謝倫杰，戴江文

（云南城投眾和裝飾有限公司，云南昆明 650000）

隨著現(xiàn)代建筑工業(yè)技術(shù)發(fā)展，新材料、新產(chǎn)品、新技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了建筑行業(yè)建造技術(shù)和建造方式的更新迭代。以裝配式建筑為代表的新型建造方式，將一體化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)和裝配式施工與信息化技術(shù)緊密結(jié)合，推動了我國建筑業(yè)走向提質(zhì)增效、綠色發(fā)展之路。裝配式裝修作為裝配式建筑的一個重要組成部分，以自身施工周期短、建造質(zhì)量高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為新時期建筑裝飾行業(yè)的熱點(diǎn)話題。由于建造方式的不同，裝配式裝修施工過程中預(yù)制部品部件數(shù)量多，施工精度要求高，施工現(xiàn)場安裝任務(wù)大，如果前期設(shè)計(jì)粗糙，缺乏有效的技術(shù)保證，則極易導(dǎo)致工程裝修出現(xiàn)質(zhì)量問題?，F(xiàn)階段，傳統(tǒng)的二維平面設(shè)計(jì)本身就具有抽象性、線條性的特征，存在設(shè)計(jì)意圖表達(dá)不明確，信息傳遞不暢，結(jié)構(gòu)描述不清晰等問題，在利用二維的設(shè)計(jì)成果對施工進(jìn)行指導(dǎo)的過程中，缺乏直觀性[1]。因此，在設(shè)計(jì)人員從三維想象轉(zhuǎn)到二維圖紙，施工人員再由二維圖紙重構(gòu)成三維部品部件的過程中，極易出現(xiàn)錯、漏、碰、缺等問題[2]。導(dǎo)致設(shè)計(jì)成果不能有效服務(wù)于裝配式部品部件的生產(chǎn)、施工和后期利用。相比之下，近年來發(fā)展起來的建筑信息模型（building information modeling，BIM）技術(shù)能夠有效地改善上述問題。因此，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式裝修中是必要的[3]。

本文以BIM 技術(shù)在“眾和家”全裝配式裝修研發(fā)實(shí)驗(yàn)房項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)應(yīng)用為例，介紹并探討裝配式內(nèi)裝BIM 技術(shù)的設(shè)計(jì)思路。

1 裝配式裝修概述

從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義來看，裝配式裝修是以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化部品和裝配化施工為主要特征，以實(shí)現(xiàn)居住質(zhì)量和建造效率提升的新型裝修模式[4]。在工業(yè)4.0 的大背景下，面對傳統(tǒng)裝修技術(shù)工人緊缺、施工周期長、工藝流程復(fù)雜、施工環(huán)境差、裝修質(zhì)量不確定等通病，裝配式裝修從項(xiàng)目運(yùn)作上將施工階段前置部品在工廠加工，實(shí)現(xiàn)單套室內(nèi)工期縮短60%，材料損耗降低80%。從產(chǎn)品角度上將墻、地、頂、管線、衛(wèi)生間、廚房六大裝修模塊拆分成若干標(biāo)準(zhǔn)化部品部件，現(xiàn)場僅需裝配施工，大幅度提升裝修品質(zhì)，且后期維護(hù)成本較低。從材料角度，采用硅酸鈣復(fù)合板等環(huán)保材料，實(shí)現(xiàn)零甲醛，保障室內(nèi)環(huán)境零污染。

2 BIM 技術(shù)在裝配式裝修行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 技術(shù)是基于三維數(shù)字模型的信息集成，誕生于20 世紀(jì)70 年代，由美國的“BIM 之父”查克·伊斯曼（Charles M.Eastman）教授首次提出。BIM 提供的是一種更接近現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)思維模式，作為一種可視化的設(shè)計(jì)工具，是建筑工程領(lǐng)域繼CAD 技術(shù)出現(xiàn)之后，又一次重大的科技革命，相比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，其可視化、模擬性、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性、可出圖性等特點(diǎn)及應(yīng)用流程與裝配式裝修模式高度契合。

目前國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，裝配式內(nèi)裝實(shí)施對象以公租房、長租公寓等居多。其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)π虏牧?、新產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用層出不窮，但BIM 技術(shù)應(yīng)用還處在探索初期。目前國內(nèi)各建設(shè)、生產(chǎn)、裝飾等企業(yè)，如：亞廈、金茂、萬科、金螳螂、和能人居、優(yōu)格、豐屋、開裝、中寓等均有相關(guān)的BIM 應(yīng)用研究成果。普遍將BIM 作為完善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的輔助工具，BIM 工程師根據(jù)已有的二維設(shè)計(jì)圖紙搭建可視化模型，以三維實(shí)體模型為載體進(jìn)行可視化協(xié)調(diào)和方案優(yōu)化等工作，項(xiàng)目決策者利用BIM 的可視化、模擬性等技術(shù)優(yōu)勢，快速地發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)方案中存在的缺陷和問題，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，同時減少設(shè)計(jì)變更。經(jīng)走訪調(diào)研，BIM 在裝配式裝修實(shí)際應(yīng)用過程中尚存在裝配式模型搭建效率低，模型有效利用率低、建模周期長等問題。此外，設(shè)計(jì)臨時變更頻繁導(dǎo)致BIM 建模人員及設(shè)計(jì)人員返工量增大，造成較大的時間壓力，針對裝配式裝修的BIM 設(shè)計(jì)應(yīng)用模式有待繼續(xù)探索。

3 裝配式內(nèi)裝BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)路線

3.1 軟件平臺選擇

BIM 軟件的選擇是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的首要環(huán)節(jié)，目前市場上的BIM 軟件種類繁多，大致可分為建模和用模2 大類。建模類軟件包括方案設(shè)計(jì)相關(guān)BIM 軟件、基礎(chǔ)建模相關(guān)BIM 軟件、具有BIM 接口的參數(shù)深化軟件。用模類軟件主要包括綠色建筑分析軟件、結(jié)構(gòu)分析軟件、造價測算軟件等。BIM 是一個由若干軟件相互協(xié)同工作的平臺，考慮后期用模時的數(shù)據(jù)相互交換，建議選用兼容性、關(guān)聯(lián)性較好的軟件。

本文選用Revit 作為裝配式裝修設(shè)計(jì)核心建模軟件，是信息數(shù)據(jù)處理的集成中心。此外，針對裝配式裝修預(yù)制部品部件多，設(shè)計(jì)精度要求高的特殊需求，采用新興的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，將基于Rhino 平臺的Grasshopper（簡稱GH）可視化編程插件無縫連接Revit 作為參數(shù)深化設(shè)計(jì)的主要工具，通過參數(shù)和程序控制三維模型，比手工建模進(jìn)行模糊的調(diào)整更加精確、更具邏輯性[5]，優(yōu)化裝配式內(nèi)裝BIM 設(shè)計(jì)方法。

3.2 裝配式裝修BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)路線

3.2.1 建模

（1）族庫建立。Revit 族主要分為Categories、Family、Type、Instance4 個層級。Categories 是最高級別的族類別，例如墻族、柱族、門族、窗族等。Family 屬Categories 中的子級，例如墻族下的基本墻族、復(fù)合墻族、幕墻族等[6-10]。Type 屬Family 中的子級，例如基本墻族下的200 mm×300 mm 族、200 mm×400 mm 族等。Instance 則為Revit 模型創(chuàng)建中的最小圖元單位。Revit 是基于族的BIM 建模類軟件，族作為Revit 模型最重要的組成單元，在族中可以根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的具體需要創(chuàng)建包含長度、高度、形狀、顏色、材質(zhì)等屬性信息的族，將其載入具體的Revit 項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)族實(shí)例的創(chuàng)建，具有可重復(fù)利用的特性，有利于提高設(shè)計(jì)與建模的效率。

（2）參數(shù)化建模。通過一定的邏輯關(guān)系，輸入?yún)?shù)對模型進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動，不必手動創(chuàng)建每個模型。同時參數(shù)化的建模方式可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)模塊的可視化修改，提高建模與后期修改的工作效率。

3.2.2 用模

（1）碰撞檢測。通過三維實(shí)體模型，直觀地發(fā)現(xiàn)并全面、準(zhǔn)確地排查出錯誤、遺漏及各專業(yè)間的碰撞等問題[11]，避免因設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的設(shè)計(jì)變更及工程洽談等，大幅提高生產(chǎn)和現(xiàn)場施工的工作效率，減少返工，提高工程質(zhì)量，節(jié)約成本，縮短工期，降低風(fēng)險。

（2）施工圖出圖。建立企業(yè)施工圖樣板，通過三維模型直接出二維平面施工圖和三維大樣圖，可避免在傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)中，由于涉及工種復(fù)雜，導(dǎo)致圖紙中平立剖之間、建筑圖和結(jié)構(gòu)圖之間、水電與裝飾部之間出現(xiàn)沖突問題。

（3）工程算量。工程計(jì)量、計(jì)價量是前期設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。基于三維信息模型實(shí)現(xiàn)工程量清單的快速提取，為材料采購提供參考，保證工程量計(jì)算、計(jì)價的效率和準(zhǔn)確性，避免施工浪費(fèi)。

4 工程設(shè)計(jì)應(yīng)用案例

4.1 工程概況

“眾和家”全裝配式裝修研發(fā)實(shí)驗(yàn)房項(xiàng)目，位于昆明市官渡區(qū)，是云南省第一個全裝配式裝修實(shí)驗(yàn)房項(xiàng)目，項(xiàng)目包括110 m2全裝配式住宅戶型和80 m2全裝配式公寓戶型，2 套戶型設(shè)計(jì)與施工方式不同于傳統(tǒng)裝修方式，均采用100%裝配式設(shè)計(jì)和100%干法施工，房間類型多，技術(shù)難度大。

4.2 建模

附屬器具族導(dǎo)入到項(xiàng)目中即可，如圖5 所示。

圖5 裝配式戶型模型

4.2.1 族庫建立

通過Revit 自身的建族功能，創(chuàng)建基本族類型如圖1 所示，并通過嵌套的方式組合形成部品部件載入到Revit 項(xiàng)目模型中。針對Revit 軟件因自身原因無法創(chuàng)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型族的問題，使用Grasshopper 作為復(fù)雜模型與Revit 族之間的橋梁，通過外部導(dǎo)入或自建的方式在Rhino 中創(chuàng)建好符合要求的模型，Grasshopper 通過運(yùn)算器拾取模型并通過“Revit 運(yùn)算器”將其直接轉(zhuǎn)化為Revit 族。即通過Grasshopper 節(jié)點(diǎn)運(yùn)算器對DirectShape 運(yùn)算器通過連線方式輸入族名稱、族材質(zhì)、族類別和依附模型等族參數(shù)，生成參數(shù)族。

圖1 Revit 基本族庫建立

4.2.2 參數(shù)化建模

本案以裝配式飾面墻板的參數(shù)化建模為例，詳細(xì)說明BIM 參數(shù)化建模過程，驗(yàn)證BIM 參數(shù)化建模的可行性。

（1）讀取Revit 基礎(chǔ)模型信息，并提取需要的邊線。用Grasshopper 讀取Revit 的模型信息，通過“Edge”運(yùn)算器篩選出需要的邊線，如圖2 所示。

圖2 提取模型信息

（2）對邊線進(jìn)行參數(shù)化拆分并創(chuàng)建裝飾墻板。以600 mm為基準(zhǔn)模數(shù)，通過Grasshopper 對裝飾墻板的創(chuàng)建邊線進(jìn)行參數(shù)化拆分，并生成裝飾墻板模型，如圖3 所示，相鄰兩塊裝飾墻板之間預(yù)留1 mm 連接件安裝位置。

圖3 裝飾墻板模型創(chuàng)建

（3）裝飾墻板連接件的參數(shù)模型建立。裝飾墻板的連接件一般分為安裝在相鄰兩塊裝飾板之間的平接件，和安裝在陰角或陽角位置用于連接相鄰兩塊裝飾板的陰角連接件和陽角連接件。以相鄰兩條邊之間的夾角角度為判定依據(jù)，確定陰角和陽角的位置并放置Revit 族庫中所創(chuàng)建的陰角連接件族或陽角連接件族，如圖4 所示。

圖4 墻板連接件模型創(chuàng)建

（4）根據(jù)裝飾墻板的參數(shù)化建模方法繼續(xù)完成地面、吊頂?shù)扔惭b部分的參數(shù)化模型建立，最后將符合項(xiàng)目需求的其他

4.3 用模

4.3.1 碰撞檢測

本案裝飾要求精度高，因有展示和實(shí)驗(yàn)要求，各房間采用的工藝做法多，為保證裝配式施工順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)階段應(yīng)在裝配式施工前解決模型之間的碰撞問題及裝飾過程中的碰撞問題。本案裝配式深化設(shè)計(jì)中所遇到碰撞問題，主要集中在安裝部品與部品、部品與機(jī)電專業(yè)之間的碰撞，這些問題在BIM模型中都能直觀地展現(xiàn)出來，如圖6 所示。

圖6 地面調(diào)平系統(tǒng)與管線碰撞剖切圖

4.3.2 施工圖出圖

利用Revit 軟件自身的出圖功能，通過三維模型直接出施工平面圖、大樣圖，如圖7 所示。

圖7 二維施工圖出圖示意

4.3.3 工程算量

借助Revit 以及Grasshopper 強(qiáng)大的功能，在BIM 設(shè)計(jì)中無論是墻面、地面、吊頂?shù)纳罨O(shè)計(jì)，都對內(nèi)部構(gòu)造及材質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)記錄，在繪制模型的同時，支持同步導(dǎo)出詳細(xì)的明細(xì)表，如圖8 所示。

圖8 裝飾地面材料單

BIM 技術(shù)不僅是一種高效的設(shè)計(jì)工具，也是一種新的建筑理念和技術(shù)，BIM 在本案中的應(yīng)用證明了BIM 技術(shù)在裝配式裝修領(lǐng)域應(yīng)用的可行性和必要性，提高了設(shè)計(jì)精度，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)對生產(chǎn)加工和施工應(yīng)用的可視化指導(dǎo)，優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，減少設(shè)計(jì)工作量，提高設(shè)計(jì)效率。

5 結(jié) 語

（1）通過對裝配式裝修概念和優(yōu)勢的闡述，根據(jù)調(diào)研對BIM 在裝配式裝修行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了裝配式內(nèi)裝BIM 設(shè)計(jì)的技術(shù)思路。以“眾和家”全裝配式裝修研發(fā)實(shí)驗(yàn)房項(xiàng)目BIM 裝配式內(nèi)裝設(shè)計(jì)應(yīng)用為實(shí)踐案例，具體展示了裝配式裝修BIM 設(shè)計(jì)過程，驗(yàn)證了技術(shù)思路的可行性與合理性，可為進(jìn)一步促進(jìn)BIM 技術(shù)在裝配式裝修行業(yè)中的應(yīng)用提供技術(shù)參考。此外，限于目前應(yīng)用的工程實(shí)例較少，裝配式內(nèi)裝BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)思路有待進(jìn)一步探討和完善。

（2）BIM 技術(shù)具有提高項(xiàng)目生產(chǎn)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高建筑質(zhì)量、縮短工期、降低建造成本及提升運(yùn)維管理水平等優(yōu)勢，將BIM 技術(shù)引入裝飾裝修工程領(lǐng)域十分必要。目前，國內(nèi)在裝配式裝修方面取得的BIM 研究成果較少，BIM 參數(shù)化三維設(shè)計(jì)仍存在不少技術(shù)問題，將三維模型應(yīng)用于施工、運(yùn)營維護(hù)階段的過程更是亟待研究。同時，國內(nèi)BIM 技術(shù)缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，建議從政府或國家層面出臺鼓勵政策、強(qiáng)制規(guī)范等推動BIM 技術(shù)在裝配式裝修行業(yè)的應(yīng)用。