基于BIM装配式建筑的可视化建模方法研究_唐炜.pdf

电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|269技术应用与管理基于BIM装配式建筑的可视化建模方法研究唐炜昭通高速装配式建筑有限公司，云南昭通657000摘要：自2017年发布“十三五”装配式建筑行动方案以来，我国积极推进了装配式建筑的发展，促使装配式建筑的数量与日俱增。然而，我国在装配式建筑方面起步较晚、专业人才缺乏，建模效率的弊端也日益显露。若仅仅通过二维图纸来获取建筑信息，以人工进行系统建模，其效率远远不够，将极易出现设计问题，并导致返工，从而引发更大的经济问题，造成资源浪费。信息化技术的发展进步在很大程度上也推进了建筑领域发展，BIM技术作为兼具建筑工程学和信息科学的学科，能够有效解决装配式建筑的相关问题，并提高可视化建模效率。因此，本文对基于BIM装配式建筑的可视化建模方法进行了系统探究，分析了其实际应用过程，提出了推进策略。关键词：装配式建筑；BIM技术；可视化建模中图分类号:N945.12 文献标志码:A DOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.11.061 0引言基于BIM的装配式建筑可视化建模，能利用参数化建模方法，对预制构件进行系统建模，显著解决效率低下等问题，并严格控制参数变化，满足项目预期。同时可以建立起预制构件库，有效缩减了人工建模时间，也能更加便捷地更改后期方案，避免返工重做导致财力和资源的浪费。此外，可视化模型构件有助于施工人员更加全面地了解建筑模型的结构信息，以第一人称视角观察建筑模型内部，深入理解设计者的建筑构想，有效节省双方交流磨合的时间。同时也能更加清楚建筑模型存在的问题，保障施工质量，提高施工效率。1基于BIM装配式建筑的可视化建模技术1.1BIM技术BIM技术是工程项目的功能特性和设施功能数字化的综合表达，即为全面完善的信息模型，能够贯穿建筑项目的全寿命周期，综合各项数据、资源，对其工程对象予以系统描述，可被建设项目的各参与方普遍使用。BIM工程数据源单一，能够有效解决分布式、异构工程数据之间的全局共享问题，并支持对该建设项目的全寿命周期进行动态化工程信息的创建、管理及共享。完整的BIM模型具备可视化、协调性、模拟性、参数化性等特点。可视化性。CAD图纸是工程基本，它是线条所绘制的二维建筑构建信息，后期整体模型框架需要相关施工人员自行想象，利用BIM技术可以将二维的CAD数据信息呈现出三维立体图形，让施工更加顺畅。协调性。在工程项目设计阶段，各个专业的设计师会因为交流不够到位而引起各专业问题碰撞，通过BIM建筑模型就能充分协调各个专业问题，有效消除各专业冲突。模拟性。在BIM建筑模型中不仅能将真实的建筑结构模拟出来，还能模拟各项施工流程和施工状态。参数化性。在BIM建筑模型中，各构件具备足够清晰的参数属性信息，对其参数进行修改，同其相关联的构件也会发生相应变化，从而构成全新的模型。1.2Revit平台Revit是当前较为主流的BIM软件，能够针对建筑实现三维建模，在建模方式上与CAD建模区别极大，它能提供不同类别的参数化构件，以此来构建综合模型，并将模型由二维转变为三维建模，能够有效提高建筑模型的直观立体性。模作者简介：唐炜，男，云南昭通，高级工程师，本科，研究方向：建筑项目管理、房地产开发工作。dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术270|型次元的层级结构如图1所示。图 1模型次元的层级结构Revit模型中，模型图元是其基础图元，模型图元的层次结构依次为类别、族、类型及实例。类别是对建筑构件的统称，同其大小和形状没有关系，可适用于建筑建模信息录入。族，即为其中一种类别中图元的类，图元是依据三种情况将其分组形成族，第一种情况是在共用相同参数或是属性集，第二种情况是使用方面相同，第三种情况则是图形相似。因此，族中的属性可以有不同值，但其所代表的含义或是名称则一定相同。同一族可以拥有不同数量类型，族的特定尺寸即为一种类型，样式也是一种类型。族实例是建筑模型或是图纸中存在的具体位置，将其放置在该模型中适合的单个图元中。Revit的核心特性在于对构件图元施以参数化的建模，并且Revit中的大部分构件都有明确的参数信息，一旦构件参数发生变化，相应的构件形状、属性也会随参数变动发生变化。参数组是Revit设计中所有建筑构件的基础。在Revit中，构件是建筑模型的重要组成，可以通过参数化特性进行构思绘制，并依据其设计想法逐步完善，创建相应构件1。2基于BIM装配式建筑的可视化建模方法2.1预制构件分类预制构件在装配式建筑中属于基础元素，更是装配式建筑中的核心组成，直接影响建筑模型的信息质量。预制构件不同所产生的效果也是不同的，若是预制构件的种类丰富、样式复杂，其生产难度也会相对较高，将直接影响批量化生产，难以表现出建筑工业化优势。本文是对装配式建筑的建模方法研究，其中预制构件是重要组成，因此需要依据我国颁布的相关标准科学分类建筑预制构件，并施以参数化的建模操作。通过对预制构件的分类（图2），可供设计者建立相应模型时使用，能够有效减少人工建模的时间。图 2预制构件的分类2.2预制构件参数化建模参数化建模就是剖析各个对象之间的内在关系，将其抽象剥离出来，建立成系统模型。模型中的各个构件是动态联系的，若是其中某个对象的参数发生变化，将会严重影响到关联的对象，从而对整个模型造成影响。参数化建模是通过控制公式、数值、逻辑语言来改变对象属性，促使对象得到可控的变化来满足相关需求，比人工建模的模糊调整更为准确。此外，参数化建模还能通过调整参数构建多个建模方案，提高建模效率。Revit中族是其参数化组的基本单元，参数类型主要参考图32。2.3常规构件的建模常规构件是预制构件的一种，进行参数化建模就需要分析相应的构件参数，参数值的选择将直接影响到模型整体效果。不同的常规构件类型，其对应的参数也有所不同。常规构件参数如表1所示。电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|271技术应用与管理图 3族参数类型表 1常规构件参数表常规构件类型参数预制墙外墙无洞高度 长度单洞洞口的长度和高度、窗子的高度、长度、高度双洞1洞口和2洞口的长度、高度、窗高度、长度、高度内墙无洞高度、长度有洞墙体的长度、高度 门的宽度、高度预制柱预制矩形柱高度 深度 宽度预制圆形柱高度 半径预制叠合梁高度 宽度预制楼板预制叠合板长度 宽度 厚度预制阳台板水平板的厚度、长度、宽度 竖向板的长度、厚度、高度预制楼梯预制楼梯段楼梯的高度、长度、净宽预制休息平台长度 宽度参数确立完成后，需对其常规构件进行参数化建模，建模流程如图4所示。以预制阳台板的构建为例，其创建思路如下。依据族载入项目时的特征，常规模型将作为组样板进行构建。具体规划主要参照标高的工作面及前立面，进行预制阳台板截面轮廓的绘制，同时添加相应的参数及约束标签，将其锁定，实现联动效应。如图5所示，参照标高面进行界面轮廓水平板的长度、宽度、竖向板厚度等相关参数的绘制。图6则是在前立面进行截面轮廓竖向板高度1、高度2和水平板厚度等参数的绘制。通过在族编辑器中使用放样、融合、拉伸等功能来创建构件模型，添加相应的参数信息，形成预制阳台板参数信息界面，如图7所示。图 4常规构件的参数化建模流程水平板宽度=800竖向板厚度=100竖向板厚度=100竖向板厚度=100水平板长度=1500图 5预制阳台板的绘制水平板厚度=200竖向板高度 H1=1000竖向板高度 H2=200图 6预制阳台板的绘制通过调试阳台板的各项参数值，保证构件会随数值的变化发生联动效应，同时检验相关设计是否满足模型构件需求。若不满足，则要及时修改构件轮廓、参数，直至满足预期标准。构件参数化建模完成后，将其纳入项目中进行测试。通过对常规构件中的其他构建模型施以相应dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术272|的绘制创建，方可保证每个构件都能随参数值的变化而发生联动效应，促使其得以正常投入到建筑项目中应用3。图 7预制阳台板参数信息2.4异型构件建模Revit软件在面对相对不规则的构件方面具有一定的限制性，容易引起建模效率低下、建模步骤繁琐等问题。因此，可以应用Revit中的Dynamo来创建异形构件，其优势明显。在利用Dynamo进行构件的创建时，无论简单还是复杂，都是以“点及线、生成面、构成体”为基准进行。同Revit相结合应用的过程中，能够更加快捷迅速地得到所需构件模型。以曲面幕墙异性构件为案例，对其施以参数化建模。在Dynamo中，其曲面模型的建模共有以下几部分。（1）依据构件实际情况选择合适的模型元素节点，对Revit中所绘制的曲面幕墙的轮廓线进行拾取，将其转换为可操作曲线，该部分同Revit软件进行信息访问。根据实际需求，将数值参数输入进去，而后在上述步骤所拾取的曲线上获取相应参数点，并将其列入数组列表中。（2）将所获取的参数点生成Nurbs曲线，并使用放样功能，节点自动生成平面，并在平面上构建起UV点阵面，其中的UV数值可依据实际需求进行修改，调整其网格架构。（3）将点阵面上的点以4个为一组进行科学划分，4个点之间为拓扑关系，通过逆时针旋转构成四边形。想要使点阵面上的全部点依照相关要求科学化处理，就要应用Python Script节点，通过Python语言编程实现点组划分。具体思路如下：将输入数据赋予至变量data中，并创建出空列表进行结果的存储；应用len()的方法，返回至由点连成的线中，假设有n条线，每条线有m个点，遍历每条线上的点；通过获取当前线上的相邻两点同下条线与之具有拓扑关系的两点，将这四个点放置于一组到结果空列表中，直至所有点皆可按组划分完毕。最终将会得到由4个点链接为数组的列表。如图8所示即为点组划分环境。图 8点组划分Revit中自行创建自适应构件，其类型为四边形幕墙嵌板，将构件通过节点载入至Dynamo中，并附着在每组点阵上，最终将会在Revit中构建生成曲面幕墙构件，直接投入到项目中应用。2.5Dynamo可视化编程Dynamo能够有效弥补Revit难以实现的功能。Dynamo中的相应节点及其组织方式，都是严格遵循相关逻辑规则予以设计的，各个节点都具备各自的基本功能，并且层层逻辑相连，最终构成完整的脚本，以此来实现目标任务。其工作空间如图9所示。图 9Dynamo 工作界面 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|273技术应用与管理图 10节点分析通过对图9的节点进行分析，以此来更进一步了解Dynamo节点。如图10所示，数字1表示节点正在输入，鼠标箭头放置于此则代表该输入类型或是默认的输入值。数字2代表节点名称，相关使用者可以双击箭头更改其名称。数字3表示节点输出，鼠标放置于此则代表其输出类型。数字4表示连缀图案，其连缀方式共分为三种（叉积、最长、最短），其图标为叉积的连缀方式，连缀方式将会直接影响到节点的最终运算效果。数字5代表节点面板，通过鼠标右键单击面板相关区域，则会迅速弹出菜单，涵盖节点所有操作。必要时需将Dynamo同Revit联合应用，交互信息，相辅相成，将二者的优势完全发挥出来，体现为以下几点。（1）通过将Dynamo节点同Revit模型相连接，能够快速共享模型信息，通过控制Dynamo节点就能操作Revit模型。（2）为了能够减少节点的使用，Dynamo可以直接对Revit中的元素进行系统拾取，并且也可以载入相关的建筑格式文件，提高数据录入效率。（3）Dynamo的辅助模组能够迅速建立起相关构件，并且还能将CAD中的信息迅速提取到模型中，实现快速高效建模。（4）Revit建立出系统的完整模型后，会以图纸或是表格的方式将其模型信息迅速输出。Dynamo同样如此，Dynamo节点能够将Revit数据信息进行快速传递4。3推进BIM装配式建筑的可视化建模方法研究3.1健全规范标准装配式建筑的建造水平能够综合反映出国家标准、行业标准的完善程度。分析我国装配式建造标准的制定，可以发现其并不完善，设计出来的构件尺寸大小难以统一，且预制