杜相，丁思亮

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

基于Revit 的BIM 技術可輔助設計辦公室異形空間，精準提取工程量、空間點位和構件尺寸，展現(xiàn)出協(xié)調(diào)和精細化的特點。因此，研究基于Revit 的BIM 技術在辦公室異形空間設計中的具體應用十分必要。

1 基于Revit 的BIM 技術概述

BIM 技術是一種在三維模型中將設計、施工、管理等涵蓋全生命周期信息的技術類型，將此種技術應用于建筑項目中，能夠建立起設計單位、建設團隊和運營部門間的無形橋梁，起到降低成本和節(jié)約資源的作用[1]。此種技術的實現(xiàn)要借助核心建模軟件，當前主要應用的軟件來自于四大公司，分別是Autodesk、Bentley、Graphisoft 和Dassault，本文所應用的軟件為Autodesk公司的Autodesk Revit 軟件，相較于其他3 家公司所開發(fā)的軟件具備更精確顯示建筑結構的優(yōu)勢，能夠支持BIM 技術應用，智能化水平更高[2]。

2 基于BIM 技術的辦公室異形空間建模設計

本工程為某產(chǎn)業(yè)園辦公樓，建設地點為南京市，建設用地面積為13000m2，總建筑面積63000m2，建筑占地面積為4300m2，地上建筑面積為40000m2，地下建筑面積為22000m2，建筑層數(shù)為地上主樓12 層，裙樓2層，地下2 層，建筑高度為49.5m。該項目效果如圖1所示。

運用基于Revit 的BIM 技術建立辦公室異形空間模型的基本流程如下。

（1）根據(jù)辦公室異形空間設計方案，建立對應的模型。

（2）建立與設計方案相符的體量模型，建立建筑圖幕墻分格，劃分幕墻網(wǎng)格，確定幕墻斑塊的定位平面。

（3）將劃分結果導入Revit 軟件中，創(chuàng)設與施工要求契合的參數(shù)化模型。

（4）模擬施工和構件安裝過程，根據(jù)4D 模擬效果判斷設計方案是否科學合理。若合理，整合與其他交叉專業(yè)聯(lián)系的BIM 模型；若不合理，退回第（2）步。

（5）判斷所形成的整體模型是否出現(xiàn)相互沖突的情況。若未出現(xiàn)沖突，輸出最終方案；若出現(xiàn)沖突，協(xié)調(diào)各個專業(yè)，修改參數(shù)，退回至整合模型階段，直至整體模型不發(fā)生沖突，輸出最終方案。

2.1 參數(shù)化異形空間曲面幕墻網(wǎng)格建模

利用Rhino（犀牛）+Grasshopper 插件的軟件建立表皮模型，深度調(diào)整輪廓外表皮，借助BIM 技術，對外輪廓高度按照弧度不同進行限制，依據(jù)輪廓線構建幕墻表皮[3]。

在此工程中，借助傳統(tǒng)建模方式難以生成符合設計需要的異形空間結構，要根據(jù)項目不同區(qū)域的幕墻表皮曲率，結合第一層的平面圖，生成平面形狀（圖2）。將參數(shù)點輸入至Construct Point 運算器中，由Sweep1 命令繪制曲面圖。按照第一層的曲面模型生成邏輯流程，輸出滿足不同參數(shù)點位的曲面模型（圖3）[4]。借助BIM技術，劃分曲面網(wǎng)格，輸出V、U 的值。曲面網(wǎng)格輸出由Quad Panels 命令實現(xiàn)，在導入曲面、確定參數(shù)和垂直形成符合V、U 方向的網(wǎng)格曲面后，經(jīng)解構，得到具有網(wǎng)格劃分的模型結構。

圖2 異形面的平面形狀

圖3 異形結構曲面模型

借助Rhino（犀牛）+Grasshopper 插件所形成得曲線模型，應當在轉變?yōu)闂U件后，生成實體模型。以“族”的形式顯示豎梃桿件，命名為“自適應桿件族”，在Revit軟件支持下，導入幕墻網(wǎng)絡，由此生成模型中的各個節(jié)點，在模型中生成全部桿件[5]。經(jīng)過碰撞檢測，將判定模型中的各個結構是否存在碰撞問題，同時，檢驗是否與其他專業(yè)結構產(chǎn)生碰撞，提升設計的合理性?；谑┕l件的考量，要對幕墻模型進行深化，提升參數(shù)精準度，提高模型的LOD 等級。在本工程中，單元框架由玻璃、膠條和鋁合金材料組成，屬于單元式幕墻結構。應用Revit 軟件，加載玻璃面板、中橫鋁型材、豎向鋁型材的參數(shù)，生成幕墻嵌板。將不同風格尺寸的單元板中鍵入不同樣式的嵌板，由此交付BIM 模型如圖4 所示。

圖4 幕墻嵌板的BIM 模型

2.2 基于Revit 的二次開發(fā)

本文所創(chuàng)建的二次開發(fā)環(huán)境為：載體為Revit，平臺為Microsoft Visual Studio。二次開發(fā)流程如下。

在Revit、Microsoft Visual Studio 和C#.NET 的作用下，創(chuàng)建新建項目的Visual Studio 類庫，相應接口派生，編寫程序，添加代碼實現(xiàn)命令功能。判斷是否生成.dll文件，若能夠生成，通過Add-in Manager 加載文件；若無法生成，退回至相應接口派生，編寫程序階段，繼續(xù)按照邏輯流程推進。加載文件后，判斷能否實現(xiàn)功能，若可實現(xiàn)，完成開發(fā)；若不可實現(xiàn)，退回程序編寫步驟。檢查代碼是否存在錯誤的部分，確定錯誤原因，完成編譯，調(diào)試功能。配置Addin 文件，調(diào)試構件顯示等功能。在打開幕墻模型后和某層樓平面視圖后，顯示出三維視圖中的構件。自動隱藏其他視圖，切換為當前三維或二維視圖。執(zhí)行命令顯示構件如圖5 所示。功能調(diào)試完畢后，設計人員可隨意切換某構件的三維和二維圖像，提升圖紙設計的精準度。

圖5 執(zhí)行命令顯示構件

3 基于BIM 技術的辦公室異形空間模型實踐應用

借助基于Revit 的BIM 技術可完成圖紙設計、工程量計算和施工優(yōu)化工作，給出施工詳圖和構件加工的圖樣，保證精確下料。并根據(jù)模擬施工的結果，判斷是否存在設計意圖與施工環(huán)境不符的情況，保障后續(xù)施工作業(yè)的展開。具體應用如下。

3.1 圖紙設計

應用基于Revit 的BIM 技術與CAD 軟件的差異在于：Revit 出圖更慢，其具備較低的靈活性。二者在編寫邏輯上存在較大差異，Revit 軟件是就建筑整體進行編寫，CAD 軟件是就線條進行編寫，因而，雖CAD 軟件具備較強的靈活性，但在出圖整體性上的表現(xiàn)不及Revit軟件，易出現(xiàn)施工現(xiàn)場環(huán)境下無法實現(xiàn)圖紙設計內(nèi)容的問題。應用Revit 軟件的前期模型搭建時間較長，但在搭建基礎模型和圖紙系統(tǒng)后，只需更改參數(shù)即可在技術的聯(lián)動作用下，變動與參數(shù)相關的設計內(nèi)容，建立參數(shù)與設計剖面圖、立面圖和平面圖間的匹配關系。因而，應用給予Revit 的BIM 技術可避免重復作業(yè)，提升設計工作的效率和準確性。在本項目的平面視圖中添加注釋后（圖6），由“導出”功能導出相應施工圖。變更設計圖紙僅需截取一部分，改動參數(shù)，即可完成整體數(shù)據(jù)的變動。

圖6 平面視圖添加注釋

幕墻組件處理由基于Revit 的BIM 技術實現(xiàn)，調(diào)節(jié)模型數(shù)據(jù)，指導組件加工。組件數(shù)據(jù)尺寸的控制是復雜單元板塊設計的重點，在技術支持下，完成數(shù)據(jù)精準輸出和導入的作業(yè)，Rhino 軟件和Revit 軟件共同作用，得到與精細化設計目標符合的組件剖面圖、立面圖和平面圖?；谀Ｐ退o出的構件數(shù)據(jù)信息，輸入生產(chǎn)信息，在尺寸數(shù)據(jù)被處理后，得到能夠支撐數(shù)控機床生產(chǎn)的數(shù)據(jù)形式，便于加工。幕墻構件深度加工的前提是數(shù)據(jù)信息的精準性，在加工中心和數(shù)控機床等設備的作用下，直接得到工字型鋼鋁背板、中橫橫向鋁型材、面板和豎向樓鋁板扣材。

3.2 工程量計算

尚未普及BIM 技術前，計算工程量的主體是計算人員，在統(tǒng)計材料的總量后，計算相應工程量。此種方法不但增加大量工作量，無法保證計算的精準性，而且在出現(xiàn)變更的情況后，需重新定義細線屬性，統(tǒng)計工程量，整體工作量十分龐大。在引入BIM 技術后，構件工程量計算以具備關聯(lián)性的數(shù)字化信息完成，區(qū)別于傳統(tǒng)計算方法中賦予線條屬性的辦法，無須人工計算，即可自動計算精準工程量數(shù)值。鑒于本項中的體量龐大，且符合異形空間的設計特點，計算幕墻工程量要引入BIM 技術，縮短數(shù)據(jù)提取和整合時間。提取信息數(shù)據(jù)依賴于參數(shù)化建模程序，在批量添加幕墻嵌板數(shù)據(jù)后，顯示與幕墻施工相關的數(shù)據(jù)信息。明細表創(chuàng)建首先選定字段，添加參數(shù)，按照族與類型、成本、寬度、高度、面積等完成字段添加，形成明細表。同時，各個嵌板的編號將顯示在明細表中，在后續(xù)數(shù)據(jù)變更階段，僅需改變參數(shù)即可完成幕墻嵌板整體模型替換工作。嵌板真實信息與模型參數(shù)信息匹配，提取全部參數(shù)只需一次命令，極大程度上節(jié)約計算時間。明細表的導出格式為“txt”，實際工作中可直接轉變?yōu)镋xcel 表格形式，便于計算。

3.3 施工管理

基于Revit 的BIM 技術應用于本項目中主要完成優(yōu)化施工、分析施工軟碰撞和制定偏差控制方案作業(yè)。首先，將所得到的三維模型導入至Navisworks 中，模擬施工過程，以可視化形式展示工程進度，根據(jù)場景和角度的變化，確定施工計劃是否科學。同時，模擬安裝幕墻組件的順序，計算完工率，針對計劃進度中不滿足現(xiàn)場施工條件的安裝作業(yè)進行優(yōu)化。其次，檢查間隙的依據(jù)是空間和設備要求，設計人員結合碰撞報告中所給出的間距測量結果，判定間距能否滿足安全偏差標準和加工范圍。最后，比較安裝幕墻所制定的方案和偏差范圍，分析公差范圍，調(diào)整偏差，控制施工精度。并在安裝鋼結構后，驗證鋼結構支撐所產(chǎn)生的偏差是否被允許，測量適配器定位點坐標。根據(jù)公差范圍，構建與之相符的內(nèi)部組件模型參數(shù)。在模型中填入測量的坐標值，自動生成幕墻組建新模擬結果，判斷可信度，并將可信模型用于加工組件環(huán)節(jié)。

4 結語

綜上所述，辦公室異形空間設計階段應用基于Revit 的BIM 技術的關鍵在于幕墻結構的設計，因此，設計前相關人員要明確基于Revit 的BIM 技術的具體內(nèi)涵，確定可作用的方向。同時，根據(jù)項目設計要求，設計具備可視化、自動化和參數(shù)化的三維模型，在圖紙設計、工程量計算和施工管理方面強化BIM 技術的應用效能。