BIM技术在精装项目中的排砖应用研究

张绍平，胡佳萍，温桃，袁志华

（1.江西建设职业技术学院江西 南昌 330200；2.东华理工大学长江学院应用工程系，江西 抚州 344000；3.东华理工大学土木与建筑工程学院，江西 南昌 330013）

1 引言

随着经济社会的发展，为了适应人民群众对住宅装修的需求，越来越多的地方政府要求商品住宅完成装修后入市，避免二次装修造成破坏结构、浪费和扰民等问题。装修一次到位是指房屋交钥匙前，所有功能空间的固定面全部铺装或粉刷完成，厨房和卫生间的基本设备全部安装完成，简称全装修住宅[1]。在全装修住宅中，固定面全部铺装是一项重要内容。王蓉蓉[2]研究了精装修项目中开发商提供地砖材料，装饰装修企业负责采购辅料和切割磨边施工情况下的“地砖地面”成本问题。在面砖施工中，不预排可能导致材料采购量偏差较大。预排后由于统计工程量不准，使得加工和领料出现较大偏差，满足不了精细化管理的要求。为了在面砖工程施工前，观察装修效果，统计材料需求量，采用BIM技术排砖，助力实现精细化管理。

使用BIM技术优势明显，采用BIM进行排砖的意义主要有：在核对建筑结构后创建排砖模型，能够有效减小施工误差；进行三维交底，提前展现项目竣工后的效果；出具材料明细表，用于指导加工和采购材料；不符合要求的预排，需要在BIM模型中调整到位后再实施，避免因返工造成浪费。

2 BIM排砖方法

运用BIM技术进行排砖的方法有多种，但大多研究的是BIM砌体排砖，如毕天平、卢皓等[3]对CAD排砖、Revit建族排砖和BIM5D排砖三种方式进行了比较；张银芳、闫帅平[4]研究了BIM技术在砌筑工程排砖深化设计中的应用。邓朗妮、黄晓霞等[5]研究了应用排砖族进行面砖排布。结合面砖工况，经过对比基于Revit的三种BIM排面砖方法，针对适合项目的方法进行研究。

2.1 BIM排面砖方法

此处选用基于BIM的三种排面砖方法为建族法、幕墙法和概念体量法。建族法，使用Revit创建排砖族进行模拟排砖；幕墙法，运用幕墙工具以嵌板为砖块；概念体量法，以自应族公制常规模型创建砖块族。

2.2 三种方法优缺点分析

这三种方法都可以排面砖，优缺点如表1所示。

通过对比可见，建族法建模难度小，适用范围限制大；幕墙法适用范围广，铺砖面和砖状形状不受限制，但建模操作较为复杂，并且在工程量统计时个别参数存在缺失的情况；概念体量法适用范围广，建模操作和工程量统计较为复杂，在分割表面时对铺砖面形状要求较高。因此，此处选择幕墙法排砖。

3 排砖模型创建

在创建模型时可分为两步。一是创建建筑结构模型，二是创建排砖模型。近几年BIM技术已迅速渗透到工程建设行业的方方面面，部分项目在业主的主导下已经应用BIM技术。这类项目中已有建筑结构模型，经过检查核对无误后可在此基础上继续创建排砖模型。否则建筑结构模型和排砖模型都要创建。此处针对第二种情形，介绍排砖模型创建。

三种排砖方法对比表 表1

3.1 创建建筑结构模型

为提高模型使用效率，建模之前需要明确建模标准。按照统一的建模标准所创建的模型传递后，使用方可根据依据建模标准调用信息。建模标准确定后，根据图1、图2所示的建模流程，按照先结构后建筑的顺序创建模型。创建建筑结构模型是BIM技术中的基础内容，详细建模步骤在此不展开论述。

图1 结构模型创建流程

图2 建筑模型创建流程

3.2 创建排砖模型

核对建筑结构模型准确无误后，再创建排砖模型，避免返工。在工程中大多数砖都是矩形，以此为例介绍幕墙法创建排砖模型的具体步骤。

3.2.1 用玻璃斜窗模拟地砖铺装

采用幕墙法创建地面砖，需要用到玻璃斜窗的功能。玻璃斜窗是迹线屋顶的一种特殊类型，既具有屋顶的功能，又具有幕墙的功能[6]。用玻璃斜窗模拟地砖的建模步骤具体如下：

①单击功能区“建筑”选项卡-“构建”面板-“屋顶”工具，在弹出的最低标高提示中选择“F1”标高确定；

②在屋顶“属性”中，从族类型下拉列表中选择“玻璃斜窗”；

③在“修改｜创建屋顶迹线”活动选项卡-“绘制面板”中选择矩形，选项栏不勾选定义坡度。绘制一个1800mm×2000mm的矩形屋顶，并在功能区单击“对勾”创建玻璃斜窗；

图3 玻璃斜窗

图4 划分网格

图5 米色地砖面

④划分幕墙网格，单击功能区“建筑”选项卡-“构建”面板中的“幕墙网格”工具，纵向捉摸1/3分割点位置分割嵌板，横向自下而上以300为间距布置网格线，完成后如图3～图5所示；

⑤布置幕墙嵌板，框选整个幕墙，运用过滤器仅选择“幕墙嵌板”。在属性面板中，通过编辑类型复制生成一个新的嵌板类型，命名为米色地砖，将类型参数中的厚度调为10mm，同时修改其材质，确定后效果如图5所示；

⑥观察砖块规格，运用TAB键，当一块地砖亮显时单击确定，在属性中可以看到该砖块的宽度、高度和面积。这些关键参数在明细表中可以统计工程量。

在工程项目中地砖铺装面的外形可能不是矩形，可能存在凹凸；网络划分也可能要复杂一些。当遇到复杂情况时，需要根据深化设计图划分网格，不规则砖块也能正常显示。此时明细表中参数不完整，高度和宽度参数为空值，需要在后续处理时补充完整。

4 工程应用

4.1 项目背景

某住宅为两层复合结构，总面积为350m2，其中一层面积 185m2，为四室两厅两卫布局，对此进行装修设计。铺贴地砖的主要材料中卧室采用木地板，客厅和餐厅采用大理石，卫生间和阳台采用防滑砖等。

4.2 模型创建

按照先结构后建筑的顺序完成基础模型创建，然后进行装修模型创建，装修模型中的地砖模型使用玻璃斜窗创建。房间中木地板铺贴时，幕墙网格划分需要注意网格线的方向与错位。如果项目中卫生间的防滑砖颜色有所不同，需要在系统嵌板族中创建多个类型以便替换。由于这些操作方法与排砖模型创建一样，建模步骤不再赘述。该项目模型创建完成三维效果如图6所示。

4.3 项目应用

项目BIM模型创建完成之后，在以下方面有着广泛应用。

4.3.1 三维效果查看

可视化作为BIM最显著的特点，模拟三维的立体实物可使项目在设计、建造、运营等整个过程的可视化，方便沟通、讨论与决策[7]。

该项目在设计阶段，可以查看如图6所示的整体效果，也可以调取局部的效果如图 7所示，（a）为客厅效果（b）为卧室效果。从而达到提前展现项目施工完成后的三维效果的目的。

图6 三维模型效果图

图7 局部空间效果展示

以三维模型效果为基础，如果业主不满意铺砖效果，可以运用地砖样板图片来替换模型中地砖、木地板等材质的效果。基于BIM三维模型的可视化，配合建筑师专业的美学建议，能够有效提升业主对项目的满意度。

4.3.2 明细表输出

在模型创建完成之后，使用明细表可以统计模型中所用砖块的工程量，从而服务于采购精细化管理。砖块明细表输出的步骤如下：

①在单击“视图”选项卡-“创建”面板-“明细表”，在下拉列表中选择“明细表数量”；

②在“新建明细表”对话框中的类别中选择“幕墙嵌板”，名称选择“建筑构件明细表”，阶段选择“硬装阶段”（如图8），点击确定；

③在“明细表属性”对话框中，将可用的字段中的族与类型、类型、高度、宽度、面积与合计全部添加到右侧的“明细表字段”栏，如图9所示；

图8 明细表

图9 明细表属性

④排序/成组设置，首先在排序方式中按“族与类型”排序，然后按“面积”排序。勾选“总计”，并选择“标题、合计和总数”，并取消勾选列举每个实例即相同的实例按排序规则合并显示，设置完成后确定，得到该项目中实际铺贴净砖工程量的明细表；

⑤工程量明细表分析，明细表中部分砖块类型中有面积参数，但宽度和高度参数缺失，此时需要说明补充完整，便于后续使用，在图10所示的明细表中，面积为 0.184m2、0.56m2和 0.602m2都是不是矩形砖，为割后加工后铺贴的净面积；

图10 明细表截图

⑥明细表整理，为了便于整理和不同参与方使用，需要导出来明细表进行整理。导出步骤为，在明细表状态下，通过左上角的“R”，从应用程序菜单中选择“导出”-“报告”-“明细表”，系统默认为“嵌板明细表.txt”，保存在指定位置。导出后在EXCEL表格中补充完善信息，并备注出异形砖切割前所需用到的块材。经汇总可知该项目中地砖楼梯间工程量12块，3.84m2；大理石地砖 96块，46.032m2；木地板 980 块，62.163m2；米黄水晶石203块，1.93m2；防滑砖145块，22.137m2；总块数 1436块，总面积137.466m2。其中大理石地砖明细表如表2所示。

4.3.3 采购及加工管理

在地砖铺贴净量明细表中，已经得到了各砖块不同规格的使用数量及面积。由于部分砖块是由标准砖块切割后得到的，依据经验或继续深化可以得到采购标准砖块的工程量。配合铺砖面的深化图纸，能够很好地指导异形砖切割加工。此处以大理石砖为例，展示明细表深化法计算采购工程量表。在计算过程中，按照使用整砖优先，小砖使用切割后的边角料加工的思路进行。经统计，共需800x800的标准砖块81块，面积为51.84m2（见表3）。采购量比净量多出12.65%，主要原因是两厅形状不规则，砖块切割加工量大。

地砖铺贴净量明细表 表2

大理石采购工程量表 表3

4.3.4 出具铺砖深化图

为了更好地指导施工，可以导出二维图纸。在已创建的三维模型基础上，经过确认后导出排砖深化后的二维布置图，可以很好地服务于现场。

5 结论

精装修项目中工种多、工艺多、材料多，精细化管理显得尤为重要。方案越细对管理就越有利。精装修运用BIM技术进行排砖模拟，除了能够提前展现项目施工完成后的效果外，还可以统计所需材料工程量，导出排砖图。BIM技术在标准间排砖中的优势是显而易见的。

①精装模型可视化：在项目开始施工前，提前展现了项目完成后的效果，为装修材料的选择提供了重要决策依据。不仅提高了决策效率，还能够有效降低因决策失误导致浪费。

②为精细化管理服务：所创建的模型通过明细表统计可以很快统计出装修施工时所用材料的规格及数量，为材料采购和深化加工打下了很好的基础，促进管理水平提高。

③巧用玻璃斜窗：一般幕墙都是用于竖向构件建模，当需要在平面构件中使用幕墙时，需要用到屋顶中的玻璃斜窗功能。通过幕墙嵌板的类型实现不同材质砖块的铺设和工程量统计，同时为BIM技术在其他领域中的应用提供了新方法。

④建模操作要求高：这种方法在推广应用过程中，对于BIM从业人员的要求高，尤其是幕墙网络划分时，需要专业知识支撑。对于不规则地砖铺贴建模，该方法效率较低。因而，大面积不规则场景使用受限，推荐应用在大量标准层的项目中。