基于Revit族的BIM技术在钢筋工程中的应用

陈亚军 刘德才 杨南贵

(中建五局土木工程有限公司，湖南 长沙 410004)

近年来，BIM技术在我国的工程建设当中，无论是设计领域还是施工领域，都得到了空前的发展，得到了越来越多的应用[1，2]。特别是国家住建部刚刚颁布的《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》，要求全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，更是将BIM技术的关注热度推向一个新的高度。如何将BIM技术应用得更广、更有效，是我们现在亟须思考的问题。钢筋工程施工是整个建筑工程的重点和难点，主要难点包括识图难、容错率低、搭接复杂等。因此，将BIM技术应用到钢筋工程是非常有意义的。

1 BIM技术应用在钢筋工程的特点

1.1 传统二维图纸的不足之处

传统的施工配筋图是将三维空间的问题转化为二维平面问题进行分析，在三维空间模型转化为二维平面模型的过程中，必然会有数据的丢失，实际情况中钢筋的布置情况也不能直观准确地被表达出来。在根据二维图纸进行施工作业时，因为不具备直观性，若不仔细识图，在施工中很容易发生钢筋的“错、漏、碰、缺”等问题，严重影响施工进程和施工效率。

1.2 BIM技术应用在钢筋工程的优势

基于BIM技术的全面应用，大大提高了建筑业的生产效率，提升建筑工程的集成化程度，使设计、施工到运营整个生命周期的质量和效率显著提高，给建筑业带来巨大的效益。对于钢筋工程的应用，主要有以下优势：

1)三维可视化功能。基于BIM技术的钢筋工程模型是通过建立包括各种尺寸、形状的三维钢筋模型，通过合理组装，实现二维平面图纸向三维空间模型的转变，具有系统性、易识别性。从而直观地反映出每一根钢筋的搭接和安装效果以及存在的问题，就算是非建筑行业的人员也能清晰的看出钢筋设计意图。

2)钢筋算量功能。钢筋使用量在建筑成本中占有很重的比例，而人工计算钢筋量常常会有计算错误产生，BIM技术在整个钢筋工程的应用，可以涵盖钢筋预算算量、钢筋翻样算量、钢筋施工算量、优化配筋率等等。利用BIM技术导入完成建立的配筋图，能精准的计算钢筋正确的数量，减少了不必要的浪费，同时节省了许多计算的时间。

3)施工模拟功能。这是BIM技术中最显著的优势，利用BIM强大的建模、渲染、动画功能，能够真实地模拟出各个阶段钢筋工程的施工过程。本质上是以三维静态模型为基础，使进度计划作为时间因素实现建造过程的4D动态模拟，可以贯穿整个施工过程[1,3]。每一根钢筋如何搭建、安装都清晰地展现在人们面前，无论是施工方案策划还是技术交底讲解，通过4D动态模拟，都有巨大的意义。

2 BIM技术应用在钢筋工程的实现方法

事实上，BIM是一种理念，是运用各种BIM类软件[4]，建立建筑工程各种信息模型，而Revit的推广，使得BIM理念得到了广泛的认可。Revit作为当前最热门的BIM软件之一，能解决多专业的问题，不仅有建筑、结构、设备，还有协同、远程协同，带材质输入到3DMAX的渲染，云渲染，碰撞分析，绿色建筑分析等功能。Revit是在房建领域使用最多的软件，有应用于房建的系统模块，但是没有专门针对路桥领域的系统模块。

而对于钢筋模型的建立，也是需要依附在混凝土模型之中，不能单独建立，灵活性小，因此需要运用Revit中的“族”功能[5-7]。族在BIM流程中占有重要的地位，按照特性、参数等属性分类归档而成的数据库，分为系统族和自建族。对于钢筋模型，由于钢筋的大小、长度、形状多变，因此我们需要自己创建钢筋族模型，对于形状相似的钢筋，我们则可以在创建模型时引入参数化功能，调整不同数据，生成不同钢筋模型。所有部位钢筋的族全部建立完成之后，即可根据配筋图纸进行钢筋的拼接、搭设。在这个过程中，我们需要充分的了解钢筋的搭接方法，理清各个部位钢筋的层次关系以及逻辑关系。同时也可以在模型发现图纸上的错误之处，减小施工出错率，保证施工进度。

当三维模型建立完成时候，将其导入至Naviswork之中，进行4D动态施工模拟的转化[8]。Naviswork是众多BIM软件中的一个，包括“渲染、漫游动画制作、对象动画、三维审阅、碰撞检查、施工模拟”等功能，能够直接兼容Revit格式并利用Revit建的模型进行各种操作。

3 工程实例

3.1 钢筋工程BIM模型创建步骤

1)收集钢筋等相关数据；2)创建Revit钢筋族构件；3)建立Revit场地模型并导入钢筋族进行拼装；4)运用Naviswork完成4D施工模拟制作。

3.2 信息收集

本案例为长沙市渔业路延长线道路工程隧道底板钢筋的BIM模型建立，隧道主体结构为双孔箱涵钢筋混凝土结构，需要收集的数据包括每根钢筋的尺寸、形状数据，其中钢筋构造图如图1所示。

3.3 创建Revit钢筋族构件

通过Revit中的自定义族模块，细化到每一根钢筋模型的建立，根据隧道底板钢筋构造图的特征可知钢筋以构造图中的钢筋为单位，沿隧道方向布置，所以钢筋每延米都是相同的，因此建立完单根钢筋之后，根据钢筋每延米的数量与间距进行列阵操作。图2和图3分别为底板弯起钢筋和底板钢筋防裂网片的族构件。为增加钢筋族构件的灵活性，引入参数，通过调整参数的变化而达到模型尺寸的改变，如图4所示。

3.4 建立Revit场地模型并导入钢筋族进行拼装

利用Revit中的场地选项建立场地表面模型，再通过Revit中的“载入族”功能，如图5所示。将钢筋族构件依次载入并进行拼装，拼装完成如图6所示。对于族的命名需有规律且统一，这样做可以使之后的模拟处理起来更加快捷方便。

3.5 运用Naviswork完成4D施工模拟制作

钢筋模型建立完成之后，导出为NWC文件格式，再用Naviswork软件打开，如图7所示。通过其中的Timeliner处理，将施工过程设置成以日、周、月为时间单位，按不同的时间间隔对施工进度进行正序模拟，形象地反映施工计划和实际进度，如图8所示。随后通过Animation创建动画，如图9所示，将其与Timeliner合并；最后利用presenter渲染功能对场景渲染，导出AVI格式文件即钢筋工程施工模拟4D动画。

4 结语

本文对BIM技术在钢筋工程施工中的应用进行了简单的介绍，利用Revit中的族功能对钢筋工程模型进行创建。研究表明BIM技术拥有一定的灵活性，将BIM技术应用到钢筋工程当中，大大减小了配筋图的识别难度，提升施工预算的精度和施工效率，排除施工风险，实现BIM技术在施工领域的新突破；同时也表明BIM技术除了能够对施工进行宏观的把控，而且还能够应用于多种分部分项工程以及其细化的工序。然而，仅仅掌握BIM技术是远远不够的，对BIM技术应用的前期，是要充分了解现场施工工序以及工艺，将BIM技术用在刀刃上。同时，将钢筋作为构件独立进行创建，不但能节省掉许多钢筋算量运算的时间，更能够减少建筑成本的支出，但目前此项技术应用在实际工程中还未完全普及，只有进行全面推广和应用，才能体现BIM技术的最大价值。