Revit建模技術在裝配式建筑構件中的應用

高鵬翔

（山西大同大學建筑與測繪工程學院，山西大同 037003）

裝配式建筑與傳統建筑相比較，具有減少耕地破壞、防止環境污染、推動綠色建筑發展、提高施工進度等優勢。住房和城鄉建設部、工業和信息化部、教育部、公安部等十七部門聯合印發《“機器人+”應用行動實施方案》，明確到2025 年，制造業機器人密度較2020 年實現翻番，服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升，機器人促進經濟社會高質量發展的能力明顯增強[1]。對于山西省現階段建 筑信息化 模型（Building Information Modeling，BIM）技術創新性不強、建筑品質不高的問題，促進營造方式的變革，提高設計效率、加快施工企業創新性發展，提升可視化管理水平，都具有重要意義。因此，對于建筑業的BIM 理論而言，采用預制構件組裝而成的裝配式住宅成為BIM 技術應用最適合的領域之一[2]，現已經成為最具發展潛力的一種建筑模式。

1 關于開發Revit技術的提出

在裝配式工程設計中，常遇到在消防、上下水、采暖、智能電氣等布管位置走向方面出現錯、漏、碰、缺現象，經常造成重復施工，又給項目增加了材料、人工費用成本，且影響工期進度。Revit（BIM）技術在裝配式構件設計過程中提到了要通過在設計方向上的調整，創建快捷的處理方法，關鍵是建立不同的設計方向的模式，再加上模型連接、參數化功能建模方法等應用，較好地解決上述這類問題的發生，并收到了良好的效果。

1.1 工作集

對于一個設計項目，是由多個專業設計人員去完成的，也就是有許多設計人員同時在一個工作平臺上完成設計，對于這個問題，就可把這個設計項目進行逐層分解，并將分解完成的分部項目分配給其他人協同完成，最后把其他人員完成的分部項目再集中起來，發送到一個總文件夾，形成一個大平臺。主要工作路徑是：從承攬項目到最終完成項目，需要由甲隊和乙隊共同參加協調完成，而兩個專業隊同時工作在同一個中心文件的平臺上，甲、乙分別建立自己的工作集，并命名為A、B，設置各自工作集的工作范圍[3]，然后將完成的工作信息存放在文件夾里，傳輸到總工作平臺文件夾內形成一個大的工作平臺。在此需要說明的是：若雙方工作有交集，需要看到對方的文件并能在其上進行修改或完善，同時要在分部項目上申請獲得對方認可或授權，這樣就能對內容進行重新改動了，改動后將文件加以存儲到設計大平臺上，再將使用授權歸還給對方。這樣可實現各專業設計人員的工作協同，應用相對簡便，對于多個作業團隊或工作隊也是如此。

1.2 模型鏈接

工作機理是所有參與設計的人員能在不同場所和地方去建立自己的分部設計模型文件，然后將分部涉及信息文件或分析模型通過鏈接的方式統合到一起，形成一個大信息平臺，這個原理就是將其可視程度與空間的位置確定以及整理起來信息傳送到各軟件中，但是這種機理與傳輸送到Navisworks中做跑、冒、滴、漏等檢查和工程作業現場情況相比對，操作起來要快捷便利許多，同時可以不用進行文字信息的編排，省時省力十分方便。另外，還具有占用空間資源相對小，傳輸運行快捷方便等優勢，極大地提高了工程設計人員之間的交流和資源共享的范疇，所以這種可視程度與空間位置確定用來完成設計信息模型工作協同，是當今應用較廣泛的一種Revit協作工作模式，如圖1。

圖1 三種常用模型鏈接模式

在裝配式構件工程設計中，使用Revit 軟件生成的BIM 模型，可以形成各種視圖和明細表及項目設計模型數碼信息的雙向互通，在設計編輯過程中，所有的設計模型信息及圖紙內容的更改均能在各分設計層面與總設計平臺的界面和明細表上反應出來，出現了只要有一處發生變動，其余界面也同步隨著修改，避免了許多過時信息錯誤出現，達到快捷，提高了設計工作的效率。另外，BIM 技術功能的明細表能將裝配式某個疊合板構件參數和屬性隨時提取出來，并實現統計表格建立自動化的目的，在此可以應用這個有效的功能屬性提取各構件和疊合板內的鋼筋、膠凝性材料的用量，這樣的話就可以不用手去操作，明細表里信息數據能依靠每個裝配構建信息不斷地變動更新，實現了自動操作的目的。

1.3 參數化功能

Revit 的參數化功能，可以達到參數驅動模型的創建和修改，生產預制混凝土構件模型。比如在平臺上要建立個混凝土預制梁時，就可應用剛才提到的參數化軟件設置關于梁的項目精度，并利用參數化軟件設計的精度要求，可將誤差控制在合理的區間內，且滿足規范要求，為此可改變對鋼筋設置的約束條件及參數的數據達到調控鋼筋的保護層厚度，布設鋼筋的間距大小以及鋼筋的錨固長度和形式，如圖2。也可以通過參數化建模插件的應用，幫助設計師完成任意曲面和不規則造型的模型[4]。

圖2 Revit參數化設置

2 Revit結構建模案例

BIM 構件庫中的預制構件主要應用Revit 中的Structure模塊來創建，而對于標準化前提下BIM構件庫的創建，則需要以大量的構件BIM 模型為基礎，在此可對照山西省裝配式混凝土構件樓梯和疊合板標準圖集，幫助了解Revit技術結構建模應用方式。

2.1 鋼筋混凝土樓梯梯段板的建模

眾所周知，樓梯是房屋建筑用于垂直交通聯系的重要構件。在建模過程中，一般將樓梯的梯段板在不考慮其具有倒角的前提下完成該構件的建模設置，首先把這個樓梯的梯段板的長度和寬度設置為兩個參考變量，以調整適應梯段板的不同長度、寬度需求，同時在族類型中再添加上能夠調整或控制長寬的類型參數，另外再添加相關樓梯梯段混凝土強度等級這個變量，最后在計算機界面上的平、立面上建立參照平面，完成后就可進行相關梯段板的長度、寬度等尺寸標注，把之前設置的約束樓梯段長、寬的變量參數指示到有關尺寸標注。通過上述方法來完成參數控制參照平面移動的問題，再經過拉伸工具來設置該梯段板截面形狀和參照平面的鎖定，到此這個梯段板混凝土模型就建成了。

裝配式建筑樓梯的梯段板鋼筋設置，在標準化的要求下，首先將梯段板命名為“TTB27135-1B”標準，其具體梯段長、寬尺寸變量設定為“2 520×1 350”，然后再變動梯段板的屬性參變量，如混凝土的強度等級、鋼筋的混凝土保護層尺寸等，具體設定為“澆筑砼強度等級—C30”“保護層厚度—20 mm”式樣，到此梯段板的變量設定做法完成。

接著再增設一個剖面圖來放置鋼筋，并在其他視圖上來調整鋼筋的位置、數量等參數變量，最終在板的寬度方向上做個剖面來設計底部受力鋼筋，記為“12HRB400”，通過山西省裝配式鋼筋混凝土樓梯梯段板標準圖集的標準對該梯段板有關參量數據進行調試，按上述方法可把梯段板沿長度方向分布鋼筋設計出來。同樣的方法可以將該梯段板縱向受力鋼筋設置定位參照平面，并確定其在空間的位置，在板長度方向的剖面視圖中設計縱向受力鋼筋、繪制鋼筋形狀等完成對縱向鋼筋的設計。

2.2 裝配式鋼筋混凝土疊合板的建模

工程上的裝配式樓板屬于系統族，不能對樓板切面幾何尺寸的模式進行信息化處理，再加上疊合板出于結構功能的原因兩邊均設置倒角，所以不能通過項目文件內經過傳統的板指令直接生成所要的疊合板形式。這個缺陷可以應用內、外部載入族的方式來實現這一目標。另外，根據板構件模型在創立方面多次應用，采用外部載入族的辦法建立疊合板的截面形式，具體操作是：開啟Revit 按鈕，用常用公制模型命令作為新族創建標準，同時設置新的族，在族的參數選項里選上將鋼筋附著在主體這一項，結合裝配式建筑疊合板均有相同的樣式，只是尺寸大小不相同，兼顧到板的設計要重復使用此族，可再將疊合板使用的砼強度等級、板的長度、板的寬度等項次設置成變量，在族的同類型中應用。

隨后在立面和平面圖內建立參考平面，同時完成對應數據標注，相應地將前面提到的建立長度、寬度的變量指標確定到相關尺寸標注。應用該方法的目的是要控制參照平面移動，并將立面視屏開啟，結合功能拉伸建立板的橫截面式樣，再把它與參照平面鎖定，屏幕上出現了參照平面驅動模型在改變，后邊可在這個大平面圖系統內將板的長度和參照面確定，并將材質變量屬性再相關聯上，到此這個板創建工作就生成了。如前面提到的可再新建一個項目群，可把這個疊合板的族加到項目文件內，做下邊板鋼筋的建模即可。

創建疊合板底部分布鋼筋模型，設置疊合板基本參數和信息，將板命名為DDB1815-1B，幾何尺寸為1 800×1 500，此時調整命名板的變量屬性，如先設置受力鋼筋保護層數量大小、砼強度等級。需要說明的是Revit 軟件有個不足，不能在三維平面上直接放置鋼筋，需要有一個過渡調整，在原有的平、立面圖的基礎上再創建相對應的剖面圖上來設置鋼筋，并在其他圖示上確認鋼筋位置和數量就可以了，如圖3。

圖3 鋼筋的選擇

接著建立疊合B1 板行架受力鋼筋。在設置中由于其行架受力鋼筋在形狀方面各不相同，應用剛才提到的設置板底鋼筋通用做法已不能完成，這樣就呼喚一種新的編輯方法出來，就是將3 根直徑是8 mm 的鋼筋先按前述提到的方法設置上弦筋和下弦筋以及位置，須用標準圖集通過手動方式調試，接下來在事先創建的剖面圖上設置格構形式的鋼筋確定方位參照面，其目的是明示格構式鋼筋在空間的位置關系，同理可以確定這個平面為工作式平面，且在板長度方向，繪制鋼筋異形狀圖的過程中[1]使用鏡像、復制等快捷命令，較好的創建鋼筋形狀。

3 Revi建模有待解決的問題

根據前邊對裝配式結構構件砼板的完成過程可以看到，創建格構鋼筋也比較繁瑣，且該軟件在構配件建模確實還有不足之處，嚴重影響到工程設計實現高效、快捷、實用的進程，這就要求工程設計人員要加以完善和改進軟件開發，以更好地滿足工程設計的需求。

3.1 在二維的處理上仍有待進一步提高

CAD軟件與Revit軟件相比，Revit軟件在二維方向處理上的快捷鍵應用面就顯得較慢和能力相對變小，對于經常使用CAD軟件的科技工作者來講，在應用軟件方面會遇到一些不適和不習慣，這里特別提到的項目建設中需用二維圖紙表示的，在Revit 中的應用發現其步驟相對多了一些，經常要做構件平面視圖標注和注釋與CAD 軟件操作相比較顯得較多，也繁瑣，這也是比較突出的一點。

3.2 鋼筋創建的復雜性

雖然軟件的參數化設計特點應是Revit完成的最主要部分，所以要完成每個不規則截面或異形鋼筋的設計都要控制參數化來實現的，特別是一些異形構件設計，讓結構工程師另外建立族來完成相關的異形設計工作。Revit軟件圖繪功能基礎是依靠族的選用和參數化設計來完成，與此同時，也增加了設計工程師相應的工作量和對設計人員素質要求高等條件。

然而Revit軟件在建立鋼筋還是十分便利的，其逼真效果也較顯著，但是出現對空間較多的平面視圖鋼筋完成來看，應用過程仍然步驟較多，裝配式住宅結構構件異形數量越多，異形鋼筋數量也較多，所占用的資源大，使得運行速度變慢也是一個較為突出的問題。

4 結語

目前，速博插件、Auto Section Box、盈建科等插件發展比較好，解決了不少設計方面的困難，但是仍不盡人意，需要不斷地創新。Revit 提供了豐富而強大的API(應用接口程序)，用戶可以通過這些API來集成其他應用程序或者使用這些API來二次開發自己的應用程序以滿足需求[5]，用來添補目前設計市場的缺口。當使用該軟件時，存在某項功能操作手續較多而使得應用效率降低，通過嘗試將接口研發出方向性應用接口程序，較好地減輕設計人員的負擔，使得工程設計再提速。另外，第三方插件是經Revit軟件這個接口來編制符合自己編程的一種針對性使用程序軟件，因此其只能在軟件系統平臺上應用，離開這個平臺單獨不能用，相信在今后較長的一段時間內在Revit平臺的第三方插件優化上仍然是主要研發任務，但其研發目標都是圍繞特定功能進行，從而達到提高設計效率的目的。