Chương 1: Tổng quan về Revit Architecture và phương pháp BIM trong thiết kế kiến trúc

• Tác giả: Nguyễn Phước Thiện
• Chuyên ngành: Kiến trúc
• Đề tài: Tổng quan về Revit và BIM

Tóm tắt

I. Tổng quan về Revit và BIM trong thiết kế kiến trúc

Revit là phần mềm thiết kế kiến trúc do Autodesk phát triển, hoạt động theo nguyên lý BIM. BIM (Building Information Modeling) là quy trình tạo dựng và quản lý thông tin công trình dưới dạng mô hình số 3D. Mô hình này chứa đựng toàn bộ dữ liệu hình học, vật liệu, kết cấu và hệ thống kỹ thuật. Revit không chỉ là công cụ vẽ mà còn là nền tảng hợp tác đa ngành. Nó cho phép các kiến trúc sư, kỹ sư kết cấu và kỹ sư MEP làm việc trên cùng một mô hình duy nhất. Sự thay đổi ở bất kỳ đâu đều tự động cập nhật trên toàn bộ dự án. Điều này đảm bảo tính nhất quán và giảm thiểu sai sót. Revit hỗ trợ thiết kế từ giai đoạn ý tưởng đến lập hồ sơ thi công và quản lý vận hành công trình.

1.1. Khái niệm phần mềm Revit

Revit là phần mềm thiết kế kiến trúc dựa trên công nghệ BIM. Nó tạo ra các mô hình thông tin công trình (Building Information Models) chứa đựng thông tin phong phú. Không giống phần mềm CAD truyền thống chỉ lưu trữ đường nét, Revit lưu trữ các đối tượng thông minh như tường, cửa, sàn. Mỗi đối tượng này mang theo thông tin về thuộc tính vật lý và kỹ thuật. Ví dụ, một bức tường trong Revit chứa dữ liệu về loại vật liệu, chiều dày, lớp hoàn thiện và thông tin chi phí. Phần mềm này hỗ trợ đa ngành nghề trong cùng một dự án xây dựng.

1.2. Bản chất của công nghệ BIM

BIM là viết tắt của Building Information Modeling, tức mô hình thông tin công trình. Đây không phải là một phần mềm đơn lẻ mà là một phương pháp quản lý dự án xây dựng. BIM tập trung vào việc tạo ra một mô hình số chung chứa đựng toàn bộ thông tin của công trình. Thông tin này được sử dụng xuyên suốt vòng đời dự án, từ khảo sát, thiết kế, thi công đến vận hành và bảo trì. Mục tiêu cốt lõi của BIM là cải thiện sự hợp tác, tăng cường hiệu quả và giảm lãng phí trong ngành xây dựng. Công nghệ này đang trở thành tiêu chuẩn toàn cầu.

II. Phân tích ưu nhược điểm của Revit và BIM

Việc áp dụng Revit và BIM mang lại nhiều lợi ích vượt trội nhưng cũng đi kèm những thách thức. Ưu điểm lớn nhất là khả năng phát hiện và giải quyết xung đột (clash detection) giữa các chuyên ngành ngay trên mô hình ảo, giúp tiết kiệm chi phí sửa chữa trên công trường. Tuy nhiên, đòi hỏi đầu tư ban đầu về phần mềm, phần cứng và đào tạo nhân sự là khá cao. Quy trình làm việc theo BIM cũng yêu cầu sự thay đổi tư duy từ thiết kế tuyến tính sang làm việc hợp tác đồng thời. Việc quản lý và chia sẻ dữ liệu lớn cũng đặt ra yêu cầu về hạ tầng công nghệ thông tin. Đánh giá kỹ lưỡng các yếu tố này là bước đầu tiên để triển khai thành công.

2.1. Thách thức khi chuyển đổi từ CAD sang BIM

Chuyển đổi từ phần mềm CAD truyền thống sang Revit và BIM là một quá trình đòi hỏi nỗ lực lớn. Nhân sự đã quen với môi trường làm việc dựa trên bản vẽ 2D sẽ phải học cách tư duy theo mô hình 3D có thông tin. Quy trình làm việc cũng thay đổi hoàn toàn, yêu cầu sự phối hợp chặt chẽ ngay từ đầu. Một khó khăn khác là tích hợp dữ liệu từ các dự án cũ được vẽ bằng CAD vào môi trường BIM. Việc này có thể mất thời gian và đôi khi không đạt được độ chính xác như mong muốn. Cần có lộ trình chuyển đổi rõ ràng và chương trình đào tạo bài bản.

2.2. Các hạn chế kỹ thuật của phần mềm

Mặc dù mạnh mẽ, Revit và BIM vẫn có những hạn chế kỹ thuật. Mô hình BIM chứa lượng dữ liệu khổng lồ, có thể gây chậm máy tính nếu phần cứng không đủ mạnh. Việc quản lý các phiên bản (versions) và sửa đổi (revisions) trên mô hình lớn cũng khá phức tạp. Tính tương thích giữa các phần mềm BIM của các hãng khác nhau đôi khi chưa hoàn hảo, gây khó khăn trong trao đổi dữ liệu. Hơn nữa, việc tạo dựng thư viện đối tượng (family) chuyên biệt đòi hỏi kiến thức chuyên sâu. Các vấn đề này đang được cải thiện liên tục qua các bản cập nhật phần mềm.

III. Giải pháp áp dụng Revit và BIM hiệu quả

Để triển khai Revit và BIM hiệu quả, cần có chiến lược rõ ràng. Bắt đầu bằng việc đào tạo nhân sự một cách bài bản, từ kiến thức cơ bản về BIM đến kỹ năng sử dụng thành thạo Revit. Xây dựng các tiêu chuẩn (BIM Standards) về cách đặt tên, quản lý level, tạo family và quy trình làm việc chung là cực kỳ quan trọng. Sử dụng các thư viện family có sẵn và đáng tin cậy sẽ tiết kiệm thời gian đáng kể. Triển khai theo từng giai đoạn, bắt đầu từ các dự án nhỏ hoặc một phần công việc cụ thể để tích lũy kinh nghiệm. Đầu tư vào hạ tầng máy chủ và mạng để đảm bảo hiệu suất làm việc nhóm. Áp dụng BIM Execution Plan (BEP) để định rõ vai trò, trách nhiệm và quy trình trao đổi thông tin.

3.1. Xây dựng quy trình làm việc BIM

Quy trình làm việc BIM hiệu quả bắt đầu từ việc lập kế hoạch BIM (BIM Execution Plan). Kế hoạch này xác định mục tiêu, phạm vi áp dụng, vai trò của các bên và tiêu chuẩn dữ liệu. Tiếp theo là phân công công việc trên mô hình liên kết (linked models) để các nhóm chuyên ngành làm việc độc lập nhưng đồng bộ. Sử dụng công cụ quản lý như BIM 360 để theo dõi tiến độ và giải quyết xung đột. Quy trình phải quy định rõ cách thức phê duyệt, lưu trữ và bàn giao mô hình cuối cùng. Một quy trình tốt đảm bảo dự án được triển khai suôn sẻ, giảm thiểu rủi ro.

3.2. Tận dụng thư viện và tài nguyên

Thư viện đối tượng (Family Library) là tài nguyên quý giá trong Revit. Sử dụng các family có sẵn từ nhà sản xuất uy tín giúp đảm bảo tính chính xác kỹ thuật và tiết kiệm thời gian tạo dựng. Các trang web như Revit City cung cấp kho family phong phú. Tuy nhiên, cần kiểm tra và điều chỉnh các family này cho phù hợp với tiêu chuẩn dự án. Việc xây dựng một thư viện nội bộ riêng cho công ty là giải pháp lâu dài, đảm bảo tính nhất quán trong thiết kế. Ngoài ra, tận dụng các template dự án, bảng thống kê (schedules) có sẵn cũng tăng hiệu quả công việc lên rất nhiều.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của Revit và BIM

Revit và công nghệ BIM đã và đang cách mạng hóa ngành kiến trúc và xây dựng. Chúng không chỉ thay đổi công cụ vẽ mà thay đổi cả quy trình làm việc và tư duy thiết kế. Ứng dụng thực tế của BIM trải rộng từ thiết kế kiến trúc, kết cấu, MEP đến quản lý thi công và vận hành tòa nhà. Tại Việt Nam, việc áp dụng BIM đang dần trở thành yêu cầu bắt buộc đối với các dự án lớn. Tương lai của BIM gắn liền với các công nghệ mới như IoT, trí tuệ nhân tạo và xây dựng mô phỏng. Đầu tư vào Revit và BIM ngày hôm nay chính là đầu tư vào năng lực cạnh tranh bền vững cho các doanh nghiệp xây dựng.

4.1. Ứng dụng trong thiết kế và thi công

Trong thiết kế, Revit cho phép kiến trúc sư trực quan hóa ý tưởng 3D ngay từ đầu, trình bày cho khách hàng dễ hiểu. Mô hình BIM được dùng để tạo hồ sơ bản vẽ 2D chính xác, thống kê vật liệu và lập dự toán. Trong thi công, mô hình hỗ trợ lập tiến độ thi công 4D (liên kết thời gian) và quản lý chi phí 5D. Phát hiện xung đột trên mô hình giúp tránh sai sót khi lắp đặt hệ thống kỹ thuật trên công trường. Một số dự án còn ứng dụng BIM để quản lý vận hành tòa nhà sau khi xây dựng xong.

4.2. Xu hướng và tương lai của BIM

Tương lai của BIM hướng tới sự tích hợp sâu rộng với các công nghệ mới. BIM kết hợp với IoT (Internet of Things) cho phép giám sát vận hành tòa nhà thời gian thực thông qua mô hình số. Trí tuệ nhân tạo (AI) có thể hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế và dự báo rủi ro. Công nghệ thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) giúp trải nghiệm không gian thiết kế trước khi xây dựng. Các quốc gia đang dần xây dựng quy định bắt buộc sử dụng BIM cho dự án công. BIM sẽ trở thành ngôn ngữ chung không thể thiếu trong ngành xây dựng thông minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 Tổng quan về Revit và BIM Chương 1 : Tổng quan về Revit và BIM Chương 1 Tổng quan về Revit và BIM A. Giới thiệu Revit Architecture là một phần mềm dùng cho ngành thiết kế kiến trúc của hãng AutoDesk đựơc sản xuất theo khuynh hướng BIM. Nội dung của chương này là trình bày những kiến thức cơ bản để người sử dụng biết được Revit Architecture làm được gì và làm như thế nào cho minh khi sử dụng nó, II. Mục đích Sau khi hoàn tất nghiên cứu và thực hành chuơng này, người sử dụng sẽ • Hiểu được thiết kế kiến trúc với sự hổ trợ của máy tính theo khuynh hướng BIM. • Bước đầu quen thuộc với giao diện và đặc điểm hoạt động của Revit Architecture • Một số thao tác cơ bản trong việc thiết kế một công trình kiến trúc • Ban đầu hình thành một phong cách tư duy thiết kế với máy tính là công cụ hổ trợ thật sự chứ máy tính chỉ thay bút thước trong quá trình làm việc. Lịch sử của Revit Building Đối với những người làm thiết kế kiến trúc của Việt Nam , các phần mềm của Hảng AutoDesk là khá quen thuộc. Họ không xa lạ gì với các phần mềm như ACAD, 3D Studio, 3D Max, 3D Viz . Sau hơn một thập niên sử dụng , họ đã quen thuộc đến độ xem như đây là những phần mềm cơ bản cho ngành thiết kế xây dựng . Hiện nay, phần lớn các cơ sở đào tạo ngành thiết kế kiến trúc vẫn còn tiếp tục dạy phần mềm ACAD như là phần mềm chuyên ngành. Phần mềm ACAD cho công việc thiết kế kiến trúc trong thế kỷ 21 có hiệu quả hay không? Có lẽ chúng ta đã nghe nói đến những phần mềm khác như Architectural Desktop, Micro Station, ArchiCad . của nhiều hãng khác nhau. Vậy thì ta nên chọn phần mềm nào cho công việc thiết kế hiện nay. Thật ra, mỗi phần mềm đều có ưu khuyết điểm riêng của mình. Vấn đề đặt ra không phải là phần mềm nào hay hay dỡ, mà mỗi cá nhân đều phải tự mình tìm ra phần mềm thích hợp cho công việc hằng ngày. Để tăng chính xác cho việc chọn lựa này, chúng ta sẽ xem lại lịch sử phát triển các phần mềm của hảng AutoDesk đã phát hành cho ngành thiết kế xây dựng. Các phần mềm của hảng AutoDesk cho ngành thiết kế kiến trúc a. Khái niệm về CAD CAD là viết tắt của cụm từ Computer Aided Design (máy tính tr ợ giúp thiết kế ) đồng thời cũng là ước muốn của con người trong thời đại tin học. Nói chung, thiết kế là một công việc của nhiều ngành nghề khác nhau . Tuy nhiên, đối với ngành thiết kế xây dựng thì điều đó Thiết kế kiến trúc với Revit Architecture 1 Nguyễn Phước Thiện Chương 1 : Tổng quan về Revit và BIM ban đầu được hiểu như là sự xuất hiện của hình ảnh trên màn hình theo ý muốn của ngừơi sử dụng. Để tạo lập một hình ảnh trên màn hình, máy tính dựa vào 2 nguyên lý của ngành toán hình học : • Nguyên lý của hình học cổ điển : hình ảnh là tập hợp các điểm . Dựa vào nguyên lý này sẽ có hình ảnh dạng raster. Đây là dạng hình ảnh cuới cùng được tạo thành bởi các phần mềm như 3D Max, 3D Viz . Một điểm của hình ảnh được biểu thị trên màn hình bằng một pixel . Một pixel được quản lý bởi các thuộc tính như vị trí, màu sắc . Vì vậy, một hình ảnh có kích thước hình học càng lớn thì số pixel càng nhiều, kéo theo yêu cầ u nhiều tài nguyên của phần cứng để quản lý thông tin. Hệ quả là dung lượng file càng lớn , phần mềm sẽ xử lý chậm Hình raster thường có những ưu điểm cơ bản là : màu sắc và tạo hình phong phú gần với thực tế. • Nguyên lý của hình học giải tích : hình ảnh là đ ồ thị của một hàm số y = f(x). Dựa vào nguyên lý này sẽ có hình ảnh dạng vector . Đây là dạng hình ảnh được tạo ra bởi phần mềm như ACAD Một hình ảnh vector được quản lý bằng một hàm số và một vài thông số . Do đó, dù kích thứơc hình ảnh lớn hay nhỏ cũng không ảnh hưởng nhiều đến dung luợng file. Hình vector th ừơng có những đặc điểm : đơn sắc, tạo hình kém phong phú so với hình raster. Có thể tạo hình phong phú hơn , nhưng vì cần nhiều hàm số hoặc hàm số bậc cao nên dẫn đến là dung lượng file tăng theo , nhưng vẫn không lớn bằng hình raster cùng một nội dung. Vậy người làm thiết kế kiến trúc sử dụng lọai phần mềm nào, để kết quả là hình raster hay vector, cho công việc hằng ngày của mình ? Câu trả lời là cả hai. Cả vector lẫn raster, tùy thuộc vào giai đọan nào trong quá trình thiết kế : quá trình thiết kế các không gian chức năng, vector hiệu quả hơn; quá trình nghiên cứu vật liệu và màu, raster hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, ngòai những hình ảnh thấy được trên màn hình là thông tin hình học (graphic information), người làm thiết kế kiến trúc còn cần đến những thông tin không phải là hình ảnh gọi là thông tin phi hình học (non-graphic information ) như diện tích , thể tí ch, khối lựơng . của công việc mà họ đang làm. Xem hình 1.1a Dựa trên những thông tin phi hình học, không chỉ ngành thiết kế công trình mà các bộ môn liên quan đến một dự án như tài chính, quản lý dự án . sẽ khai thác thác cụ thể cho công việc của mình để phục vụ dự án. Thiết kế kiến trúc với Revit Architecture 2 Nguyễn Phước Thiện Chương 1 : Tổng quan về Revit và BIM Ví dụ : hiện nay, ở Việt Nam chúng ta, khó có một dự án nào có thể đưa ra tổng vốn đầu tư một cách chính xác. Có nhiều nguyên nhân, nhưng nguyên nhân chủ yếu là khâu thiết kế không có một công cụ tính toán khối lượng thiết kế một các nhanh chóng và đáng tin cậy mà hầu như dựa hoàn toàn vào con người. Nếu người thiết kế sử dụng các phần mềm theo khuynh hứơng BIM để thiết kế thì khối lượng sẽ được tính toán một cách tự động và hoàn tòan chính xác theo những gì xuất hiện trên màn hình.1 Trên cơ sở hai phương thức hình thành như trên, các phần mềm CAD tạo lập các hình thức xuất hiện gồm : • Surface Model : • Ruled Surfaces • Solid Modeling • NURB Surface Modeling • Parametric Modeling Xem hình 1.2 Surface Models Ruled Surface Solid Modeling NURB Parametric Surface Modeling Modeling Hình 1.2 Thiết kế kiến trúc với Revit Architecture 3 Nguyễn Phước Thiện Chương 1 : Tổng quan về Revit và BIM Trong 5 thành phần cơ bản trên thì Solid Modeling và Parametric Modeling được ngành thiết kế kiến trúc sử dụng nhiều hơn cả. Modelling được mô hình hoá thành các mô hình dưới đây : • Box : khối hộp • Cylinder : khối trụ • Cone : khối nón • Torus : khối vòng xuyến • Wedge : khối hình nêm • Sphere : khối cầu Box Cylinder Cone Wedge Torus Sphere Hình 1.3 Từ các mô hình cơ bản đó và dựa trên nguyên lý của biến hình Morphology, một số lệnh được dùng để tạo hình theo trí tưởng tượng ngừơi sử dụng. Dựa vào những yếu t ố vừa đề cập trên đây , hãng AutoDesk đã lần lượt xuất bản những phần mềm khác nhau cho ngành thiết kế xây dựng. Các phần mềm cho ngành thiết kế xây dựng của hảng AutoDesk • Trong những năm 90, ACAD là phần mềm được người thiết kế kiến trúc sử dụng phổ biến nhất khi thiết kế hình học vector (mà đỉnh điểm là ACAD R.14 hiện nay là phiên bản 2008), và 3D Max (đỉnh điểm là phiên bản 5.0, hiện nay là phiên bản 9.0) Thiết kế kiến trúc với Revit Architecture 4 Nguyễn Phước Thiện Chương 1 : Tổng quan về Revit và BIM khi thiết kế hình học raster. Đây được xem như là những phần mềm ứng dụng công nghệ thứ nhất là CAD. Nhìn vào hiện trạng sử dụng tại Việt Nam, ACAD được sử dụng như là một công cụ để vẽ kỹ thuật. CAD chỉ có ý nghĩa như là Computer Aided Drawing. Một số người có khả năng lập trình bằng AutoLisp đã phát triển thêm một số lệnh chuyên ngành kíên trúc. Tuy nhiên, sự phát triển này cũng không thể hơn nữa vì thiếu những cơ sở pháp lý mang tính vĩ mô. Điều này được thể hiện cụ thể qua sự việc là đến nay Việt Nam vẫn chưa có một quy chuẩn về đặt tên Layer (Hiệp Hội Kiến Trúc Sư Hoa Kỳ đã ban hành tiêu chuẩn này từ năm 1994). Trứơc khi xuất bản ACAD 2000, AutoDesk có thử nghiệm một phiên bản 14.1 gọi tên là Architectural Desktop. Phần mềm này là sự kết hợp giữa phần mềm Acad và AEC (truớc đây của hãng SoftDesk). Đây là phiên bản dành riêng cho ngưới thíêt kế kiến trúc. Người sử dụng đón nhận phiên bản này một các nồng nhiệt vì họ thấy rằng đây đúng là một phần mềm CAD đúng nghĩa (Computer Aided Design). Tuy nhiên, càng sử dụng họ càng thấy thiếu những công cụ cần thiết. AutoDesk tiếp tục phát triển cho đến phiên bản Architectural Desktop 2006 được xem như là phiên bản được sử dụng phổ biến nhất. • Đến những năm đầu thế kỷ 21, người thiết kế kiến trúc trên thế giới sử dụng Architectural Desktop cho thiết kế Vector và Viz Render cho thiết kế raster hoặc dùng trực tiếp và 3D Viz nếu chỉ muốn tạo có kết quả thiết kế kiến trúc bằng hình raster. Hiện nay, Architectural Desktop đã sử dụng phiên bản 2008. Đây là những ứng dụng của công nghệ thứ 2 gọi là công nghệ CAD Objects. Architectural Desktop là một phần mềm được phát triển dựa trên nền của phần ACAD nhưng theo hướng BIM (Building Information Modelling – xem phần giải thích bên dưới). Với phần mềm này, người thiết kế kiến trúc thay đổi hẳn cách làm việc của mình. Họ không còn phải làm việc như khi dùng phần mềm ACAD (phương pháp làm việc như với bút thước). Họ không phải nghiên cứu đối tượng bằng mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt . mà chỉ nghiên cứu hòan tòan trên hình 3D. Tât cả những thông tin hình học như mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt . hay thông tin phi hình học như khối lượng thiết kế, số lượng vật tự . đều được trích xuất tự động từ mô hình 3D. CAD của ngành thiết kế kiến trúc đã trở thành một bộ môn mới của ngành tin học và mang tên CAADD (Computer Aided Architectural Design and Database).