李含芝，胡晓楠，王卫东，李景宇
（天津市普迅电力信息技术有限公司，天津 300000）
摘要：随着BIM信息化建筑的兴起，原有的BIM工艺在建筑设计和多专业协同作业时，会有许多重复的操作步骤，导致建筑设计构建效率较低。本文系统研究Revit在BIM构建工艺，设计出新的建筑三维以及信息化模型的构建方法。本论文通过对楼宇BIM模型构建方法的研究和信息参数的添加。以及模型信息数据的交互等操作，进行BIM模型敏捷构建工艺探索验证。本文将说明Revit信息模型构建工艺方法和技术路线，实现模型敏捷构建，标准检查，提高BIM信息模型设计、构建和交付效率。
关键字：BIM 构件；三维设计；信息模型；Revit建模；敏捷；
Research and design of building agile construction process based on BIM Technology
LI Han-zhi,HU Xiao-nan,WANG Wei-dong, LI Jing-yu
（TIANJIN RICHSOFT ELECTRIC POWER INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD，Tianjin 300000，China）
Abstract: In view of the current BIM parametric model construction process, there will be many repetitive operations in architectural design and multi-disciplinary collaborative work, resulting in the low efficiency of building construction.This paper systematically studies the methods of Revit in BIM component design, building 3D and information model construction. Through the construction of the BIM model of the curtain wall building, the construction of the building model, the addition of information parameters, and the data interaction, the agile construction process of the BIM model is explored and verified.This paper will explain the Revit information model construction process and technical route, realize the agile model construction, standard inspection, improve the BIM information model design, construction and delivery efficiency.
Keywords: BIM component; Three dimensional design; Information model; Modeling with Revit; Agility; technology
引言
经济全球化的今天，企业竞争压力逐渐增加。为了适应企业竞争，企业多元化发展成为必然，多部门、多项目、多业务发展成为当今企业经营的常态，使得企业管理变得更加多样复杂，导致经营管理压力不断增加。将企业现有资源整合，并合理分配利用变得十分困难，使得企业内部资源分配不合理导致部分浪费。资源整体利用率降低、信息杂乱、管理滞后，成为现今企业管理的常态问题，如何高效经营管理企业成为当今主要研究课题之一。在这里我们将企业管理与GIS和BIM技术相结合，将管理、三维可视和地理信息相融合，实现智慧企业管理可视化。因此企业BIM三维信息模型是企业管理可视化的重要基础和体现，如何建立BIM信息模型也是智慧企业管理重要研究内容之一。本论文主要论述研究楼宇BIM信息模型的敏捷构建工艺。
一、BIM技术概述
BIM（Building Information Modeling）全称建筑信息模型，是有完全充足多专业信息构成的，能够支撑全生命周期管理的，可使用电脑直接读取解释的三维模型。能够满足建筑设计、施工模拟，以及运维辅助的功能特性信息表达技术。
二、BIM工艺对比
企业竞争日益激烈的今天，效率就是生命。建筑领域多专业综合设计、高质量快速施工、后期高效运维和突发事件紧急处理等都企业效率的重要指标，提高企业活力和竞争优势。笔者运用了高效插件和Revit二次开发技术，实现BIM模型快速输出。最大化缩短了项目设计周期、施工周期、提高运维效率，与传统技术工艺相比，更加高效、敏捷。
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三、BIM模型应用架构
BIM技术是全新的技术体系，适用于建筑全生命周期的管理，设计、施工、运维等阶段的综合管控、数据共享、专业分析等。目前国内较为成熟基于BIM的管理软件，是清华大学研发的4D 动态管理系统，BIM模型分析基本技术架构如图：
四、BIM模型建立
Autodesk Revit2020是目前使用最为广泛的BIM信息模型建模软件之一，该软件的核心功能就是建立信息化、参数化、模块化的BIM模型。建立模型并赋予相应的属性信息、物理信息，完成Web前端与BIM模型的功能交互。建模工艺设计流程如图：
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4.1族模型建立
4.1.1族分类
Revit族体系分为三大类，分别是系统族、内建族以及可载入族。系统族是Revit本身内置的预定义族，例如：轴网、墙、楼梯、窗、幕墙、门等这些族，是最基本建筑构件族。内建族是因需要建立的本项目中的族类型，是附属于项目之内的族，并只能在本项目中使用。可载入族是可以载入到任意项目中，具有可编辑、能读取，可保存为族文件的的族类型。
4.1.2 结构柱
Revit中拥有多种族样板，选择拥有相应参数的族样板文件。建立标高轴网，在标高平面使用拉伸命令建立承重柱模型。
族模型参数化是建立族的重要内容，BIM模型的参数化是将死模型变成可控的参数化模型。对柱进行长、宽、高等参数化约束，将约束参数添加的族类型参数显示面板中。根据需求添加材质、制造商等各类参数信息和属性。
4.2 BIM构件建模深度
构件模型深度是BIM模型信息描述的一种分类，在建筑全生命周期的各个阶段，模型的深度是完全不同的。相同的建模深度是多专业协同作业，和各阶段协同的标准，方便各方人员对BIM内容的描述和识别。在BIM技术中的深度等级有五种，这五种包含了建筑从概要设计到竣工交付的所有等级模型。
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4.3项目模型建立
4.3.1 Revit模型元素构成
Revit模型是由多种元素组合构成的，其中包括基准元素（Datum Elements）、视图元素（View-specific）和主体元素（Model Elements）。基准元素（Datum Elements）是约束模型位置并进行定位的基础元素，在建模过程中表现为位置参考信息，如：标高、轴网等。视图元素是构成模型工程图纸或查看视图的元素，包含详图元素和注释元素。模型元素（Model Elements）是组成模型构件的元素，如常用的有门、窗、柱等。
4.3.2 建立标高轴网
标高是立面高度约束。Revit建模过程中标高是约束建筑物、设备、管道等模型构件高度的重要参考项。标高所在平面是无限水平面，在同标高的构件均以此标高作为参考值进行高度放置或偏移。获取楼宇设计高度参数，根据项目设定的基础点,按楼宇不同构件的高度建立整个项目立面标高。为快速完成高层或超高层建筑物的标高绘制，按楼层对其进行标高绘制。
轴网是平面约束。当完成标高的建立后，方便高层或者超高层建筑的建设需求。而轴网是模型构件在平面位置上的约束，对建筑构件平面位置定位。
标高和轴网的绘制，本论文使用的方法是先整体后局部，逐级绘制、逐级加密，各专业人员绘制本专业设施标高，统一规格标注，实现快速标准建模。项目使用Dynamo插件，可以通过可视化编程快速完成标高轴网的绘制，实现快速建模。
项目中标高和轴网的复杂多样的，在绘制过程中会耗费大量是工时。使用Dynamo二次开发工具快速批量生成相应的标高轴网，加快建模整体速度。
4.3.3墙
在revit中墙元素有三种类型，包括：建筑墙、结构墙、面墙，每类墙都有各自的基本墙、叠层墙和幕墙，不同墙体是属于不同规程规程中。
建筑墙体归属于建筑规程，结构墙归属于结构规程。不同的规程是不同的定义，在建筑规程里建筑墙和结构墙都可以显示出，但在结构规程中建筑墙是无法显示的。墙体的不是以材质和命名在决定的，而是以墙体选择类型决定的。建筑墙和结构墙本身属性不同，钢筋构件只能添加到结构墙体中，建筑墙是无法添加钢筋构件的，在建筑模型构建过程正根据需求选择合适的墙体。
1、建立幕墙
本项目楼宇外墙是幕墙结构大楼。在Revit2020中使用幕墙系统，根据CAD设计图纸数据信息绘制楼宇幕墙。
使用系统族绘制模型时，分为固定的三步流程：依次是内置族类型确定、类型参数设置、模型绘制。BIM模型具有一处改变处处边变更的功能，当完成类型参数设置后，再对该类型任意参数进行调节时，项目中所有此类型构件全部变更，因此在完成族类型参数设置后，不能轻易变更参数设置。
设置幕墙类型参数，包括：构造功能类型、自动嵌入、幕墙嵌板类型、连接条件；幕墙结构材质类型，垂直、水平网格，以及垂直水平竖挺参数设置等。参数设置几乎是所有BIM绘制的前期准备工作。
幕墙绘制先整体后细节，先将建筑整体幕墙绘制完成，之后对某个或某些特殊部分进行调整，例如在幕墙上添加门、窗构件等其他元素。幕墙绘制时可组合使用线段、圆弧、轴网拾取等多种方式。
绘制圆形幕墙时会出现绘制的是弧形，但绘制效果是直线的问题。由于幕墙不同于基本强，基本墙绘制时能够灵活变换直线和弧线。幕墙的弧度是由幕墙的分段数实现的，没有足够的分段时，幕墙会以直线的效果表现，出现绘制效果不符实际情况。
2、建立室内墙
BIM墙体的绘制与幕墙的绘制方式类似，依次是内置族类型确定、类型参数设置、模型绘制。墙体参数设置相对多样，材质有多层次复合材质也有单层材质。BIM中墙体的材质层设置对墙体的平面视图表达和立面视图表达都有很大的影响。在工程应用中BIM在做总体工程量统计、Navisworks4D施工模拟、造价分析等分析统计时多层次复合墙各层都会参与到计算中。
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ISBIM强大的功能可以实现连接DWG图纸信息，快速生成Revit模型。在项目设计建模阶段ISBIM能够辅助实现快速建模。
4.2.4 楼板建立
选择建筑或结构系统楼板族，设置楼板类型参数。在参数结构中设置楼板核心层，选择合适材质，设定楼板各层厚度等参数值。将楼板构件类型参数设置完成之后，进行楼板的绘制。
绘制楼板时同样以楼板所在标高层的轴网为约束，依据轴网绘制楼板边缘，和相应的预留洞口，如电梯井、设备管线口等。设置楼板标高时要注意楼板的偏移值，要注意楼板下地面，与墙体上顶面进行连接。
4.2.5 BIM模型属性快速赋值
BIM技术最大优势就是模块化、参数化、信息化，对模型族添加属性参数和属性信息是非常普遍的。在一个大型项目中涉及到上万构件的属性添加，单纯手动添加是完全不能满足需求的。Revit进行二次开发或基于Dynamo插件进行批量处理，实现项目构件的批量属性添加。
幕墙楼宇构建使用了Dynamo软件，Dynamo是支持可视化编程的软件，可快速完成程序开发，加快项目速度，实现属性快速赋值。该程序选择项目中需要进行参数赋值的构件，设定参数输入内容和输出位置，实现模型批量参数赋值的功能。Dynamo模块如图所示：
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4.2.6 模型检查
随着BIM技术快速发展，项目中普遍应用，BIM规范检查成为各个层面研究的主要内容之一。国外对BIM成果规范检查技术研究相对较早，具有较为成熟的检查规范应用软件。例如：Solibri Model Checker (SMC)、EDM Model Server都是相对完善的检查软件。
楼宇模型是各专业构件模型依托骨架，阶段性检查避免出现骨架错误，实现快速标准化建模。在BIM建模过程中的检查主要是碰撞检查、属性检查。碰撞检查以生成碰撞报告为主要方式，将所有碰撞信息以表格的形式展现。生成构件明细表，通过明细表可以详细查看每个构件的属性信息，检查信息是否完备，方便后期对模型的应用分析。
4.2.7漫游检核
BIM模型制作过程中，使用Revit三维查看建筑时有一些构件会被其它建筑模型遮挡，无法查看到构件具体效果，甚至不能获得准确构件信息。建模过程过程中构件材质赋予并不完全，构件之间的光影信息不完整，无法准确知道BIM建筑物的最终效果。因此，在BIM模型制作完成之后，要对成果模型进行3D漫游浏览查看。
将场景设置到详细、光线追踪。进入漫游视图，根据需求设定观察的区域运行路线。运行漫游详细观察BIM模型效果，检核是否与设计相符。
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五、结语
BIM模型最大的特点是参数化、信息化、模块化，在模型中保存着各种特征信息和属性信息。BIM模型信息可保留性使其在行业上有很大的实用性和保存性。实现BIM模型敏捷构建和属性添加，是进行所有BIM技术分析和计算的基础。BIM交付模型的快速输，变更设计快速调整，是整个BIM行业的基础。所以找到最优的模型构建应用技术和工艺流程是提高企业竞争力，增加企业效益的最快方法。
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作者简介
李含芝（1991-），男，邢台市，助理工程师，学士学位，研究方向为三维GIS可视化（Email:1121187383@qq.com)
胡晓楠（1983-），男，天津市，高级工程师，硕士学位，研究方向为GIS可视化（Email:clevenhxn@163.com)
王卫东（1993-），男，天津市，助理工程师，学士学位，研究方向为三维GIS可视化（Email:137791030@qq.com)
李景宇（1992-），男，天津市，助理工程师，硕士学位，研究方向为三维GIS可视化（Email:1256796208@qq.com)