于指導施工，體現施工工藝，滿足施工工序，符合施工流程為目標，可以大幅提升施工效率。

3 應用案例——寧波奧體中心體育館

3.1 工程概況

寧波奧體中心體育館坐落于寧波市江北區，是寧波市奧體中心三館一園中最大的單體場館，總建筑面積51 370.56 m2，是一座可容納12 300 人的甲級大型體育場館，結構形式為鋼筋混凝土框架結構和空間雙向桁架鋼結構體系，地上五層，建筑高度37.688 m[4]。館內設有主館副館，還配套新聞發布廳、貴賓廳等功能用房，觀眾席共計12 323 座。

為達到指導施工、應用于施工、助力施工管理的目標，本項目在BIM 設計中，明確了施工模型設計深度為LOD400，核心功能區LOD500；部分功能用房做裝飾裝修精細化設計。

寧波奧體中心體育館Revit 模型見圖1。

圖1 寧波奧體中心體育館Revit 模型

3.2 屬性設置

建模時涉及最多的就是參數設置，參數設置是指在Revit 中賦予構件特定的信息，如給墻設置高度、給板設置厚度、給梁設置起始點等。其中最容易出現問題的就是設置屬性，因為屬性設置中包含了構件大多數關鍵信息，這些非幾何信息是判斷模型精細化的重要依據。

（1） 材質構成，精細化模型包含的構件材質必須符合設計圖紙要求。Revit 在賦予材質時需要注意材質的順序、種類、厚度等。體育館作為大型公共建筑在裝飾材質上非常講究，因此該項目在建模時對材質的要求較高。以衛生間內墻為例，在材質命名上必須符合圖紙規范，命名為“貼釉面磚防水墻面”，然后按照圖紙上對應的工程做法一一設置，該墻的結構核心是蒸壓加氣混凝土砌塊墻面，所以必須將結構核心材質設置在包絡中間層，這樣軟件才會識別出這堵墻的結構核心是蒸壓加氣混凝土砌塊，建筑信息才得以精確設置。根據圖紙說明，在混凝土砌塊外還有一層3 mm 厚的外加劑專用砂漿基底，需要在新建材質中自建一個新的名為“外加劑專用砂漿基底”的材質并選擇對應的參數，還需要將其置于混凝土砌塊材質的上方，這樣設置的參數軟件才能夠識別出真實墻體中的材質結構，后續模型應用階段所出具的圖紙才準確可信。

類型標記，Revit 通過類型標記區別構件，構件類型標記雜亂或不全，將導致出具的構件明細清單錯誤。體育館的門窗和玻璃幕墻數量多、類型繁雜、相似性高，嚴格按照設計要求標記，才能達到LOD400 的要求。如繪制門時，需對每一個門類型標記，如M1023a 型門和M1023b 型幕墻分別標記為“M1023a”“M1023b”。建模完成后導出門明細表即可。此外，傳統二維出圖時，需要在CAD 中對所有門窗依次標記，重復工作效率低，Revit 類型標記設置完成后可以實現點擊部件自動標記全部類型，提高出圖效率。

3.3 圖紙糾錯

設計單位在設計施工時，由于多個專業同步進行，二維平面圖紙又不夠直觀，容易出現一些差錯，引發變更。既消耗了時間和人力物力，也增加了造價成本[5]。Revit 精細化建?；谠┕D，在符合規范標準的前提下，在符合施工實際的基礎上，進行了細化與深化的模型創建，通過施工開始前的三維檢查，提前發現設計中的不合理或錯誤之處，糾正圖紙問題，方便后期順利施工。

體育館模型的創建過程中，同樣發現了一些圖紙的問題。繪制結構模型時，發現同一片樁基礎區域出現3次異常的標高突起，結合其他圖紙發現該處圖紙標高錯誤；結構板裸露在外未與梁相接；樁承臺標高超過基礎板標高等19 處圖紙問題；繪制建筑模型時，發現一塊區域高差為900 mm 而未設計臺階，不符合國家設計規范要求。此外，建筑圖紙與結構圖紙也發現一些沖突，如主館進場入口處在建筑圖紙中洞口大小為2 400 mm，而結構圖紙中洞口大小為2 200 mm；建筑外墻末端超出結構邊界范圍懸空等，共計46 處圖紙問題；在繪制機電模型時，發現大量管道之間的碰撞、管道與土建的碰撞，如二層衛生間的排水管與首層衛生間排水管碰撞、二層消火栓管道路徑冗余間距過小、走廊上空管道與土建墻體碰撞等210 多處問題。

經過Revit 精細化建模，一共發現270 余處圖紙問題，有的是圖紙細節問題，有的則影響整個建筑施工，如果不提前排查圖紙，就會導致施工過程中出現大量碰撞、大量變更或返工。若單純依據設計完成模型，在施工階段也會與實際情況誤差較大，造成預測偏差甚至判斷錯誤。

3.4 排磚布置

多元化審美使建筑裝飾風格多變，新樣式新工藝的面磚地磚層出不窮，施工難度增加。和傳統CAD 二維排磚相比，利用Revit 及其插件做出的三維精細化排磚設計效率高質量高。

在體育館裝飾項目的面墻工程中，Revit 精細化排磚實現了節約建材、縮短工期、減少返工的效果。首先基于精細化建模原則，將各專業模型建好后整合為全專業模型，再利用橄欖山插件對其進行排磚設計。以體育館一樓北面衛生間面磚排磚為例，在對應的墻面繪制排磚邊界后選擇墻磚正鋪，按照圖紙要求選擇釉面磚材質,排磚方式種類多，在成本和美觀上取得最佳平衡點是精細化排磚布置的目的，有6 種方案：正鋪對縫鋪磚、正鋪1/2 錯縫鋪磚、1/2 斜鋪對縫、1/2 斜鋪錯縫、1/4 斜鋪對縫、1/4 斜鋪錯縫鋪磚。根據軟件計算，對應鋪磚方式的用磚數量和材損率見圖2。綜合比較成本、外觀、材損率后選擇正鋪1/2 錯縫鋪磚，生成面磚模型并導出相應清單表指導材料采購。

圖2 排磚方案對比

3.5 吊頂優化

傳統吊頂施工方法是在設計師完成圖紙后再開始施工，吊頂工程通常由多家裝修單位或多工種協作實施，這就導致多種沖突產生的可能性，比較容易出現吊頂造型與工程實施的碰撞、吊頂面安裝時發生空間碰撞、吊頂構件之間銜接的碰撞等問題，造成臨時變更設計方案二次返工，影響工期提升成本[6]；而利用Revit 精細化三維建模設計吊頂可以在軟件中進行機電與吊頂的碰撞檢測，預留孔洞，提前發現碰撞，修改吊頂設計。體育館的走廊是機電管線密集處，因此吊頂的設計位置與管線必須留有足夠的空間。首先在Revit 中創建體育館吊頂模型，再將各專業模型導入合模，通過碰撞檢測實驗，發現碰撞329 處。以一樓北面走廊處為例，實現以下優化：

（1） 吊頂高度優化。原設計圖走廊上空管線的標高范圍為3 m～4.8 m，吊頂完成面設計標高為2.9 m，吊頂造型最大厚度約為0.18 m，由此建成的吊頂模型中吊頂板與最下層管線大量碰撞，參考《公共建筑吊頂工程技術規程JGJ345-2014》中的規定，通過在Revit 中動態調整動態查看，最終將吊頂完成面的高度更改為2.8 m，在保證空間合適前提下實現吊頂與最近機電管線相距大于5 cm，減少了大量碰撞。

（2） 龍骨間距優化。原設計龍骨間距為1 m，過密的龍骨導致穿管嚴重，碰撞過多，調整困難。在符合標準規范的前提下，對龍骨距離以10 cm為間距遞增測試發現，當龍骨間距為1.8 m 時，能夠避開絕大多數管線，其中少數碰撞的龍骨在進行不超過50 cm 的調整后可以避免碰撞，最終將龍骨間距調整為1.8 m，優化吊頂結構，實現吊頂管線零碰撞，見圖3。此外，在優化吊頂模型后，還可以輸出吊頂龍骨構造的節點詳圖及頂層深化圖紙，現場施工作業人員可以據此進行更加詳細的技術交底, 提高施工質量[7]。

圖3 吊頂優化前后對比

4 結論

建設工程采用Revit 精細化建模，尤其針對施工應用的建模，不同階段不同標準不同深度的精細化模型，不僅能夠及早發現圖紙問題，提高設計協調性，增加設計可讀性、直觀性和可靠性，還能真正落實到施工指導，提高施工安全，提升施工質量，保障施工順暢。精細化模型也能通過預先方案比較，結合項目實際情況，選擇美觀節能兼顧的施工方案。面向施工的Revit 精細化模型，可以充分發揮BIM 應用價值，助力建筑信息化轉型。