張紹平，胡佳萍，溫桃，袁志華

（1.江西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院江西 南昌 330200；2.東華理工大學(xué)長江學(xué)院應(yīng)用工程系，江西 撫州 344000；3.東華理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院，江西 南昌 330013）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，為了適應(yīng)人民群眾對住宅裝修的需求，越來越多的地方政府要求商品住宅完成裝修后入市，避免二次裝修造成破壞結(jié)構(gòu)、浪費和擾民等問題。裝修一次到位是指房屋交鑰匙前，所有功能空間的固定面全部鋪裝或粉刷完成，廚房和衛(wèi)生間的基本設(shè)備全部安裝完成，簡稱全裝修住宅[1]。在全裝修住宅中，固定面全部鋪裝是一項重要內(nèi)容。王蓉蓉[2]研究了精裝修項目中開發(fā)商提供地磚材料，裝飾裝修企業(yè)負(fù)責(zé)采購輔料和切割磨邊施工情況下的“地磚地面”成本問題。在面磚施工中，不預(yù)排可能導(dǎo)致材料采購量偏差較大。預(yù)排后由于統(tǒng)計工程量不準(zhǔn)，使得加工和領(lǐng)料出現(xiàn)較大偏差，滿足不了精細(xì)化管理的要求。為了在面磚工程施工前，觀察裝修效果，統(tǒng)計材料需求量，采用BIM技術(shù)排磚，助力實現(xiàn)精細(xì)化管理。

使用BIM技術(shù)優(yōu)勢明顯，采用BIM進(jìn)行排磚的意義主要有：在核對建筑結(jié)構(gòu)后創(chuàng)建排磚模型，能夠有效減小施工誤差；進(jìn)行三維交底，提前展現(xiàn)項目竣工后的效果；出具材料明細(xì)表，用于指導(dǎo)加工和采購材料；不符合要求的預(yù)排，需要在BIM模型中調(diào)整到位后再實施，避免因返工造成浪費。

2 BIM排磚方法

運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行排磚的方法有多種，但大多研究的是BIM砌體排磚，如畢天平、盧皓等[3]對CAD排磚、Revit建族排磚和BIM5D排磚三種方式進(jìn)行了比較；張銀芳、閆帥平[4]研究了BIM技術(shù)在砌筑工程排磚深化設(shè)計中的應(yīng)用。鄧?yán)誓?、黃曉霞等[5]研究了應(yīng)用排磚族進(jìn)行面磚排布。結(jié)合面磚工況，經(jīng)過對比基于Revit的三種BIM排面磚方法，針對適合項目的方法進(jìn)行研究。

2.1 BIM排面磚方法

此處選用基于BIM的三種排面磚方法為建族法、幕墻法和概念體量法。建族法，使用Revit創(chuàng)建排磚族進(jìn)行模擬排磚；幕墻法，運(yùn)用幕墻工具以嵌板為磚塊；概念體量法，以自應(yīng)族公制常規(guī)模型創(chuàng)建磚塊族。

2.2 三種方法優(yōu)缺點分析

這三種方法都可以排面磚，優(yōu)缺點如表1所示。

通過對比可見，建族法建模難度小，適用范圍限制大；幕墻法適用范圍廣，鋪磚面和磚狀形狀不受限制，但建模操作較為復(fù)雜，并且在工程量統(tǒng)計時個別參數(shù)存在缺失的情況；概念體量法適用范圍廣，建模操作和工程量統(tǒng)計較為復(fù)雜，在分割表面時對鋪磚面形狀要求較高。因此，此處選擇幕墻法排磚。

3 排磚模型創(chuàng)建

在創(chuàng)建模型時可分為兩步。一是創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型，二是創(chuàng)建排磚模型。近幾年BIM技術(shù)已迅速滲透到工程建設(shè)行業(yè)的方方面面，部分項目在業(yè)主的主導(dǎo)下已經(jīng)應(yīng)用BIM技術(shù)。這類項目中已有建筑結(jié)構(gòu)模型，經(jīng)過檢查核對無誤后可在此基礎(chǔ)上繼續(xù)創(chuàng)建排磚模型。否則建筑結(jié)構(gòu)模型和排磚模型都要創(chuàng)建。此處針對第二種情形，介紹排磚模型創(chuàng)建。

三種排磚方法對比表 表1

3.1 創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型

為提高模型使用效率，建模之前需要明確建模標(biāo)準(zhǔn)。按照統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)所創(chuàng)建的模型傳遞后，使用方可根據(jù)依據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用信息。建模標(biāo)準(zhǔn)確定后，根據(jù)圖1、圖2所示的建模流程，按照先結(jié)構(gòu)后建筑的順序創(chuàng)建模型。創(chuàng)建建筑結(jié)構(gòu)模型是BIM技術(shù)中的基礎(chǔ)內(nèi)容，詳細(xì)建模步驟在此不展開論述。

圖1 結(jié)構(gòu)模型創(chuàng)建流程

圖2 建筑模型創(chuàng)建流程

3.2 創(chuàng)建排磚模型

核對建筑結(jié)構(gòu)模型準(zhǔn)確無誤后，再創(chuàng)建排磚模型，避免返工。在工程中大多數(shù)磚都是矩形，以此為例介紹幕墻法創(chuàng)建排磚模型的具體步驟。

3.2.1 用玻璃斜窗模擬地磚鋪裝

采用幕墻法創(chuàng)建地面磚，需要用到玻璃斜窗的功能。玻璃斜窗是跡線屋頂?shù)囊环N特殊類型，既具有屋頂?shù)墓δ?，又具有幕墻的功能[6]。用玻璃斜窗模擬地磚的建模步驟具體如下：

①單擊功能區(qū)“建筑”選項卡-“構(gòu)建”面板-“屋頂”工具，在彈出的最低標(biāo)高提示中選擇“F1”標(biāo)高確定；

②在屋頂“屬性”中，從族類型下拉列表中選擇“玻璃斜窗”；

③在“修改｜創(chuàng)建屋頂跡線”活動選項卡-“繪制面板”中選擇矩形，選項欄不勾選定義坡度。繪制一個1800mm×2000mm的矩形屋頂，并在功能區(qū)單擊“對勾”創(chuàng)建玻璃斜窗；

圖3 玻璃斜窗

圖4 劃分網(wǎng)格

圖5 米色地磚面

④劃分幕墻網(wǎng)格，單擊功能區(qū)“建筑”選項卡-“構(gòu)建”面板中的“幕墻網(wǎng)格”工具，縱向捉摸1/3分割點位置分割嵌板，橫向自下而上以300為間距布置網(wǎng)格線，完成后如圖3～圖5所示；

⑤布置幕墻嵌板，框選整個幕墻，運(yùn)用過濾器僅選擇“幕墻嵌板”。在屬性面板中，通過編輯類型復(fù)制生成一個新的嵌板類型，命名為米色地磚，將類型參數(shù)中的厚度調(diào)為10mm，同時修改其材質(zhì)，確定后效果如圖5所示；

⑥觀察磚塊規(guī)格，運(yùn)用TAB鍵，當(dāng)一塊地磚亮顯時單擊確定，在屬性中可以看到該磚塊的寬度、高度和面積。這些關(guān)鍵參數(shù)在明細(xì)表中可以統(tǒng)計工程量。

在工程項目中地磚鋪裝面的外形可能不是矩形，可能存在凹凸；網(wǎng)絡(luò)劃分也可能要復(fù)雜一些。當(dāng)遇到復(fù)雜情況時，需要根據(jù)深化設(shè)計圖劃分網(wǎng)格，不規(guī)則磚塊也能正常顯示。此時明細(xì)表中參數(shù)不完整，高度和寬度參數(shù)為空值，需要在后續(xù)處理時補(bǔ)充完整。

4 工程應(yīng)用

4.1 項目背景

某住宅為兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)，總面積為350m2，其中一層面積 185m2，為四室兩廳兩衛(wèi)布局，對此進(jìn)行裝修設(shè)計。鋪貼地磚的主要材料中臥室采用木地板，客廳和餐廳采用大理石，衛(wèi)生間和陽臺采用防滑磚等。

4.2 模型創(chuàng)建

按照先結(jié)構(gòu)后建筑的順序完成基礎(chǔ)模型創(chuàng)建，然后進(jìn)行裝修模型創(chuàng)建，裝修模型中的地磚模型使用玻璃斜窗創(chuàng)建。房間中木地板鋪貼時，幕墻網(wǎng)格劃分需要注意網(wǎng)格線的方向與錯位。如果項目中衛(wèi)生間的防滑磚顏色有所不同，需要在系統(tǒng)嵌板族中創(chuàng)建多個類型以便替換。由于這些操作方法與排磚模型創(chuàng)建一樣，建模步驟不再贅述。該項目模型創(chuàng)建完成三維效果如圖6所示。

4.3 項目應(yīng)用

項目BIM模型創(chuàng)建完成之后，在以下方面有著廣泛應(yīng)用。

4.3.1 三維效果查看

可視化作為BIM最顯著的特點，模擬三維的立體實物可使項目在設(shè)計、建造、運(yùn)營等整個過程的可視化，方便溝通、討論與決策[7]。

該項目在設(shè)計階段，可以查看如圖6所示的整體效果，也可以調(diào)取局部的效果如圖 7所示，（a）為客廳效果（b）為臥室效果。從而達(dá)到提前展現(xiàn)項目施工完成后的三維效果的目的。

圖6 三維模型效果圖

圖7 局部空間效果展示

以三維模型效果為基礎(chǔ)，如果業(yè)主不滿意鋪磚效果，可以運(yùn)用地磚樣板圖片來替換模型中地磚、木地板等材質(zhì)的效果?；贐IM三維模型的可視化，配合建筑師專業(yè)的美學(xué)建議，能夠有效提升業(yè)主對項目的滿意度。

4.3.2 明細(xì)表輸出

在模型創(chuàng)建完成之后，使用明細(xì)表可以統(tǒng)計模型中所用磚塊的工程量，從而服務(wù)于采購精細(xì)化管理。磚塊明細(xì)表輸出的步驟如下：

①在單擊“視圖”選項卡-“創(chuàng)建”面板-“明細(xì)表”，在下拉列表中選擇“明細(xì)表數(shù)量”；

②在“新建明細(xì)表”對話框中的類別中選擇“幕墻嵌板”，名稱選擇“建筑構(gòu)件明細(xì)表”，階段選擇“硬裝階段”（如圖8），點擊確定；

③在“明細(xì)表屬性”對話框中，將可用的字段中的族與類型、類型、高度、寬度、面積與合計全部添加到右側(cè)的“明細(xì)表字段”欄，如圖9所示；

圖8 明細(xì)表

圖9 明細(xì)表屬性

④排序/成組設(shè)置，首先在排序方式中按“族與類型”排序，然后按“面積”排序。勾選“總計”，并選擇“標(biāo)題、合計和總數(shù)”，并取消勾選列舉每個實例即相同的實例按排序規(guī)則合并顯示，設(shè)置完成后確定，得到該項目中實際鋪貼凈磚工程量的明細(xì)表；

⑤工程量明細(xì)表分析，明細(xì)表中部分磚塊類型中有面積參數(shù)，但寬度和高度參數(shù)缺失，此時需要說明補(bǔ)充完整，便于后續(xù)使用，在圖10所示的明細(xì)表中，面積為 0.184m2、0.56m2和 0.602m2都是不是矩形磚，為割后加工后鋪貼的凈面積；

圖10 明細(xì)表截圖

⑥明細(xì)表整理，為了便于整理和不同參與方使用，需要導(dǎo)出來明細(xì)表進(jìn)行整理。導(dǎo)出步驟為，在明細(xì)表狀態(tài)下，通過左上角的“R”，從應(yīng)用程序菜單中選擇“導(dǎo)出”-“報告”-“明細(xì)表”，系統(tǒng)默認(rèn)為“嵌板明細(xì)表.txt”，保存在指定位置。導(dǎo)出后在EXCEL表格中補(bǔ)充完善信息，并備注出異形磚切割前所需用到的塊材。經(jīng)匯總可知該項目中地磚樓梯間工程量12塊，3.84m2；大理石地磚 96塊，46.032m2；木地板 980 塊，62.163m2；米黃水晶石203塊，1.93m2；防滑磚145塊，22.137m2；總塊數(shù) 1436塊，總面積137.466m2。其中大理石地磚明細(xì)表如表2所示。

4.3.3 采購及加工管理

在地磚鋪貼凈量明細(xì)表中，已經(jīng)得到了各磚塊不同規(guī)格的使用數(shù)量及面積。由于部分磚塊是由標(biāo)準(zhǔn)磚塊切割后得到的，依據(jù)經(jīng)驗或繼續(xù)深化可以得到采購標(biāo)準(zhǔn)磚塊的工程量。配合鋪磚面的深化圖紙，能夠很好地指導(dǎo)異形磚切割加工。此處以大理石磚為例，展示明細(xì)表深化法計算采購工程量表。在計算過程中，按照使用整磚優(yōu)先，小磚使用切割后的邊角料加工的思路進(jìn)行。經(jīng)統(tǒng)計，共需800x800的標(biāo)準(zhǔn)磚塊81塊，面積為51.84m2（見表3）。采購量比凈量多出12.65%，主要原因是兩廳形狀不規(guī)則，磚塊切割加工量大。

地磚鋪貼凈量明細(xì)表 表2

大理石采購工程量表 表3

4.3.4 出具鋪磚深化圖

為了更好地指導(dǎo)施工，可以導(dǎo)出二維圖紙。在已創(chuàng)建的三維模型基礎(chǔ)上，經(jīng)過確認(rèn)后導(dǎo)出排磚深化后的二維布置圖，可以很好地服務(wù)于現(xiàn)場。

5 結(jié)論

精裝修項目中工種多、工藝多、材料多，精細(xì)化管理顯得尤為重要。方案越細(xì)對管理就越有利。精裝修運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行排磚模擬，除了能夠提前展現(xiàn)項目施工完成后的效果外，還可以統(tǒng)計所需材料工程量，導(dǎo)出排磚圖。BIM技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)間排磚中的優(yōu)勢是顯而易見的。

①精裝模型可視化：在項目開始施工前，提前展現(xiàn)了項目完成后的效果，為裝修材料的選擇提供了重要決策依據(jù)。不僅提高了決策效率，還能夠有效降低因決策失誤導(dǎo)致浪費。

②為精細(xì)化管理服務(wù)：所創(chuàng)建的模型通過明細(xì)表統(tǒng)計可以很快統(tǒng)計出裝修施工時所用材料的規(guī)格及數(shù)量，為材料采購和深化加工打下了很好的基礎(chǔ)，促進(jìn)管理水平提高。

③巧用玻璃斜窗：一般幕墻都是用于豎向構(gòu)件建模，當(dāng)需要在平面構(gòu)件中使用幕墻時，需要用到屋頂中的玻璃斜窗功能。通過幕墻嵌板的類型實現(xiàn)不同材質(zhì)磚塊的鋪設(shè)和工程量統(tǒng)計，同時為BIM技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了新方法。

④建模操作要求高：這種方法在推廣應(yīng)用過程中，對于BIM從業(yè)人員的要求高，尤其是幕墻網(wǎng)絡(luò)劃分時，需要專業(yè)知識支撐。對于不規(guī)則地磚鋪貼建模，該方法效率較低。因而，大面積不規(guī)則場景使用受限，推薦應(yīng)用在大量標(biāo)準(zhǔn)層的項目中。