基于BIM模型的建筑装配率计算方法研究

任 伟，张顺进

浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江杭州310028

0 引 言

建筑产业现代化是以绿色发展为理念，以新型建筑工业化为核心，充分运用现代科学技术和现代化管理模式，将房屋建造全过程连接为完整的一体化产业链，实现开发建设、设计研发、生产加工、施工装配、咨询服务等全产业链协同发展，从而全面提升建筑工程的效率、效益和质量［1］。

装配式建筑可实现项目开发过程中的质量可控、成本可控、进度可控三大目标［2］。在政策的引导下，国内装配式建筑的普及率越来越高，大部分地区新建项目均增加了装配率的要求，在项目开发的过程中，需要充分考虑当地的装配式构件生产情况和项目特点，制定满足要求的建筑装配式方案。

建筑信息模型（简称BIM）指建设工程的物理特征和功能特性等信息的数字化集成。BIM技术是指基于BIM的数字化承载和可视化表达等的成套技术。Revit 是Autodesk公司开发的一款当前较为普及的BIM软件。Dynamo 是可在Revit 上运行的可视化编程工具，设计师可以完善数据处理，提高几何模型和信息模型之间的契合度。Revit二次开发技术［3］是基于Revit API类库，通过C#、VB.NET 等语言，扩展和增强Revit功能和应用，能够加快建模速度，辅助三维出图，满足项目的特殊需求。WPF是微软推出的基于Windows 的用户界面框架［4］，它提供了统一的编程模型、语言和框架，真正做到了分离界面设计人员与开发人员的工作。

装配率是评价装配式建筑的重要指标之一，也是政府制定装配式建筑扶持政策的主要依据［5］。建筑的装配式方案制作中有大量装配率计算工作，并且由于方案在优化的过程中，经常需要根据优化的版本编制计算表，绘制平面示意图。本文提出的方法基于BIM 模型参数化的特点，结合Revit二次开发和Dynamo程序，能够提高装配率计算过程准确度和效率。

1 装配率计算流程

装配率计算整体流程见图1。首先对项目模型进行整理，便于模型归类，模型归类界面通过Revit二次开发完成，修改完模型后通过装配率计算功能可导出项目模型的装配率情况。若结果达不到装配率要求，则再次调整方案修改模型。在模型核查完成后，创建各类装配式构件的平面示意图和明细表，通过运行Dynamo 编号程序和标记程序，完成平面示意图的构件标记，添加标注后生成装配式构件平面示意图，在明细表中添加计算参数，生成装配率计算表格。

图1 装配率计算流程

2 装配率计算方法

2.1 BIM模型处理

本文采用《装配式建筑评价标准（DB33/T 1165—2019）》的装配率计算规则，计算单体建筑±0.000 m以上的主体结构、围护墙和内隔墙、装修和设备管线等采用预制部品部件的综合比例。主体结构包括柱、支撑、承重墙、延性墙板等竖向构件和梁、板、阳台、楼梯、空调板等水平构件。

装配率的计算规则并不复杂，本方法通过Revit二次开发制作了一键生成装配率的功能，可以快速查看计算结果，便于及时调整装配式方案模型。Revit 模型中构件的分类主要依靠图元（Revit 模型的最小组成单位）的类型参数和实例参数区分，直接在图元中添加分类标记的方式容易出现规则不统一、错标、漏标，导致结果的偏差。而通过Revit二次开发和WPF制作交互式标记界面则可以较好地解决这个问题。

Revit 中大部分的构件都可以通过一个图元表达完整，在模型中可以方便地获取构件的体积、面积等数据。有的装配式构件在模型中需要通过几个图元整体表达，比如整体式阳台、整体式楼梯等，这类构件一般需要提取整体的投影面积，在计算的过程中如果简单地把所有图元的投影面积相加，便有重复计算的可能。本方法将这类构件成组，以组为单位进行模型归类，一键生成装配率的功能会以整体的方式提取投影面积，避免重复计算，构件装配率计算公式见表1。

表1 装配率计算方式

2.2 装配率计算表格制作

确定装配率的方案后，通过BIM模型生成更详细的装配率计算表格，计算表格制作难点在于预制构件的编号， Revit自带的标记功能无法对构件进行分类汇总，添加前缀等功能。本文以内隔墙为例，利用Dynamo编写的程序对预制构件进行编号、标注，利用明细表功能生成计算表格。

2.2.1 Dynamo编号逻辑详述

构件的编号需要将平面示意图中的墙体和计算表中的墙体进行对应，人工进行编号工作量巨大，而且容易出错，故采用Dynamo可视化的编程方式来实现构件编号的属性赋值。构件编号要解决的就是分类汇总的问题，根据墙体实例中存在差别属性进行逐一提取，通过“==”和“List.FilterByBoolMask”节点进行层级分组，这里要特别注意计算结果的数据结构。

筛选“非砌筑”的墙体，通过“Element.SetParameterByName”节 点 赋 值“QZ”，将“砌筑”的墙体赋值“YZ”作为编号前缀。在“非砌筑”墙体中，通过“List.Count”节点统计该类别下不同实例的总数，将编号值赋值到不同的组别中（图2），其他类别的同理。

图2 Dynamo编号程序节点

2.2.2 装配率计算书

装配率计算书的编制并不复杂，但由于其统计数量庞大，传统的统计方式耗时，且修改方案后需要重新调整修改部分的编号和数据。BIM模型的优势在于模型和数据始终能保持一致，在修改模型的同时，模型中的数据也随之改变，根据模型导出的计算表也会发生相应变化，同时也能提高结果的准确性。

以围护墙为例，在明细表中提取所有围护墙类型，添加“构件编号”“类型”“层高”“梁高”“长度”“无连接高度”“层数”“合计”等字段，添加计算参数“单片墙体外表面积”=“长度”ד无连接高度”。经过格式处理，结果见表2。

表2 装配率计算结果

2.3 装配式构件平面示意图

装配式构件平面示意图需要在平面中表示构件位置、类型、编号、长度等信息，并对构件进行填充、编号，添加适当标注。采用人工进行填充、标记的工作量巨大，容易出现错误注释、漏标等现象。BIM模型中的“编号”“长度”等字段可以通过标记族自动识别墙体内的参数进行注释，相较人工的方式来说，速度快，准确性高。

以内隔墙为例，在Revit 中载入“墙”类型的标记族，在标签中添加“类型”“编号”“长度”参数，把标签样式改为“类型” - “编号”L = “长度”。为了减少出图时调整标记的工作量，通过Dynamo程序生成，可对标记进行偏移，根据墙体类型替换标记样式，最后在平面上适当标注，生成装配式构件平面示意图，见图3。

图3 Revit绘制装配式构件平面示意图界面

3 工程应用

3.1 应用情况

某先进技术产业创新平台项目位于三亚崖州湾科技城大学城片区内，距离海南环岛高速崖城互通约3.5 km，总用地面积2.5万m2，总建筑面积6万m2。装配式设计包含水平构件（板等），内隔墙非砌筑，内隔墙与管线、装修一体化，全装修，集成卫生间、管线分离等，项目截图见图4。

图4 项目三维轴测图

采用本文所述方法测算，该项目主体结构部分采用梁板、楼梯、阳台等构件应用比例为73.68%，围护墙和内隔墙部分内隔墙与管线、装修一体化应用比例为86.67%，通过BIM模型生成平面示意图和计算书。本项目的装配率计算得分见表3。

表3 计算得分

3.2 存在问题

现行装配率计算和等级评价依据主要是《装配式建筑评价标准（GB/T 51129—2017）》，各地在此基础上，结合地方特点出台了不同的装配率计算规则。例如宁波市相较于浙江省的评分项中，楼梯单独作为评价项，浙江省的非承重围护墙非砌筑比例要求≥80%，宁波市与之相对应的评价项为预制外墙外表面积比例≥50%。因此在实际应用中需要根据当地执行标准适当调整计算参数。

本方法BIM模型要求达到施工图设计阶段模型深度，模型表达正确完整。若在进行装配率计算前未采用BIM技术，则前期的建模会有较大工作量。施工图深度BIM模型一般不要求对电气管线进行表达，因此无法正确统计管线分离的比例。

本项目执行海南省装配式建筑装配率计算规则（2021年修订版），其中主体结构与内隔墙部分的评价要求与浙江省是一致的，因此这两部分可以采用本方法统计应用比例，竖向构件和集成卫生间应用比例为100%，没有统计的必要。

相较于传统方法，设计师需要掌握Revit和Dynamo 等BIM 软件。由于每个建筑的装配式方案都存在差异，用本方法计算装配率需要一定的模型修改和Dynamo程序的参数调整。

4 结 语

本文基于《装配式建筑评价标准（DB33/T 1165—2019）》的装配率计算方法，研究Revit软件平台下建筑模型的数据，通过Revit 二次开发、Dynamo可视化编程等方法使设计师从BIM模型中快速得到装配率成为可能。设计师从BIM模型生成装配式构件平面示意图和装配率计算表，实现了“一模多用”，提高了模型的应用价值。

根据本文装配率计算方法在工程中的应用，相较于传统方法，装配率计算的准确率及方案调整的效率都有所提高。本文中装配率计算方法可为装配式建筑BIM应用提供思路，提高装配式建筑BIM应用率，推动装配式建筑更好地发展。