基于Revit 的建筑施工时空变化研究

王素真

（合肥财经职业学院，安徽 合肥 230601）

建筑施工过程时空变化模拟一直以来都是国内外建筑业信息技术研究热点［1］。随着建模技术的不断应用，对建筑施工过程的相关分析在不断深入，研究的方法越来越多样化、智能化［2］。但是，现有研究仍然存在一些问题［3，4］：（1）目前大多数学者对于建筑施工过程的时空变化模拟研究较少，可以提供的研究成果较少。对于建筑的施工过程过于复杂，包含施工工序多。（2）由于Revit软件自身的局限性，难以覆盖整个建筑建造的全生命周期，实际建造中的一些现实因素也无法在模型构建中得以考虑。由于Revit 建模软件自身的功能不够全面，使得施工过程的阶段变化与状态迁移难以准确记录，这就要求对使用Revit 建模时尽可能对建筑施工过程进行完整体现，以达到对建筑施工过程时空变化模拟的目的［5，6］。本文基于Revit 软件模拟了建筑施工过程的时空变换，其意义在于利用构建建筑物模型时能够优化建筑资源配置，避免建筑资源的浪费，可以模拟建筑物施工过程和施工的进度，加强对施工的管理。通过使用Revit 建模软件构建建筑施工过程时空变化模拟更好体现支持建筑对象演化过程的动态表达，更好地分析建筑全生命周期中的演化过程特点。在分析的基础上用建筑模型的构造过程来表达这些建筑施工过程的相关特性，使得建筑施工阶段更好地展现出来，从而达到对建筑施工过程时空变化的模拟。

1 建筑施工过程建模与特性分析

1.1 基于Revit 的三维建模

通过使用Autodesk Revit 2018 软件进行三维建模，如图1 所示。建模过程主要包括了基坑挖土、桩基阶段、地下结构阶段、地上主体结构阶段、地下建筑阶段、地上主体建筑阶段、地上主体装饰装修阶段等过程。根据对建筑施工过程的特性分析，模型构建过程要实现建筑演化过程中的阶段性、层次性、关联性。

图1 主体装饰装修成果图

在地基构造阶段，主要表达了桩基的建造过程；在主体建造阶段表达了建筑物各楼层的建造过程以及脚手架的拆建过程；在装饰装修阶段，则描述了相关建筑构件的装饰装修过程。

1.1.1 地基构造

在建筑地基基础建造阶段，主要表达桩基的建造过程。利用revit 软件绘制的桩基阶段，主要表现工程在特定标高处的筏板、承台、集水坑等。接着在桩基阶段的基础上构造筏板基础垫层，形成筏板基础，再以筏板为承重结构向上引出墙柱，开始浇筑捆扎的钢筋柱，搭建地下室连续墙和柱，在承重墙和承重柱上构造地梁，完成地下室梁的建造，最后浇筑地下室顶板，完成地基基础部分。

1.1.2 主体工程

主体工程的建造分为地上主体施工阶段和地上主体建筑施工阶段，包括构建房屋的梁、板、柱、剪力墙、砌块墙体。主体实际上就是从基础圈梁开始，绑筋、支模、浇筑，一直到建筑物封顶。从地基基础上引出钢筋捆扎柱，做一楼空间。在柱子上搭设一楼的梁，需要支模，也是钢筋捆扎，然后混凝土浇筑，再浇筑一楼天花板，此时的天花板就是二楼的承重结构。然后同一楼工序一样建造二层楼，一层一层翻上去，完成主体框架。做完框架主体后进行每层砌墙。

1.1.3 装饰装修

主体装饰装修部分是为了保护建筑的主体结构、完善建筑的使用功能和美化建筑物，采用装饰装修材料或饰物，对建筑物的内外表面及空间进行的各种处理过程。在Revit 中主要使用门窗，墙体建模工具，进行门窗的安装和墙体修饰完成对主体的装饰装修。

1.2 建筑施工的特性分析

1.2.1 建筑对象演化过程具有阶段性

建筑对象的演化包含了若干规律性的时空过程，这些时间的规律性首先体现在建筑施工过程的阶段性，具体表现在：

（1）分阶段，一个施工过程会在时间轴上划分为若干个较大的时间阶段。如图2 所示，建筑物的施工阶段由基础、主体、装饰装修、屋面等施工阶段所组成；而装饰装修阶段又由地面、抹灰、门窗、吊顶、饰面板、轻质隔墙、涂饰、细部等施工阶段所组成。

图2 建筑施工过程阶段性工程

（2）小周期循环，在一定区域内进行重复若干规律性的周期。例如在装饰装修的抹灰阶段，施工人员在各个房间内重复着抹灰的操作，直到该工作完成。

（3）每个阶段具有开始与结束时间。在建筑施工设计时，设计师会对每个阶段的开始与结束时间进行限定，形成建筑施工的计划时间；而在实际施工时，也会有各个阶段实际的完成时间，形成建筑施工的实际完成时间。

1.2.2 建筑对象具有层次性

建筑对象的演化过程具有一定的层次性。如一个建筑施工工程可分为基础、主体、装饰、验收等分部工程；主体施工又由各个楼层和屋面的结构施工所组成；而每个楼层的结构施工，又可由钢筋、混凝土以及相应的基础构件的施工所组成。建筑对象的施工过程中，相同对象在不同施工层次具有不同的语义信息。如钢筋混凝土建筑工程施工时，如以建筑构件为基本粒度来考虑，每一楼层的施工包括楼板的柱、梁等建筑构件的架设。而在更细的层面上，建筑构件的施工又可以进行进一步细分。同样是楼板，在更细的粒度下，则又可代表着水泥预制板和钢筋拼接的整个过程。此时，楼板已经被分化成了钢筋和预制板等内容。因此，同样的对象，在不同的施工层次下，语义信息可能发生变化。

1.2.3 建筑对象演化过程各环节之间具有关联性

建筑对象演化过程的各个环节之间具有一定的关联。一个或多个个体的演化发生会同时引起或者需要为其它个体演化行，进而形成范围更广或者时间更长的演化。演化层主要描述建筑物的施工过程各个阶段的演化过程，包括不同时空分辨率下建筑对象的演化。从总体工程到分部工程到子分部工程的层次结构，体现了建筑施工过程所存在的层次性，而每一个施工层次中，各项施工工程又是由各个施工阶段所构成，体现了施工过程的阶段性。为完成每个施工工程或分部工程，管理者对施工任务进行了进一步细分，规定了各项施工活动的关系，体现在施工任务的串行、并行等相互关系上，体现了施工过程各环节的关联性。

2 建筑施工过程时空变化模拟的实现

2.1 阶段性的实现

建筑对象的演化过程具有阶段性，建筑对象的演化包含了若干规律性的时空过程，这些时间的规律性首先体现在建筑施工过程的阶段性。而基于Revit 的建筑模型也有演化过程的阶段性，一个施工过程会在时间轴上划分为若干个较大的时间阶段，模型构建在时间轴上也有阶段性的体现。在模型的构造阶段的阶段性主要有建筑施工的推进，建筑在时间上得对应变化。建筑物的施工阶段由基础、主体、装饰装修、屋面等施工阶段所组成，在Revit 模型上能够实现建筑施工过程在时间上的阶段性。Revit 建筑模型在阶段性的实现如图2。

2.2 层次性的实现

建筑对象具有一定的层次性，建筑对象的演化过程具有一定的层次性。如一个建筑施工工程可分为基础、主体、装饰、验收等分部工程；主体施工又由各个楼层和屋面的结构施工所组成；而每个楼层的结构施工，又可由钢筋、混凝土以及相应的基础构件的施工所组成。建筑施工过程的层次性在时空上对应着支模的完成，楼层混凝土浇筑，然后开始建造三层结构，建造活动都有相应的层次，在Revit 模型上能实现出层次性，如图3。

图3 建筑施工过程层次性结构程

2.3 关联性的实现

建筑对象演化过程的各个环节具有一定的关联性。在Revit 模型中，各个活动之间存在着关联关系。外架搭设是后续各楼层进行作业的前提条件，如果该项工作未完成，则后续各楼层的建造过程无法开展。在建筑施工过程中，Revit 模型的关联性主要体现在，脚手架的外架搭设环节关联着建筑施工的推进和施工环节的流转。Revit 建筑模型在关联性的实现如图4。

图4 建筑施工过程关联性流程

根据上述方法，对建筑物演化过程的特性进行了分析，从建筑对象的演化过程包含了若干规律性的时空过程出发，通过Revit 构建的模型，以模型的构建过程为例体现建筑施工过程三个特性，也是建筑演化过程的时空特性，即建筑对象演化过程具有的阶段性，建筑对象演化过程具有的层次性，建筑对象演化过程各环节之间具有的关联性。从Revit 模型建造过程对象出发，实现了对建筑施工过程的时空变化模拟。

3 结论

本文面向建筑物的建筑施工过程，分析了其中存在的主要时空过程特征，构建了基于Revit 的建筑建造过程模型。围绕建筑施工过程的三个特性，即阶段性、层次性和关联性，以模型构建过程为例，体现了建筑演化过程中包含时空过程的特性，并实现建筑建造过程的时空变化模拟。结论如下：

（1）基于Revit 构建的建筑物建造过程模型，能够较为准确地表达建筑建造过程中所包含的阶段性、层次性、关联性等特征。

（2）模型能够实现建筑对象与建筑建造过程模型的关联，从而有效地对建筑物的建造过程进行模拟。

（3）模型的建造过程相关要素比较完备，能够与实体建筑物建造过程中的相关要素进行映射，具有建筑建造过程类似的功能。