BIM技术二次开发及其在装饰工程中的程序化应用

欧阳春生，罗迎社,2，邓宇龙，肖 敏，夏艳波，蔡卫群，阳 芬，梁 振，肖艳珞，丁 科，王 威

(1.湖南交通工程学院，湖南 衡阳 421000；2.中南林业科技大学 工程流变学湖南省重点实验室，长沙 410004；3.湖南建工集团 装饰工程有限公司，长沙 410004;4.中南林业科技大学 土木工程学院，长沙 410004)

BIM技术通过建立虚拟的多维模型，对建设项目的全生命周期信息集成并共享，使得所有参与者在了解模型中的信息的前提下，进行相关的操作[1-3]。随着BIM技术在建筑行业的快速发展，许多工程需要使用BIM技术，特别是在装饰行业中[4-6]。在具体装饰项目中，需要不同领域的专业人士对装饰模型进行构建，模型构建完成后，再对模型进行相关的调整。由于调整工作的重复性较高，加上装饰材料种类繁多，手动建模及相关修改费时费力。特别是当装饰项目的图纸和模型调整时，需要在模型中调整装饰面的位置和尺寸等相关参数。

BIM技术在装饰工程中的应用具有极其显著的优势，它能对建筑整个生命周期做到信息集成及系统化处理[7-10]。然而现有的BIM建模软件Revit和Bentley在应用到装饰工程时，部分功能仍需优化。为了解决传统设计、施工和管理模式存在的弊端，以及提高BIM在装饰工程中的应用效率，Santos等[3]将建筑信息模型(BIM)技术与生命周期评估(LCA)和生命周期成本(LCC)方法相结合，对建筑物进行环境和经济评估。基于BIM-LCA/LCC框架以及用于BIM-LCA/LCC分析的信息交付手册(IDM)和模型视图定义(MVD)，开发了基于BIM的环境和经济生命周期评估(BIMEELCA)工具用于支持项目早期阶段的决策过程，并验证在高层项目中进行基于BIM的自动LCA和LCC分析的可行性。吴贤国等[4]通过构建BIM核心数据库，利用Dynamo参数化地铁结构的沉降、倾角、加速度等监测指标特征，建设出较为完备的传感器网络布局，并进行相应的模拟演示。综上所述，基于BIM信息库，结合其他应用技术或方法，对BIM技术进行二次开发，并完善开发技术，是BIM技术研究的新方向之一。目前采用其他应用技术或方法对BIM技术二次开发的研究工作较少，本文拟采用Dynamo参数法以及Python技术(编写Revit API二次开发代码)对BIM建模软件Revit进行二次开发，并以某装饰工程为例介绍其具体应用，从而实现从设计到管理的程序化应用。

1 BIM技术在设计及施工中的应用

本项目位于云南省玉溪市红塔区葛井庙村红龙路以东，总建筑面积19 381.65 m2，由业务楼、办案楼、综合保障楼、住宿楼、训练馆及其他附属工程组成。办案楼建为地上5层、半地下室1层，业务楼为地上5层，训练馆为地上2层，建筑面积分别为10 147.35、7 466.66、1 767.7 m2。

装饰模型的建立需要BIM建模软件，采用Revit作为本项目的BIM建模软件。为了快速建立并处理装饰BIM模型，首先获取房间边界，然后通过边界自动创建装饰模型。本文将上述业务楼1层房间装饰分成地面、墙面和天花板3个区域。业务楼1层平面图如图1所示。具体过程如下：

图1 业务楼1层平面图

1.1 在建筑模型中拾取房间边界

在Revit建筑模型中，通过对房间边界条件的选取，建立45个房间，并逐一将房间命名。利用Dynamo中WhiteHouse里面的节点WH_Filter.ByNameContain(图2)对房间进行分类筛选，并将不同类型的房间进行不同的装饰面布置。

结合图2可以看到，在Dynamo界面中，首先提取Revit模型中的所有房间元素，然后对这些房间按名称筛选查找。由于“走读式”的房间有22个，占有房间数比例高，接下来以“走读式”房间为例，对“走读式”房间的墙、地、顶装饰面进行相应的装饰布置操作。

图2 使用Dynamo对房间筛选分类

1.2 “走读式”房间墙、地、顶装饰面的布置

利用Dynamo中WhiteHouse里面的节点WH_Filter.ByNameContain对房间进行分类筛选完成后，仍需要使用Dynamo中的节点对房间进行墙、地、顶装饰面的布置。在“走读式”房间实例中，地面类型选择“高分子塑胶地板”，墙面类型选择“白色乳胶漆”，天花板类型选择“600×600高晶板”。在这里，通过Python代码进行墙的创建，编写Revit API二次开发代码，并使用Create方法创建墙面后(图3)，再修改并调整墙标高、墙类型、墙材料以及墙的朝向。

图3 族群属性修改Python二次开发部分代码

将筛选出的房间元素进行整理，房间元素中包含了房间的墙地顶边界，并且房间的墙地顶边界会随着建筑模型的改动而自动调整适应。再对边界进行装饰面生成，并自动对应到其建筑模型中(图4)。通过创建族及添加其他的装饰面族，对装饰面材质和类型进行修改及调整。图4中以生成墙面RoomFinishWallAttach节点包为例展开，如图5所示。最终，未添加装饰面的建筑模型和添加装饰面族群后的建筑模型对比如图6所示。

图4 使用Dynamo中的节点对房间进行墙地顶装饰面的布置

图5 RoomFinishWallAttach节点包展开

图6 未添加装饰面的建筑模型和添加装饰面族群后的建筑模型对比

当装饰面中部分需要根据实际情况进行修改和调整时，采用传统的CAD的方法还需要重新开始设计。而采用BIM技术只需调整装饰面位置，根据要求修改装饰面的尺寸形成新的族，然后在浏览器里导出对应的多角度(平、立、剖)的CAD图。这样可以节省作图及相关修改的时间[11-13]。

2 BIM技术在管理中的应用

目前，装修布置方案是以平、立、剖面作为表现形式在平面图纸中表现出来。然而，平面图纸其信息传递有限，很难从多维度、多角度展示出施工装修的空间位置关系及施工效果。如实际项目中，机电工程的风管布置标高和位置方案不合理，可能与装饰面发生碰撞，从而影响装饰工程中施工的进程、装修的效果以及后续管理的效果。利用BIM技术建立的可视化装饰模型可以通过全方位、多角度的观察，检查碰撞情况，并调整装饰工程施工的位置(图7)。采用Revit进行碰撞检查相比于Navisworks更加快捷有效[14-15]。

图7 业务楼2层大厅装饰三维布置图

从图7可以看出，装饰工程的施工布置可以通过三维可视模型，对复杂的工程或复杂的节点进行施工预演，通过与其他专业工程整合协同，可提前发现装饰工程施工及其管理过程中需要注意的问题。

BIM技术可以通过最终成品渲染图对工程完成后进行细致的对照检查(图8)，可以极大地解决工程管理人员与施工方的沟通问题，提升工程的进展速度，加强建筑各方的沟通效率。BIM技术的施工仿真模拟通过二维码分享，可以进行VR沉浸式漫游模拟，在BIM的3D模型的基础上，将漫游模型上传至云端。通过浏览检查建筑模型仿真情况，并对施工模拟的可操作性及施工方案优缺点进行甄别，确定最终方案。在装饰施工开始前，进行虚拟样板间的建造，以利于建筑各方对房间装饰的全方位了解，减少沟通障碍，增加视觉传达效果。

图8 办案楼房间渲染图与实景图对比

目前国内仅有建筑工程信息模型交付标准，还没有适合装饰行业的交付标准[8]。本文基于装饰工程中的实际需求，参照现有《建筑工程设计信息模型交付标准》(GB/T 51301—2018)及《建筑信息模型施工应用标准》(GB/T 51235—2017)国家规范，针对项目装饰工程施工阶段，总结了BIM模型细度与几何表达精度，见表1，装饰工程应用的二维码如图9所示。

图9 装饰工程应用的二维码

表1 BIM模型细度与几何表达精度

通过BIM模型校核装饰图纸问题117处，优化工序3处，发现并解决碰撞问题4处。此外，此装饰项目通过BIM模型协同管理平台，对装饰工程的施工进度、施工质量及相关的装饰工程监控及管控等方面做到精细化管理，将工期缩短了17%。

3 结语

利用Dynamo对房间进行墙、地、顶装饰面的布置，通过Python代码进行墙的创建，编写Revit API二次开发代码，并使用Create方法创建墙面后，再修改及调整墙标高、墙类型、墙材料以及墙的朝向，大大减少了装饰BIM建模的工作量，提高了工作效率；并且房间边界可以随着土建和结构模型变动而自动修改尺寸，在实际项目中有利于加快项目进度且取得较好的项目成果。生成装饰模型后，对模型进行可视化调整和模拟，可大大加强装饰与建筑各方的沟通效率。BIM技术的应用能够有效降低成本，缩短工期，实现利益最大化。