BIM技術二次開發(fā)及其在裝飾工程中的程序化應用

歐陽春生，羅迎社,2，鄧宇龍，肖 敏，夏艷波，蔡衛(wèi)群，陽 芬，梁 振，肖艷珞，丁 科，王 威

(1.湖南交通工程學院，湖南 衡陽 421000；2.中南林業(yè)科技大學 工程流變學湖南省重點實驗室，長沙 410004；3.湖南建工集團 裝飾工程有限公司，長沙 410004;4.中南林業(yè)科技大學 土木工程學院，長沙 410004)

BIM技術通過建立虛擬的多維模型，對建設項目的全生命周期信息集成并共享，使得所有參與者在了解模型中的信息的前提下，進行相關的操作[1-3]。隨著BIM技術在建筑行業(yè)的快速發(fā)展，許多工程需要使用BIM技術，特別是在裝飾行業(yè)中[4-6]。在具體裝飾項目中，需要不同領域的專業(yè)人士對裝飾模型進行構建，模型構建完成后，再對模型進行相關的調(diào)整。由于調(diào)整工作的重復性較高，加上裝飾材料種類繁多，手動建模及相關修改費時費力。特別是當裝飾項目的圖紙和模型調(diào)整時，需要在模型中調(diào)整裝飾面的位置和尺寸等相關參數(shù)。

BIM技術在裝飾工程中的應用具有極其顯著的優(yōu)勢，它能對建筑整個生命周期做到信息集成及系統(tǒng)化處理[7-10]。然而現(xiàn)有的BIM建模軟件Revit和Bentley在應用到裝飾工程時，部分功能仍需優(yōu)化。為了解決傳統(tǒng)設計、施工和管理模式存在的弊端，以及提高BIM在裝飾工程中的應用效率，Santos等[3]將建筑信息模型(BIM)技術與生命周期評估(LCA)和生命周期成本(LCC)方法相結合，對建筑物進行環(huán)境和經(jīng)濟評估。基于BIM-LCA/LCC框架以及用于BIM-LCA/LCC分析的信息交付手冊(IDM)和模型視圖定義(MVD)，開發(fā)了基于BIM的環(huán)境和經(jīng)濟生命周期評估(BIMEELCA)工具用于支持項目早期階段的決策過程，并驗證在高層項目中進行基于BIM的自動LCA和LCC分析的可行性。吳賢國等[4]通過構建BIM核心數(shù)據(jù)庫，利用Dynamo參數(shù)化地鐵結構的沉降、傾角、加速度等監(jiān)測指標特征，建設出較為完備的傳感器網(wǎng)絡布局，并進行相應的模擬演示。綜上所述，基于BIM信息庫，結合其他應用技術或方法，對BIM技術進行二次開發(fā)，并完善開發(fā)技術，是BIM技術研究的新方向之一。目前采用其他應用技術或方法對BIM技術二次開發(fā)的研究工作較少，本文擬采用Dynamo參數(shù)法以及Python技術(編寫Revit API二次開發(fā)代碼)對BIM建模軟件Revit進行二次開發(fā)，并以某裝飾工程為例介紹其具體應用，從而實現(xiàn)從設計到管理的程序化應用。

1 BIM技術在設計及施工中的應用

本項目位于云南省玉溪市紅塔區(qū)葛井廟村紅龍路以東，總建筑面積19 381.65 m2，由業(yè)務樓、辦案樓、綜合保障樓、住宿樓、訓練館及其他附屬工程組成。辦案樓建為地上5層、半地下室1層，業(yè)務樓為地上5層，訓練館為地上2層，建筑面積分別為10 147.35、7 466.66、1 767.7 m2。

裝飾模型的建立需要BIM建模軟件，采用Revit作為本項目的BIM建模軟件。為了快速建立并處理裝飾BIM模型，首先獲取房間邊界，然后通過邊界自動創(chuàng)建裝飾模型。本文將上述業(yè)務樓1層房間裝飾分成地面、墻面和天花板3個區(qū)域。業(yè)務樓1層平面圖如圖1所示。具體過程如下：

圖1 業(yè)務樓1層平面圖

1.1 在建筑模型中拾取房間邊界

在Revit建筑模型中，通過對房間邊界條件的選取，建立45個房間，并逐一將房間命名。利用Dynamo中WhiteHouse里面的節(jié)點WH_Filter.ByNameContain(圖2)對房間進行分類篩選，并將不同類型的房間進行不同的裝飾面布置。

結合圖2可以看到，在Dynamo界面中，首先提取Revit模型中的所有房間元素，然后對這些房間按名稱篩選查找。由于“走讀式”的房間有22個，占有房間數(shù)比例高，接下來以“走讀式”房間為例，對“走讀式”房間的墻、地、頂裝飾面進行相應的裝飾布置操作。

圖2 使用Dynamo對房間篩選分類

1.2 “走讀式”房間墻、地、頂裝飾面的布置

利用Dynamo中WhiteHouse里面的節(jié)點WH_Filter.ByNameContain對房間進行分類篩選完成后，仍需要使用Dynamo中的節(jié)點對房間進行墻、地、頂裝飾面的布置。在“走讀式”房間實例中，地面類型選擇“高分子塑膠地板”，墻面類型選擇“白色乳膠漆”，天花板類型選擇“600×600高晶板”。在這里，通過Python代碼進行墻的創(chuàng)建，編寫Revit API二次開發(fā)代碼，并使用Create方法創(chuàng)建墻面后(圖3)，再修改并調(diào)整墻標高、墻類型、墻材料以及墻的朝向。

圖3 族群屬性修改Python二次開發(fā)部分代碼

將篩選出的房間元素進行整理，房間元素中包含了房間的墻地頂邊界，并且房間的墻地頂邊界會隨著建筑模型的改動而自動調(diào)整適應。再對邊界進行裝飾面生成，并自動對應到其建筑模型中(圖4)。通過創(chuàng)建族及添加其他的裝飾面族，對裝飾面材質(zhì)和類型進行修改及調(diào)整。圖4中以生成墻面RoomFinishWallAttach節(jié)點包為例展開，如圖5所示。最終，未添加裝飾面的建筑模型和添加裝飾面族群后的建筑模型對比如圖6所示。

圖4 使用Dynamo中的節(jié)點對房間進行墻地頂裝飾面的布置

圖5 RoomFinishWallAttach節(jié)點包展開

圖6 未添加裝飾面的建筑模型和添加裝飾面族群后的建筑模型對比

當裝飾面中部分需要根據(jù)實際情況進行修改和調(diào)整時，采用傳統(tǒng)的CAD的方法還需要重新開始設計。而采用BIM技術只需調(diào)整裝飾面位置，根據(jù)要求修改裝飾面的尺寸形成新的族，然后在瀏覽器里導出對應的多角度(平、立、剖)的CAD圖。這樣可以節(jié)省作圖及相關修改的時間[11-13]。

2 BIM技術在管理中的應用

目前，裝修布置方案是以平、立、剖面作為表現(xiàn)形式在平面圖紙中表現(xiàn)出來。然而，平面圖紙其信息傳遞有限，很難從多維度、多角度展示出施工裝修的空間位置關系及施工效果。如實際項目中，機電工程的風管布置標高和位置方案不合理，可能與裝飾面發(fā)生碰撞，從而影響裝飾工程中施工的進程、裝修的效果以及后續(xù)管理的效果。利用BIM技術建立的可視化裝飾模型可以通過全方位、多角度的觀察，檢查碰撞情況，并調(diào)整裝飾工程施工的位置(圖7)。采用Revit進行碰撞檢查相比于Navisworks更加快捷有效[14-15]。

圖7 業(yè)務樓2層大廳裝飾三維布置圖

從圖7可以看出，裝飾工程的施工布置可以通過三維可視模型，對復雜的工程或復雜的節(jié)點進行施工預演，通過與其他專業(yè)工程整合協(xié)同，可提前發(fā)現(xiàn)裝飾工程施工及其管理過程中需要注意的問題。

BIM技術可以通過最終成品渲染圖對工程完成后進行細致的對照檢查(圖8)，可以極大地解決工程管理人員與施工方的溝通問題，提升工程的進展速度，加強建筑各方的溝通效率。BIM技術的施工仿真模擬通過二維碼分享，可以進行VR沉浸式漫游模擬，在BIM的3D模型的基礎上，將漫游模型上傳至云端。通過瀏覽檢查建筑模型仿真情況，并對施工模擬的可操作性及施工方案優(yōu)缺點進行甄別，確定最終方案。在裝飾施工開始前，進行虛擬樣板間的建造，以利于建筑各方對房間裝飾的全方位了解，減少溝通障礙，增加視覺傳達效果。

圖8 辦案樓房間渲染圖與實景圖對比

目前國內(nèi)僅有建筑工程信息模型交付標準，還沒有適合裝飾行業(yè)的交付標準[8]。本文基于裝飾工程中的實際需求，參照現(xiàn)有《建筑工程設計信息模型交付標準》(GB/T 51301—2018)及《建筑信息模型施工應用標準》(GB/T 51235—2017)國家規(guī)范，針對項目裝飾工程施工階段，總結了BIM模型細度與幾何表達精度，見表1，裝飾工程應用的二維碼如圖9所示。

圖9 裝飾工程應用的二維碼

表1 BIM模型細度與幾何表達精度

通過BIM模型校核裝飾圖紙問題117處，優(yōu)化工序3處，發(fā)現(xiàn)并解決碰撞問題4處。此外，此裝飾項目通過BIM模型協(xié)同管理平臺，對裝飾工程的施工進度、施工質(zhì)量及相關的裝飾工程監(jiān)控及管控等方面做到精細化管理，將工期縮短了17%。

3 結語

利用Dynamo對房間進行墻、地、頂裝飾面的布置，通過Python代碼進行墻的創(chuàng)建，編寫Revit API二次開發(fā)代碼，并使用Create方法創(chuàng)建墻面后，再修改及調(diào)整墻標高、墻類型、墻材料以及墻的朝向，大大減少了裝飾BIM建模的工作量，提高了工作效率；并且房間邊界可以隨著土建和結構模型變動而自動修改尺寸，在實際項目中有利于加快項目進度且取得較好的項目成果。生成裝飾模型后，對模型進行可視化調(diào)整和模擬，可大大加強裝飾與建筑各方的溝通效率。BIM技術的應用能夠有效降低成本，縮短工期，實現(xiàn)利益最大化。