Revit 软件在装配式住宅设计中的应用研究

孟祥良，王江飞，郭越洋，徐文超，张晓頔（天津大学建筑设计研究院，天津 300072）

Revit 软件在装配式住宅设计中的应用研究

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

孟祥良，王江飞，郭越洋，徐文超，张晓頔（天津大学建筑设计研究院，天津 300072）

提出了Revit软件应用于装配式住宅中的方法。其可以准确地反映装配式预制构件外观尺寸、细部构造尺寸、钢筋定位、预埋件定位等信息，并可进行模拟装配，提高施工效率，方便进行构件数量、种类、重量等统计。以天津地区某住宅为例，分析BIM用于装配式结构的应用过程和价值。

BIM；装配式住宅；预制构件；模拟装配

装配式建筑是根据施工图纸在工厂进行构件预先生产，随后运送至施工现场，通过装配、链接、现浇部位浇筑等工序建造而成的建筑。装配式建筑不仅仅是“传统生产方式+装配化”的建筑，而是具备“设计标准化、生产标准化、施工标准化、一体化装修和信息化管理”[1]5 大特点的新型建筑工业化建筑，并具有节能环保、建筑质量高等优点。

建筑工业化设计中的核心是“标准化集成”。采用传统结构设计方法，容易产生设计效率低、现场出现错漏碰缺等现象。由于装配式建筑制作拼装的精度要求高于传统现浇建筑，如果在拼装过程中出现图纸中的错漏碰缺，将会导致构件无法安装而需要重新生产和运输，结果容易造成经济和工期的巨大浪费。以 10 万 m2中等小区为例，8 栋 33 层高层住宅，如果某一外墙板由于设计或生产原因导致无法顺利安装而需要回工厂重新预制的情况，则共需回厂生产 528片墙体，所耗费的经济和时间的成本是巨大的。

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点[2]。BIM 概念的兴起，是继 CAD 后的又一次革命。BIM 技术的 Revit 软件实现了三维结构模型的精确建立和细致管理及标准化设计。装配式建筑在施工图设计完成后可以进行模拟现场装配，实时根据安装要求调整结构设计，并可自动生成相关构件信息图表，方便了工厂预制，避免了实际装配中的劳动返工，提高了工程效率。Revit 的兴起将结构设计从二维引入到三维中，将 CAD 中二维的块转化成了 Revit 中三维的族，使结构设计一目了然。

1 BIM技术在装配式结构设计中的应用优势

1.1 提高装配式结构设计效率

装配式结构设计在预制过程中，需要对预制构件的各类管线、电盒等进行预埋[3]，各专业间配合比传统现浇结构更加密切。利用 Revit 创建设计平台，各专业设计人员能够及时传递各自专业的设计信息，对设计图纸进行实时修改，提高设计的协同性及结构设计的效率和精度。

1.2 易于进行标准化设计

装配式建筑设计的核心是 “标准化集成”。为了最大限度地易于工业化生产和提高经济性，装配式结构应更多地采用标准化构件。以无洞口预制混凝土内墙板为例，相同高度的墙体长度有 1.8～3.6 m，共 7 种尺寸。应用 BIM 技术，对预制构件的集合尺寸、内部钢筋、灌浆套筒等进行精准设计、定位；并且将整块墙体定义为一个族，便于后续设计的直接取用。

1.3 建立装配构件细部模型构造

根据结构施工图预制构件详图。以预制外墙板为例，BIM 技术可快速生成外墙板的各向视图，包括各方向的模板图和配筋图，更清晰地表达预制构件的各项信息。其中包括外叶板、内叶板及洞口的尺寸，每根钢筋的直径、尺寸和位置等，以及墙板上预留的吊装埋件、临时支撑埋件、接线盒孔等。通过观察，有效提高了预制构件的生产精度和效率，易于厂家进行加工制作。

1.4 对装配构件进行模拟装配

BIM 技术可以直观、准确地反映出各预制构件的安装方向和各预制构件之间的连接方式，尤其是复杂节点处各预制构件钢筋和现浇部分钢筋的摆放位置；同时也能对钢筋的位置进行碰撞检查。

1.5 BIM模型的信息化管理

对于工程整体来讲，BIM 技术的应用，可以对所采用的预制构件进行统一管理，快速统计出每一层预制构件的种类、数量，所需混凝土的体积、钢筋的重量以及各种预埋件的数量，并计算出结构的装配率，从而对建筑的造价、装配化程度进行评估。

2 工程实例应用分析

本文以天津某高层住宅为例，介绍 BIM 技术在装配式建筑中的应用。

2.1 项目概况

本项目为剪力墙结构，地上总建筑面积为：4.9 万m2。单体结构地下 2 层，地上 24 层，结构高度 72.6 m，符合装配整体式剪力墙结构的最大适用高度。其中地下部分、地上 1～5 层(底部加强区及过渡层)、全部边缘构件以及屋面板采用现浇混凝土结构，其余各层内外墙体、梁、板、阳台、楼梯、空调板采用装配式混凝土结构。预制率达到62%。

2.2 BIM模型建立

本项目采用 Revit 软件进行全楼 BIM 模型的建立，墙体分别建立外墙板与现浇段，其余构件依次建立。经软件自动统计，本项目标准层每层预制墙体共 32 块，预制梁 28个，预制阳台 2 个，预制楼梯 2 个；内外墙板大部分采用标准构件，标准构件采用族进行设计。标准层拆分模型如图1 所示。

图1 标准层拆分模型图

2.3 装配构件细部模型构造

图2 为结构中某一预制外墙板。将构件详图中的外墙板、保温层、线盒、钢筋、临时支撑、灌浆套筒等全部建立在 Revit 模型中，清晰明了，有利于防止错漏碰缺。

图2 某一预制外墙板图

2.4 装配构件进行模拟装配

图3 为两个墙体在现浇段范围内的钢筋锚固。此范围内钢筋密集交错，并需要满足锚固要求，在现场装配过程中容易发生钢筋碰撞。Revit 自带碰撞检查功能，可以方便地查看钢筋碰撞位置，通过三维建模逐一进行装配，提高了图纸的准确性，也显著提高了装配式建筑的生产效率和工程质量。

图3 两个墙体在现浇段的钢筋锚固

2.5 构建模型的管理

对于工程整体来讲，BIM 技术的应用可以对所采用的预制构件进行统一管理，快速统计出每一层预制构件的种类、数量，所需混凝土的体积、钢筋的重量以及各种预埋件的数量，并计算出结构的装配率，从而对建筑的造价、装配化程度进行评估。

3 Revit 在装配式结构设计中的展望

结构设计的重点在于计算分析，Revit 最大的不足就是结构模型与物理模型的衔接问题。在搭建 BIM 模型时，可任意定义族。这个族可以是任意形状的，截面大小也可以是变化多样的。这个结构在 Revit 模型中是一个相对独立的单元，但在现在大多数的分析软件中，无法同时创建与之对等的物理分析模型。主流的物理分析模型仍是杆单元、梁单元、壳单元等。对于几何模型到物理模型的转化尚需人工干预、剖分。

BIM 用于装配式结构最主要的还是协同设计与模拟装配。通过 BIM 的数据库，将建筑、结构、设备联系起来，并做到与模型上的信息相关联，做到一改俱改。BIM 软件的发展，不仅与软件的操作习惯相关，更与设计院的盈利模式和国家政策息息相关。在结构中，加强与计算软件的参数化双向联系；使用过程中，对甲方、设计院以和构件厂都应一并使用统一体系的 BIM 模型。

4 结 语

目前装配式住宅在我国发展迅速，BIM 技术有利于住宅产业化进程的推广。采用 BIM 技术进行装配式结构设计减少了设计问题，提高了出图效率，易于厂家进行加工。目前的 BIM 技术更多地偏重于结构设计出图方面。对于结构计算以及后续围绕构件制造、运输、装配的全周期过程有待进一步研究。

[1] 樊则森, 李新伟. 装配式建筑设计的BIM方法[J]. 建筑技艺, 2014(6): 68-76.

[2] 管梽瑜, 张德海. BIM使住宅产业化再发展[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2013(23): 23-36.

[3] 白庶, 张艳坤,韩凤,等. BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J]. 建筑经济. 2015 (11): 106-109.

TU50

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

2016-09-12

孟祥良，现供职于天津大学建筑设计研究院。作者通信地址：天津市南开区鞍山西道192号。邮编：300073。