一种基于BIM的建筑预制装配率测算方法

范 超,李兆惠,文志彬

(1.成都基准方中建筑设计有限公司，四川成都 610011；2.四川省建筑设计研究院有限公司，四川成都 610000)

在制造业转型的大背景下，我国建筑业由粗放型的建造方式逐渐向设计标准化、构件部品化、绿色环保化转变。中央[1-2]及各省市持续出台相关政策推动装配式建筑的发展，成都市城乡建设委员会出台通知[3]明确了成都地区装配式建筑的建设要求，在全市范围内的房建工程中推行装配式建设方式，并提出了预制装配率的要求。

Dynamo是基于Revit的可视化编程平台，多被用于参数化设计。李文浩等[4]借助Dynamo完成了自适应管片的批量放置；吴生海等[5]基于Dynamo完成了某文化中心空间曲面模型的参数化建立；程霄等[6]基于Dynamo完成了装配式楼梯的参数化设计；李媛等[7]利用Dynamo完成了预制停车楼的参数化生成。

现阶段，基于BIM的正向设计方法尚未大范围普及，不少设计人员通过图纸翻模来建立BIM模型，而后提取明细表中各构件的体积来进行建筑预制装配率的测算。此方法虽能较准确地提取各构件的体积，但翻模与明细表提取耗费的时间成本较大。本文基于Revit软件和可视化编程平台Dynamo，提出了一套更加高效的建筑预制装配率测算方法。

1 基于BIM的建筑装配率测算新方法

本文采用文献[8]提供的公式对单体建筑的预制装配率计算：单体预制装配率=(±0.00以上)预制构件体积÷全部构件体积(含非混凝土墙体)。其中预制构件，是指在工厂或现场预先制作的构件，如墙体、梁柱、楼板、楼梯、阳台等；全部构件，是指包括预制构件在内的所有构件(含非混凝土墙体)。

本方法的实施流程如图1所示，对于混凝土构件，利用PKPM插件P-Trans将电算模型导入到Revit中(图2)，此时，结构模型中各构件的扣减关系存在问题，尚不能直接提取各构件体积并测算预制装配率，需要进行扣减关系调整；对于非混凝土墙体，将含有墙线的CAD图纸导入Revit中，然后利用Dynamo编制程序，实现由CAD线条向墙体模型的快速转换(图3)。

图1 装配率测算逻辑框

图2 电算模型导入Revit

图3 利用Dynamo编程完成墙体模型

在Revit中将建筑墙体模型和结构模型合并，并利用Dynamo编程将建筑墙体与结构构件(梁、结构墙等)的重合部分扣减。最后建立楼梯等在装配率测算时需要计及体积的构件，完成装配率测算模型的搭建(图4)。

图4 3号楼商业部分(±0.00以上)

利用Dynamo编写的构件体积一键提取程序，将各构件的体积一键提取于编制好的Excel表格中并测算建筑的装配率。

2 Dynamo可视化编程逻辑详述

上述方法中涉及Dynamo可视化编程的内容较多，现对图1中利用Dynamo编程实现的关键步骤进行详细说明。

2.1 构件扣减关系调整

电算模型直接导入Revit后，各结构构件的扣减顺序为板扣减梁、柱，若在Revit中对各构件的扣减关系进行手动调整，工作量巨大，故采用Dynamo可视化编程来实现扣减关系的一键调整，编程逻辑如图5所示。首先，获取项目中所有的梁(柱)与板图元，而后利用“Element.BoundingBox”获取各构件的选择框，再通过“BoundingBox.Intersects”判断选择框是否存在交集，若发生碰撞，则切换二者的连接顺序(图6)。

图5 扣减调整逻辑框

图6 梁板调序Dynamo程序截图

2.2 建筑墙体模型快速搭建

建筑墙体模型快速搭建程序的编制逻辑如图7所示，首先，求得各线中点处的切向向量，并用“Vector.IsParallel”判断各条直线是否平行，进而筛选出相互平行的直线；而后，在各组相互平行的直线中，筛选出除自身外距离最近的两条直线，即为墙体的两边线；将墙体的一个边线，沿着墙体的厚度方向平移二者距离的一半，得到墙体模型的放置线；最后，利用“Wall.ByCurvesAandLevels”节点，完成墙体模型的生成。

墙体模型生成后，需要根据建筑图上门窗洞口的位置对墙体开洞，墙上开洞的程序逻辑如图8所示。首先，将CAD门(窗)线读入Dynamo中，获取门(窗)洞口的放置点以及需要放置洞口的墙体，利用“Springs.HostedInstance.ByPoints”节点在对应的墙体上生成洞口。

图7 墙线翻模编程逻辑

图8 墙上开洞逻辑框

2.3 构件体积一键提取

构件体积一键提取的编程逻辑如图9所示，利用“Element.GetParameterValueByName”节点，根据各构件族类型的前缀名称提取各族实例的“体积”参数；对于梯板和平台板，利用“Element.Geometry”在Dynamo中将梯板、平台板图元转化为实体，而后，利用“Solid.Volumn”便可直接计算出该实体的体积。得到所有构件的体积后，利用“Data.ExportExcel”将数据写入编制好的装配率计算表格中，整个程序如图10所示。

图9 构件体积一键提取程序逻辑

图10 构件体积一键提取-程序截图

3 工程运用

某商业综合体项目位于成都市新津县普兴镇骑龙村，距成雅高速普兴出口约1km，建筑面积3.4×104m2，建筑地下二层(局部三层)，地上四层，拟打造为含有九大主力业态的商业综合体(图11)。

图11 商业综合体BIM模型

为满足成都市对建设工程预制装配率的双控要求，该项目选择部分楼板、楼梯、次梁、内墙板进行预制。采用本文所述方法，制定装配式方案并测算该综合体的预制装配率。经测算，该项目的装配率为32.76 %，其中混凝土预制率为15.3 %，满足装配率与预制率的要求。

4 结论

(1)基于BIM核心建模软件Revit，本文提出了一种建筑预制装配率测算的新方法：首先制定Revit项目样板、Revit构件命名规则和装配率测算表格，而后利用P-Trans插件将结构电算模型导入Revit中，基于可视化编程平台Dynamo编制程序实现①批量调整导入的电算模型中的扣减关系；②对建筑施工图中的墙体进行快速翻模；③一键将建筑装配率测算所需要的构件体积提取于Excel中，完成建筑装配率的快速测算。

(2)以商业综合体为例，成功实施了建筑预制装配率测算新方法，使得建筑装配率的测算效率提高，在装配式方案调整后能快速得到调整后建筑的预制装配率，省去了重复提取明细表中各构件体积的时间，使得预制装配率的测算更加便利。

(3)详细阐述了实施过程中基于可视化编程平台Dynamo开发程序时的逻辑及编程要点，拓宽了Dynamo的应用范围，为基于Dynamo的程序开发提供了思路。