基于BIM的复合保温外墙板智能配板研究.pdf
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1、第 15 卷 第 5 期2023 年 10 月Vol.15 No.5Oct.2023引言随着建筑工业化、信息化的不断推进,装配式建筑得到了快速发展。复合保温外墙板是一种用于装配式建筑的加气混凝土外墙板1,应用复合保温外墙板符合国家绿色建筑和建筑节能产业政策2,势必推动城乡建设绿色发展和高质量发展。运用建筑信息模型BIM 可视化、参数化、可出图性等特点3,可解决工程难题。Revit API 借助 Microsoft Visual Studio 平台,依托 C#编程语言,进行 Revit 二次开发。利用 BIM 二次开发技术,开发 Revit 插件,创建模型和读取 BIM模型信息,实现批量操作及智
2、能操作4,5。目前,国内外学者对装配式墙板的 BIM 模型自动生成功能、墙板拆分、参数化建模等方面进行了研究。施丁平等6建立了墙板外形与配筋 BIM 模型,实现了装配式墙板一键参数化建模。Hexu Liu 等7结合 BIM技术提出了一种基于规则的拆分方法,用于设计板布局和规划材料切割,在最大限度降低材料浪费的基础上产生切实可行的解决方案,并使用典型的木结构住宅项目测试了系统的有效性。李岩8利用 Dynamo Studio 二次开发技术,基于 Excel 数据驱动预制构件创建 BIM 模型并对装配式墙板进行吊装模拟分析。CLYDE 等9开发了 RFID 支持的实时 BIM 平台,实时监测预制构件
3、的生产、运输与组装,通过加强信息共享,提高了装配效率。装配式建筑设计软件 PKPM-PC10具有模型建立、构件拆分和拼装、BIM 数据直接接力装配式智慧工厂管理平台等功能,实现设计施工一体化。但是,基于 BIM 技术的复合保温外墙板智能配板及设计施工一体化等方面的研究较少。因此,利用 Revit 二次开发技术开发插件,对复合保温外墙板进行智能排布、智能编码及统计工程量等有重要价值。1 复合保温外墙板体系与开发思路1.1 复合保温外墙板体系复合保温外墙板是一种新型保温与结构一体化的加气混凝土复合保温墙板,墙板由蒸压加气混凝土板基层承担荷载,保温层与加气混凝土板基层通过粘结砂浆粘结在一起11,墙板
4、的构造如图 1 所示。图 1 复合保温外墙板的构造图基于 BIM 的复合保温外墙板智能配板研究赵全斌赵全斌1 1 马广交 马广交1 1 苗纪奎 苗纪奎2 2(1.山东建筑大学 土木工程学院,济南 250101;2.山东建筑大学 建筑城规学院,济南 250101)【摘 要】【摘 要】为解决装配式复合保温外墙板配板设计时标准化程度低、设计周期长、错误率高等问题,文章基于 Revit API 二次开发技术,依托 C#编程语言,开发出了复合保温外墙板智能配板设计系统,实现了墙板智能排布、智能编码、一键工程量统计、一键生成施工图纸等功能,并成功应用到济南某学院学生公寓项目中,极大地提高了配板效率。【关键
5、词】【关键词】BIM 技术;复合保温外墙板;智能设计;二次开发【中图分类号】【中图分类号】TU17 【文献标识码】【文献标识码】A 【文章编号】【文章编号】1674-7461(2023)05-0085-05【DOI】【DOI】10.16670/11-5823/tu.2023.05.15【基金项目】山东省墙材革新与建筑节能科研开发项目(编号:2013QG1303)【第一作者】赵全斌(1976-),男,博士,副教授,主要研究方向:复杂结构设计与 BIM 技术应用。【通信作者】马广交(1997-),女,在读硕士研究生,主要研究方向:复杂结构设计与 BIM 技术应用。86复合保温外墙板与传统装配式外墙
6、板相比,具有自重轻、传热系数低、整体性好、连接安全性高等优点12。因此,复合保温外墙板的应用将更加广泛。1.2 配板设计流程基于 BIM 模型进行复合保温外墙板配板设计的一般流程是:建立项目结构的整体三维模型,并建立相应构件族库,在 BIM 软件中载入族、手动放置构件。配板设计主要内容:(1)墙板的排布规则是根据墙体长度计算标准板的数量及非标准板的数量与长度,手动放置标准板(宽度为 600mm、300mm)与非标准板,非标准板宽度需满足最小板宽要求;(2)洞口区域加固问题:若为大洞口,两侧布置混凝土构造柱且上下设置圈梁或扁钢;若为小洞口,洞口四周放置扁钢横料与竖料,扁钢的宽度、厚度由该楼层风压
7、设计值与洞口高宽值从建筑标准图集13获取;(3)编码注释问题:通过添加文字注释赋予复合保温外墙板编码,并将加工生产阶段与设计阶段的构件编码一一对应。传统复合保温外墙板设计过程存在很大的局限性,如手动载入和放置复合保温外墙板、构造柱、扁钢时无法实现批量布置;人工查表并统计扁钢的长、宽、厚时过程繁琐;人工将设计与加工生产构件编码一一对应时设计周期长。以上情形耗费大量人力且易出错,很大程度上阻碍了复合保温外墙板的应用与发展。为解决以上问题,现基于 BIM 二次开发技术,以批量化、智能化布置为目标,由程序自动判断墙模型类型并进行墙体拆分,分别编写配板规则代码,并由程序自动判断并计算墙洞口大小,参数驱动
8、扁钢族、构造柱族和窗下梁族并智能布置,优化了配板过程,提高了配板效率并减少了墙板非标率。在配板设计智能化的基础上继续开发了智能应用模块,实现了下料单和施工图的智能化,为工厂生产与现场施工提供便利。具体的开发流程如图 2 所示。1.3 开发界面利用Revit API技术,创建Ribbon控件与窗体控件。开发完成的复合保温外墙板智能设计系统的工具面板分为配板参数、智能配板、智能编码、工程量统计、施工图纸等五个功能区,开发界面如图 3 所示。配板参数主要包括配板放置规则、窗下板排布方式(横排/竖排)、扁钢配置规则、墙板注释类型(宽高/高 宽)、编码规则功能区,如图 4 所示。图 2 复合保温外墙板智
9、能设计流程图图 3 开发界面图 4 配板参数2 智能设计程序研发2.1 智能配板如若实现墙板排布的智能化,首先需要通过创建过滤器和收集器获取墙体类型,利用 foreach 循环遍历整个装配式建筑外墙集合,通过 ElementId 获取基于墙的洞口族并判断洞口个数,利用判断语句分析无洞口、单洞口、两个洞口、三个洞口等情况,并分别获取墙高、墙长、墙体底部偏移及洞口坐标等参数。然后选择“基于线的公制常规模型”样板文件,创建参数化族,如图 5(a)(c)所示。程序自动激活载入复合保温外墙板族、构造柱族及扁钢族,并计算标准板数量以及非标准板长度,使用 Set()方法设置参数值驱动模 型,利 用 doc.
10、Create.New FamilyInstance(Face,Line,FamilySymbol)方法沿墙体的定位线放置参数化族,最后删除墙并添加复合保温外墙板、构造柱的规格。87基于 BIM 的复合保温外墙板智能配板研究(a)复合保温外墙板族 (b)扁钢族 (c)构造柱族 图 5 参数化族2.2 智能编码程序自动实现墙板设计名与编码名的一一对应,并将所有墙板的相应信息自动输出到指定文件中,实现设计与加工环节的数据对接。通过对复合保温外墙板进行编码,指导现场施工,提高现场施工效率与准确率。对于图纸信息的编码,程序通过遍历整栋楼的墙板,拾取高度、宽度参数,创建 ArrayList 集合,并使用
11、Sort()方法对墙板高度按照从大到小的顺序排列,使得不同高度对应相应的字母(A、B、D、X、Y),利用判断语句和 for 循环,根据墙板宽度、高度完成编码。2.3 下料单生成按照工程需要,统计加工编码、墙板用量以及辅料(构造柱、窗台梁、扁钢横料及扁钢竖料等)的具体数量及汇总体积和重量等工程量信息,一般可采用软件自带的明细表输出功能,但需要提前添加项目参数等信息。本文作者在实际工程实践中,充分利用Excel spreadsheet 的二次开发和数据处理功能进行项目参数的添加。首先利用 Revit API 的二次开发功能,将BIM 原始数据输出为 TXT 文件,然后利用 VBA 的二次开发功能和
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