軌道交通工程Revit快速建模工具集開(kāi)發(fā)

丁建洋+付后國(guó)+應(yīng)宇墾

摘要：城市軌道交通工程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)多，模型復(fù)雜，空間小，該文對(duì)Revit軟件及參數(shù)化技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)Revit API二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)軌道交通工程快速建模工具集，提供承臺(tái)、軌枕、支吊架等復(fù)雜模型的快速建模和模型檢查，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率。該工具集已在實(shí)際工程中得到良好應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型；Revit；二次開(kāi)發(fā)；建模工具集

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）10-0237-02

近年來(lái)，BIM技術(shù)在我國(guó)工程建設(shè)中也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，一些知名的設(shè)計(jì)單位已經(jīng)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中開(kāi)始應(yīng)用BIM技術(shù)，一些大型施工企業(yè)也已將BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目管理。

城市軌道交通工程建設(shè)規(guī)模大、周期長(zhǎng)、涉及專(zhuān)業(yè)眾多，除了建筑、結(jié)構(gòu)、風(fēng)、水、電之外，還涉及線路、限界、軌道、通信、信號(hào)、牽引供電、AFC、綜合監(jiān)控、PIS、屏蔽門(mén)等10多個(gè)專(zhuān)業(yè)的20多個(gè)設(shè)備系統(tǒng)，但工程建設(shè)線路長(zhǎng)、空間小、施工工期緊。地下工程沿線的各種外部接口繁雜，施工空間的局限給設(shè)備管線綜合帶來(lái)了很多困難，設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)的接口協(xié)調(diào)消耗了大量的人力與時(shí)間；后期設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)間短；建成運(yùn)行后，運(yùn)營(yíng)管理安全標(biāo)準(zhǔn)高、全年運(yùn)行、維護(hù)要求高[1-2]。

BIM通過(guò)三維可視化為主導(dǎo)的設(shè)計(jì)手段，使得設(shè)計(jì)的建筑構(gòu)件帶有價(jià)格、時(shí)間、型號(hào)和規(guī)格等工程信息，這些信息相互關(guān)聯(lián)并被重復(fù)利用，經(jīng)過(guò)各種深入的再分析，在施工、運(yùn)營(yíng)等建造過(guò)程的各個(gè)階段傳遞。

Autodesk的Revit是目前全球建筑市場(chǎng)上最為常用的BIM軟件平臺(tái)，它擁有強(qiáng)大的功能和豐富易用的二次開(kāi)發(fā)接口（API）?；赗evit軟件，針對(duì)軌道交通的特點(diǎn)進(jìn)行快速建模工具集的開(kāi)發(fā)，可大大提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率，也為模型在全生命周期中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)[2]。

1 Revit與參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化，指的是建立特定的關(guān)系中某個(gè)基本元素發(fā)生變化時(shí)，其他元素也跟隨變化，參數(shù)化建立了彼此元素之間的關(guān)聯(lián)性。在可變的參數(shù)作用下，參數(shù)設(shè)計(jì)可以使系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)所有不變的參數(shù)進(jìn)行維護(hù)，這對(duì)模型生成與修改的速度有很大的幫助。

參數(shù)化建筑建模能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部一致、高質(zhì)量、可靠、協(xié)調(diào)的以及可計(jì)算的建筑信息整合[2]。其能夠很方便地對(duì)非圖形數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)，包括日程安排、視圖以及圖紙等等。其還可以通過(guò)深化管理模型元素之間的相互聯(lián)系來(lái)共同的描述模型以及設(shè)計(jì)模式，從而將全套設(shè)計(jì)文檔與建筑模型放在一個(gè)全部都是和參數(shù)相互關(guān)聯(lián)的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。參數(shù)化模型建筑要了解組件間的特性和兩者之間的作用關(guān)系，對(duì)元素之間的一致性關(guān)系能夠很好地保持，在應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中已經(jīng)被證實(shí)是一種高效的重要的嵌入領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的建筑建模手段。

Revit是Autodesk公司專(zhuān)為建筑信息模型（BIM）開(kāi)發(fā)的參數(shù)化建模軟件，是一個(gè)以構(gòu)件為集合的建模軟件，所有基于Revit的產(chǎn)品都是參數(shù)化建筑信息模型工具。Revit允許用戶(hù)在3D視圖下設(shè)計(jì)建筑物及其各組件，以2D繪圖元素注解模型，通過(guò)建筑模型數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)建筑信息模型[1]。參數(shù)化建筑圖元是Revit的核心。Revit提供許多便捷人性化的圖元構(gòu)件供用戶(hù)使用，同時(shí)允許用戶(hù)通過(guò)自定義“族（family）”靈活實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新要求。

2 Revit二次開(kāi)發(fā)

Revit API在最原始的功能上進(jìn)行伸展，并且不同版本的API都具有很大的擴(kuò)充以及優(yōu)化的空間。Revit通過(guò)連續(xù)不斷的強(qiáng)化補(bǔ)充已經(jīng)逐漸變成了一個(gè)非常強(qiáng)大的體系。通過(guò)用戶(hù)編程定義，可以實(shí)現(xiàn)一些Revit之外的功能，還可以完成通過(guò)Revit現(xiàn)有交互界面不能完成的工作。Revit為Revit API提供了很多的庫(kù)類(lèi)以及命名空間，這樣可以為用戶(hù)在Revit平臺(tái)上擴(kuò)充相應(yīng)功能或者定義新的功能提供便捷。結(jié)合程序控制以及交互操縱的各自的有點(diǎn)，再合理利用API通過(guò)編程方式對(duì)規(guī)律性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大的建模工作進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以明顯提升用戶(hù)的建模效率[4]。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

為了適用于軌道交通項(xiàng)目和申通地鐵集團(tuán)BIM標(biāo)準(zhǔn)，此BIM應(yīng)用工具包具有以下特點(diǎn)：

1） BIM應(yīng)用工具包與申通地鐵集團(tuán)BIM標(biāo)準(zhǔn)緊密結(jié)合。工具包的應(yīng)用成果滿(mǎn)足集團(tuán)BIM標(biāo)準(zhǔn)；

2） BIM應(yīng)用工具包具有明確的針對(duì)性，適用于軌道交通項(xiàng)目各主要專(zhuān)業(yè)的日常工作；

3） BIM應(yīng)用工具包采用模塊化設(shè)計(jì)，用于面向不同的使用對(duì)象和任務(wù)。

4） BIM應(yīng)用工具包兼具易用性和高效性，并便于維護(hù)和升級(jí)。

根據(jù)軌道交通工程地鐵模型建設(shè)的特點(diǎn)，本項(xiàng)目將軌交工程BIM模型建立分為創(chuàng)建、檢查、修改和提交四個(gè)階段。各階段主要工作為：

5） 創(chuàng)建模型

在設(shè)計(jì)圖紙基礎(chǔ)上，通過(guò)手工、族庫(kù)和自動(dòng)化三種方式創(chuàng)建工程的BIM模型，同時(shí)基于軌交的特點(diǎn)在建模中建立特有的模型軌交信息。

6） 檢查模型

開(kāi)發(fā)相應(yīng)插件，對(duì)創(chuàng)建的模型進(jìn)行自動(dòng)檢查。檢查的內(nèi)容可包括：族及模型的規(guī)范性檢查、模型干涉分析及修改建議、凈空高分析等。

7） 修改模型

針對(duì)檢測(cè)出的錯(cuò)誤，通過(guò)手工和插件兩種方式，對(duì)模型進(jìn)行修改、優(yōu)化直至通過(guò)檢查。

8） 提交模型

通過(guò)以上步驟，得到族庫(kù)、各類(lèi)模板、軌交BIM模型的各類(lèi)規(guī)范要求、幾何模型及屬性齊備準(zhǔn)確的BIM模型，提交至以Vault Server為資料管理核心、以分布式Web系統(tǒng)為平臺(tái)的集成系統(tǒng)中進(jìn)行管理和利用。

同時(shí)，為了與其他系統(tǒng)的集成，提供BIM模型與其他系統(tǒng)的集成的接口模塊，實(shí)現(xiàn)模型的重復(fù)利用及各系統(tǒng)的無(wú)縫連接。

針對(duì)這四個(gè)階段的劃分，本項(xiàng)目開(kāi)展相應(yīng)的工具包開(kāi)發(fā)，包括：

1） 建模/修改工具包

① 創(chuàng)建模型：族庫(kù)創(chuàng)建；快捷創(chuàng)建（如吊支架）；圖紙拾取等。

② 修改模型：批量、按規(guī)則進(jìn)行模型的修改。

③ 基于隧道院已經(jīng)應(yīng)用的明細(xì)表工具（Schedule Sync），后期可以根據(jù)軌交模型的特點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)Revit模型與更多外部數(shù)據(jù)的交互，進(jìn)而進(jìn)一步提高建模的效率。

2） 檢查工具包

① 構(gòu)件、模型命名檢查、構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)檢查、軌交標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等檢查

② 凈空、管道/管線干涉及避讓等檢查

③ 可施工、運(yùn)營(yíng)信息檢查

3） 提交工具包

① 對(duì)完成的模型進(jìn)行資產(chǎn)清單、明細(xì)表、交付報(bào)告的生成。

② 通過(guò)提交工具包模型可以提交至Vault數(shù)據(jù)庫(kù)或其他數(shù)據(jù)庫(kù)。

③ BIM模型可以轉(zhuǎn)化成其他系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的無(wú)縫連接。

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，通過(guò)Revit API訪問(wèn)Revit模型、族、族實(shí)例等，提取幾何信息、族實(shí)例信息、族屬性信息，并進(jìn)行一定的幾何計(jì)算，進(jìn)行構(gòu)件生成、構(gòu)件檢查、構(gòu)件標(biāo)注、交匯扣減等，并最終實(shí)現(xiàn)梁柱門(mén)窗創(chuàng)建、軌道創(chuàng)建、支吊架創(chuàng)建、干涉檢查等功能。

圖2、圖3所示為插件的部分功能效果。

4 結(jié)論

軌交工程涉及專(zhuān)業(yè)多，系統(tǒng)復(fù)雜，本工具集基于Revit平臺(tái)，在多個(gè)階段針對(duì)多個(gè)專(zhuān)業(yè)的多種需求進(jìn)行深入分析開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了多種軌交構(gòu)件的快速建模和檢查，切實(shí)幫助設(shè)計(jì)人員提高了設(shè)計(jì)、建模效率。

BIM應(yīng)用工具包開(kāi)發(fā)完成之后，既可以在申通地鐵集團(tuán)內(nèi)部推廣使用，也可以提供給參與申通地鐵集團(tuán)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理企業(yè)，或推向整個(gè)軌道交通行業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何關(guān)培. BIM 和 BIM 相關(guān)軟件[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)， 2010，2（4）： 110-117.

[2] 薛忠華， 謝步瀛. Revit API 在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)輔助工程， 2013 （1）： 58-63.

[3] 王珺. BIM 理念及 BIM 軟件在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)， 2011.

[4] 歐特克（中國(guó)）軟件研發(fā)有限公司，Autodesk Revit 二次開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)教程[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015.