BIM 模型在装配式构件钢筋精细化制作中的应用

韩 健

（广州机施建设集团有限公司， 广东 广州 510700）

建筑工业化是目前建筑行业转型升级的发展趋势，即将迎来蓬勃的发展。但装配式建筑具有设计及制造精度要求高、节点构造复杂、钢筋碰撞排查困难等特点，因此装配式构件生产必须与和建筑信息模型（简称“BIM”） 技术相结合，才能满足其精度要求。

在一个装配式项目中，涉及的预制构件种类可能包括预制柱、预制叠合主次梁、预制叠合板楼盖等。由于装配式项目的构件种类及数量众多，采用传统的BIM 建模方法将导致建模周期过长，不利于BIM 技术的实施应用。

为使BIM 技术更好地指导装配式构件生产，本文以Revit 软件为平台，针对装配式构件的钢筋建模及应用进行了以下几项研究：1） 预制构件参数化族库建立；2） 预制构件自动配筋程序二次开发研究；3） 预制构件钢筋可视化调整；4） 钢筋数控文件转换系统开发。

1 预制构件参数化族库建立

在某办公楼项目中，混凝土预制构件数量达到数千个，构件型号多达数百种，若针对每个构件进行独立的建模，其工作量十分巨大。我们通过对构件及预埋件的外形尺寸进行分析，将不同种类的构件进行分类归并，建立一套以参数驱动的构件族库，以达到快速建模的目的。

1.1 混凝土体量族库建立

针对项目中所使用到的主要构件类型，我们建立了柱、主梁、次梁、叠合板等几类构件的混凝土参数化体量族。通过输入构件的长、宽、高、开洞尺寸、抗剪键数量等一系列参数，即可生成不同型号构件的混凝土体量。混凝土体量作为构件的主体，主要用于钢筋、预埋件模型的附着。

1.2 预埋件族库建立

本项目预制构件中使用到各类用途的预留预埋件，包括牛担板（钢企口）、吊环、钢筋套筒、支撑预埋件等，在生产过程中这些预埋件很有可能与构件内部的钢筋产生冲突碰撞。为确保构件钢筋校核的准确性，我们根据实际情况建立各类预埋件的参数化族库，用于构件内部冲突检查。

1.3 钢筋族库建立

数字化钢筋加工是本次研究的出发点，为使模型中的钢筋能精确导出数控加工文件，需要对项目中一些特殊形状的钢筋建立专门的钢筋形状族库。通过对钢筋形状参数的定义，使得软件能导出特殊钢筋的形状信息，如钢筋直径、保护层厚度、钢筋加工长度、钢筋弯折角度等等，作为钢筋数控加工的依据。本项目构件中主要使用到的特殊形状钢筋包括一笔箍、开口箍、补强钢筋等。

2 预制构件自动配筋程序二次开发

由于本项目预制构件数量、型号较多，钢筋建模是其中工作量较大的一个环节，通过二次开发的参数化插件去生成构件当中有规律的主要钢筋，能大大提高钢筋建模的效率。

预制构件二次开发所用到的程序设计语言是C#，程序语言C#通过Revit 软件自带的程序接口API 函数来实现两款软件之间的命令与数据之间的交互，C#通过API 函数来控制Revit 软件的基本步骤如下：

1） 新建一个类库 （Class Library） 工程；2） 引用 Revit接口定义文件RevitAPI.DLL 和RevitAPIUI.DLL，将Copy Local 属性设置为False；3） 命名空间引用，如：using Autodesk.Revit； using Autodesk.Revit.DB； using Autodesk.Revit.UI；4） 为命令类加属性 [Autodesk.Revit.Attributes.Transaction(Autodesk.Revit.Attributes.TransactionMode.Manual)]； 5） 新 建类从 IExternalCommand 派生；6） 重载 Execute ( ) 方法；7）在Execute 中添加代码来实现命令功能。

因此，对于预制构件钢筋自动生成的功能命令，需要在子函数Execute ( ) 方法中来实现，这些功能需求按照预制构件钢筋的分布规律来规划。对预制构件钢筋自动生成的插件来说，Execute ( ) 方法中首先需自动寻找预制梁、板、柱的三维分布空间范围，然后根据空间范围来确定不同种类钢筋的位置以及型号尺寸等各种参数来自动程序快速化生成各类钢筋，最终这些规划参数集中到一个对话框中进行设置来方便界面化调用这些程序集，而这些不同功能的程序集构成了装配式预制构件深化辅助软件（图1）。这个程序的主要核心功能在于通过输入钢筋的排布规律，进行梁、柱、叠合板的钢筋建模。

3 预制构件钢筋可视化调整

基于上述的族库以及二次开发程序集进行预制构件建模后，即可以链接的方式对一个标准层的预制构件进行拼装。由于预制构件有大量的出筋，在构件节点处钢筋纵横交错，十分复杂，因此需要使用软件的碰撞检查功能对拼装后的构件标准层进行钢筋碰撞检查。在模型中检索出各类构件的钢筋碰撞问题后，按照柱→梁→板的先后顺序对构件钢筋位置、尺寸、间距进行调整，直到所有钢筋达到无碰撞的状态时，表明构件设计满足现场拼装要求，调整完成。

4 钢筋数控文件转换系统开发

当构件BIM 模型建立并调整完成后，模型中已包含完整的构件钢筋生产、加工、制作所需信息，具备对接数控加工设备的初步条件。为实现BIM 模型与自动化数控加工设备相结合的钢筋数控加工，我们利用revit 软件平台上的可视化编程软件Dynamo，进行钢筋数控文件转换系统的开发。

在revit 软件钢筋族中包含钢筋直径、保护层厚度、钢筋标号、弯钩角度、弯钩长度、每段钢筋的长度及弯折角度的等数据，利用Dynamo 中的“GetParameter”程序模块将这些参数读出到列表中，然后根据设备所需的数据格式对列表数据进行处理，最后写出为.xml 的数据格式，以供数控设备读取，实现箍筋、纵筋、吊筋、拉结筋的数控自动化加工。

与传统的人工钢筋加工相比，数控自动化加工成形的钢筋外形尺寸更为精确，误差更小，有利于提高钢筋成品的制作质量。同时由于钢筋加工的良品率得到提高，因此减少了钢筋的损耗，节约了材料。

5 结语

本文研究利用BIM 技术进行预制构件的钢筋深化调整，大大的提高了装配式构件钢筋建模效率及精度，提高了装配式构件钢筋校核的速度和正确率，避免由于钢筋深化设计问题产生的构件安装问题。此外通过BIM 模型进行钢筋的自动化数控加工，有效提高了钢筋加工的精度，减少钢筋加工过程中的人为不稳定因素，保证了构件生产质量。