孟祥良，王江飛，郭越洋，徐文超，張曉頔（天津大學建筑設計研究院，天津 300072）

Revit 軟件在裝配式住宅設計中的應用研究

Research on Application of Revit in Pre-fabricated Residential Building Design

孟祥良，王江飛，郭越洋，徐文超，張曉頔（天津大學建筑設計研究院，天津 300072）

提出了Revit軟件應用于裝配式住宅中的方法。其可以準確地反映裝配式預制構件外觀尺寸、細部構造尺寸、鋼筋定位、預埋件定位等信息，并可進行模擬裝配，提高施工效率，方便進行構件數量、種類、重量等統(tǒng)計。以天津地區(qū)某住宅為例，分析BIM用于裝配式結構的應用過程和價值。

BIM；裝配式住宅；預制構件；模擬裝配

裝配式建筑是根據施工圖紙在工廠進行構件預先生產，隨后運送至施工現場，通過裝配、鏈接、現澆部位澆筑等工序建造而成的建筑。裝配式建筑不僅僅是“傳統(tǒng)生產方式+裝配化”的建筑，而是具備“設計標準化、生產標準化、施工標準化、一體化裝修和信息化管理”[1]5 大特點的新型建筑工業(yè)化建筑，并具有節(jié)能環(huán)保、建筑質量高等優(yōu)點。

建筑工業(yè)化設計中的核心是“標準化集成”。采用傳統(tǒng)結構設計方法，容易產生設計效率低、現場出現錯漏碰缺等現象。由于裝配式建筑制作拼裝的精度要求高于傳統(tǒng)現澆建筑，如果在拼裝過程中出現圖紙中的錯漏碰缺，將會導致構件無法安裝而需要重新生產和運輸，結果容易造成經濟和工期的巨大浪費。以 10 萬 m2中等小區(qū)為例，8 棟 33 層高層住宅，如果某一外墻板由于設計或生產原因導致無法順利安裝而需要回工廠重新預制的情況，則共需回廠生產 528片墻體，所耗費的經濟和時間的成本是巨大的。

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點[2]。BIM 概念的興起，是繼 CAD 后的又一次革命。BIM 技術的 Revit 軟件實現了三維結構模型的精確建立和細致管理及標準化設計。裝配式建筑在施工圖設計完成后可以進行模擬現場裝配，實時根據安裝要求調整結構設計，并可自動生成相關構件信息圖表，方便了工廠預制，避免了實際裝配中的勞動返工，提高了工程效率。Revit 的興起將結構設計從二維引入到三維中，將 CAD 中二維的塊轉化成了 Revit 中三維的族，使結構設計一目了然。

1 BIM技術在裝配式結構設計中的應用優(yōu)勢

1.1 提高裝配式結構設計效率

裝配式結構設計在預制過程中，需要對預制構件的各類管線、電盒等進行預埋[3]，各專業(yè)間配合比傳統(tǒng)現澆結構更加密切。利用 Revit 創(chuàng)建設計平臺，各專業(yè)設計人員能夠及時傳遞各自專業(yè)的設計信息，對設計圖紙進行實時修改，提高設計的協(xié)同性及結構設計的效率和精度。

1.2 易于進行標準化設計

裝配式建筑設計的核心是 “標準化集成”。為了最大限度地易于工業(yè)化生產和提高經濟性，裝配式結構應更多地采用標準化構件。以無洞口預制混凝土內墻板為例，相同高度的墻體長度有 1.8～3.6 m，共 7 種尺寸。應用 BIM 技術，對預制構件的集合尺寸、內部鋼筋、灌漿套筒等進行精準設計、定位；并且將整塊墻體定義為一個族，便于后續(xù)設計的直接取用。

1.3 建立裝配構件細部模型構造

根據結構施工圖預制構件詳圖。以預制外墻板為例，BIM 技術可快速生成外墻板的各向視圖，包括各方向的模板圖和配筋圖，更清晰地表達預制構件的各項信息。其中包括外葉板、內葉板及洞口的尺寸，每根鋼筋的直徑、尺寸和位置等，以及墻板上預留的吊裝埋件、臨時支撐埋件、接線盒孔等。通過觀察，有效提高了預制構件的生產精度和效率，易于廠家進行加工制作。

1.4 對裝配構件進行模擬裝配

BIM 技術可以直觀、準確地反映出各預制構件的安裝方向和各預制構件之間的連接方式，尤其是復雜節(jié)點處各預制構件鋼筋和現澆部分鋼筋的擺放位置；同時也能對鋼筋的位置進行碰撞檢查。

1.5 BIM模型的信息化管理

對于工程整體來講，BIM 技術的應用，可以對所采用的預制構件進行統(tǒng)一管理，快速統(tǒng)計出每一層預制構件的種類、數量，所需混凝土的體積、鋼筋的重量以及各種預埋件的數量，并計算出結構的裝配率，從而對建筑的造價、裝配化程度進行評估。

2 工程實例應用分析

本文以天津某高層住宅為例，介紹 BIM 技術在裝配式建筑中的應用。

2.1 項目概況

本項目為剪力墻結構，地上總建筑面積為：4.9 萬m2。單體結構地下 2 層，地上 24 層，結構高度 72.6 m，符合裝配整體式剪力墻結構的最大適用高度。其中地下部分、地上 1～5 層(底部加強區(qū)及過渡層)、全部邊緣構件以及屋面板采用現澆混凝土結構，其余各層內外墻體、梁、板、陽臺、樓梯、空調板采用裝配式混凝土結構。預制率達到62%。

2.2 BIM模型建立

本項目采用 Revit 軟件進行全樓 BIM 模型的建立，墻體分別建立外墻板與現澆段，其余構件依次建立。經軟件自動統(tǒng)計，本項目標準層每層預制墻體共 32 塊，預制梁 28個，預制陽臺 2 個，預制樓梯 2 個；內外墻板大部分采用標準構件，標準構件采用族進行設計。標準層拆分模型如圖1 所示。

圖1 標準層拆分模型圖

2.3 裝配構件細部模型構造

圖2 為結構中某一預制外墻板。將構件詳圖中的外墻板、保溫層、線盒、鋼筋、臨時支撐、灌漿套筒等全部建立在 Revit 模型中，清晰明了，有利于防止錯漏碰缺。

圖2 某一預制外墻板圖

2.4 裝配構件進行模擬裝配

圖3 為兩個墻體在現澆段范圍內的鋼筋錨固。此范圍內鋼筋密集交錯，并需要滿足錨固要求，在現場裝配過程中容易發(fā)生鋼筋碰撞。Revit 自帶碰撞檢查功能，可以方便地查看鋼筋碰撞位置，通過三維建模逐一進行裝配，提高了圖紙的準確性，也顯著提高了裝配式建筑的生產效率和工程質量。

圖3 兩個墻體在現澆段的鋼筋錨固

2.5 構建模型的管理

對于工程整體來講，BIM 技術的應用可以對所采用的預制構件進行統(tǒng)一管理，快速統(tǒng)計出每一層預制構件的種類、數量，所需混凝土的體積、鋼筋的重量以及各種預埋件的數量，并計算出結構的裝配率，從而對建筑的造價、裝配化程度進行評估。

3 Revit 在裝配式結構設計中的展望

結構設計的重點在于計算分析，Revit 最大的不足就是結構模型與物理模型的銜接問題。在搭建 BIM 模型時，可任意定義族。這個族可以是任意形狀的，截面大小也可以是變化多樣的。這個結構在 Revit 模型中是一個相對獨立的單元，但在現在大多數的分析軟件中，無法同時創(chuàng)建與之對等的物理分析模型。主流的物理分析模型仍是桿單元、梁單元、殼單元等。對于幾何模型到物理模型的轉化尚需人工干預、剖分。

BIM 用于裝配式結構最主要的還是協(xié)同設計與模擬裝配。通過 BIM 的數據庫，將建筑、結構、設備聯(lián)系起來，并做到與模型上的信息相關聯(lián)，做到一改俱改。BIM 軟件的發(fā)展，不僅與軟件的操作習慣相關，更與設計院的盈利模式和國家政策息息相關。在結構中，加強與計算軟件的參數化雙向聯(lián)系；使用過程中，對甲方、設計院以和構件廠都應一并使用統(tǒng)一體系的 BIM 模型。

4 結 語

目前裝配式住宅在我國發(fā)展迅速，BIM 技術有利于住宅產業(yè)化進程的推廣。采用 BIM 技術進行裝配式結構設計減少了設計問題，提高了出圖效率，易于廠家進行加工。目前的 BIM 技術更多地偏重于結構設計出圖方面。對于結構計算以及后續(xù)圍繞構件制造、運輸、裝配的全周期過程有待進一步研究。

[1] 樊則森, 李新偉. 裝配式建筑設計的BIM方法[J]. 建筑技藝, 2014(6): 68-76.

[2] 管梽瑜, 張德海. BIM使住宅產業(yè)化再發(fā)展[J]. 城市建設理論研究(電子版), 2013(23): 23-36.

[3] 白庶, 張艷坤,韓鳳,等. BIM技術在裝配式建筑中的應用價值分析[J]. 建筑經濟. 2015 (11): 106-109.

TU50

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1674-814X(2017)01-0013-03

2016-09-12

孟祥良，現供職于天津大學建筑設計研究院。作者通信地址：天津市南開區(qū)鞍山西道192號。郵編：300073。