基于Revit的鋼結(jié)構(gòu)族創(chuàng)建

牛 犇，梅世強(qiáng)，吳 波，毛 凱

(1.云南建投鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司設(shè)計(jì)中心，云南 昆明 650501;2.云南省建筑工程設(shè)計(jì)院，云南 昆明 650021)

0 引言

近年來，建筑信息模型 (buildinginformation modeling，BIM)技術(shù)已逐步應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域，并貫穿工程整個(gè)生命周期，關(guān)聯(lián)各階段的參與方(主要包括協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)、施工、工程量計(jì)算、運(yùn)營維護(hù)管理等)［1］。首先，國家也在不斷推進(jìn)BIM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，2016年8月23日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》和2017年3月23日發(fā)布的《“十三五”裝配式建筑行動(dòng)方案》等政府文件都提到BIM技術(shù)的應(yīng)用。其次，很多復(fù)雜項(xiàng)目使用BIM技術(shù)，將有效避免施工錯(cuò)誤和不必要的損耗。三是通過使用BIM技術(shù)有效提高項(xiàng)目工程質(zhì)量安全等管理水平，同時(shí)提高公司競爭力。因此，建設(shè)方、施工方、設(shè)計(jì)院等紛紛建立BIM研究中心，致力于BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用。

目前主流的鋼結(jié)構(gòu)深化建模軟件為Tekla，但與其他BIM應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)只能采用IFC格式，普遍存在數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。而Revit軟件屬于Autodesk公司旗下三維建模軟件，優(yōu)勢(shì)明顯。首先，Autodesk公司具有BIM應(yīng)用全專業(yè)建模軟件，完全能夠?qū)崿F(xiàn)不同軟件之間數(shù)據(jù)的互導(dǎo)，并且數(shù)據(jù)不存在丟失現(xiàn)象;其次，Revit更開放，用戶可根據(jù)需求進(jìn)行二次開發(fā)。但Revit軟件主要用于建筑和機(jī)電專業(yè)的建模，很少用于鋼結(jié)構(gòu)建模，主要原因在于鋼結(jié)構(gòu)族庫不完善(尤其是各連接節(jié)點(diǎn)族)，所以要利用Revit軟件建立鋼結(jié)構(gòu)模型，掌握鋼結(jié)構(gòu)族創(chuàng)建的技巧是關(guān)鍵。Revit軟件的每個(gè)族文件包含很多的參數(shù)和信息(尺寸、形狀、類型和其他參數(shù))，族參數(shù)的合理設(shè)定可方便地管理數(shù)據(jù)和修改搭建的模型［2］。在鋼結(jié)構(gòu)建模中，常用的族有柱截面族、梁截面族、各連接節(jié)點(diǎn)族、柱腳節(jié)點(diǎn)族及一些二維族等，但Revit軟件中各連接節(jié)點(diǎn)基本沒有。因此，本文主要介紹鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)族庫的創(chuàng)建方式，重點(diǎn)介紹梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)族和梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)族的創(chuàng)建技巧，通過以點(diǎn)帶面，利用Revit軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)模型，為鋼結(jié)構(gòu)族庫的建立提供參考，不斷完善鋼結(jié)構(gòu)族庫，填補(bǔ)利用Revit軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)模型的空白。

1 梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)-連接板族的創(chuàng)建

1)選定族樣板就選取了族類型(每個(gè)族類型包含不同的參數(shù))。創(chuàng)建成功后進(jìn)入族創(chuàng)建界面，可對(duì)族類型和族參數(shù)進(jìn)行更改。

2)創(chuàng)建1個(gè)參數(shù)可調(diào)(圓孔直徑、長度)的空心切割圓孔族。直接在連接板族中創(chuàng)建圓孔，難以實(shí)現(xiàn)圓孔孔徑及定位尺寸的參數(shù)化。為實(shí)現(xiàn)開孔孔徑及定位尺寸的參數(shù)化，采用嵌套族的形式，先創(chuàng)建圓孔族，再導(dǎo)入連接板族中使用。族類型采用基于面的公制常規(guī)模型;項(xiàng)目中同一類型的圓孔參數(shù)不變，故將該空心切割圓孔族設(shè)定為類型參數(shù)，如圖1，2所示。對(duì)空心圓孔切割族進(jìn)行載入使用時(shí)，因圓孔尺寸多樣，可創(chuàng)建類型目錄，方便調(diào)用，如圖3所示。

圖1 圓孔參照標(biāo)高

圖3 類型目錄

3)創(chuàng)建連接板族，梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)連接板為雙向板，板厚、板寬設(shè)定為類型參數(shù)，連接板的高度隨連接梁的尺寸變化而變化。同時(shí)，將空心切割圓孔族載入(類型可根據(jù)需求適當(dāng)載入)，圓孔尺寸和數(shù)量設(shè)定為類型參數(shù)，并做出相應(yīng)約束。連接板示意如圖4所示。

4)將螺栓族(型號(hào)可按要求適當(dāng)載入，如圖5所示)載入連接板族中，螺栓型號(hào)和數(shù)量設(shè)定為類型參數(shù)，螺栓長度進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)約束。螺栓的定位尺寸由橫向xa，xb，豎向a，b，數(shù)量y-n等類型參數(shù)進(jìn)行約束。梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)如圖6所示。

5)對(duì)連接板、螺栓等零部件賦以材質(zhì)參數(shù)等，設(shè)定其可見性和二維圖例后，梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)族即可載入項(xiàng)目中使用。

為使梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)族更加方便載入使用和管理，對(duì)此節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)化建族，用戶須需根據(jù)H形鋼梁的梁高-腹板厚度選擇所對(duì)應(yīng)的梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)即可。工程項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)如圖7所示。

圖4 連接板示意

圖5 螺栓類型

本節(jié)點(diǎn)族主要針對(duì)H形鋼梁與箱形柱的梁柱剛接節(jié)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接節(jié)點(diǎn)種類繁多，但是創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)族的方法基本相同。

2 梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)-連接板族的創(chuàng)建

1)創(chuàng)建連接板族，梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)連接板為單向板，單邊連接的外加加勁板。板厚、板寬設(shè)定為類型參數(shù)，連接板的高度隨著連接梁的尺寸變化而變化。同時(shí)，將空心切割圓孔族載入(類型可根據(jù)需求適當(dāng)載入)，圓孔尺寸和數(shù)量設(shè)定為類型參數(shù)，并做出相應(yīng)約束。

圖6 梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)示意

圖7 梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)應(yīng)用

2)將螺栓族(型號(hào)可按要求適當(dāng)載入)載入連接板族中，螺栓型號(hào)和數(shù)量設(shè)定為類型參數(shù)，螺栓長度進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)約束。螺栓的定位尺寸由橫向b，豎向a，b，數(shù)量n等類型參數(shù)進(jìn)行約束。梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)如圖8所示，族參數(shù)編輯如圖9所示。

圖8 梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)

圖9 梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)參數(shù)編輯

3)對(duì)連接板、加勁板、螺栓等零部件賦以材質(zhì)參數(shù)等，設(shè)定其可見性和二維圖例后，梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)族即可載入項(xiàng)目中使用。

為使梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)族更加方便載入使用和管理，對(duì)此節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)化建族，用戶只須根據(jù)主梁、次梁截面型號(hào)選擇所對(duì)應(yīng)的梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)即可。梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化目錄如圖10所示，工程項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)如圖11所示。此節(jié)點(diǎn)不僅適用于同等標(biāo)高的梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)，還適用于降板處的梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)。

圖10 梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化目錄

圖11 梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)應(yīng)用

3 其他族

鋼結(jié)構(gòu)族種類繁多，但創(chuàng)建方法基本相同，本文只對(duì)部分鋼結(jié)構(gòu)族進(jìn)行介紹。圖12所示為用于高層裝配式住宅的新型梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)。

圖12 新型梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)

4 結(jié)語

1)本文主要介紹梁-柱剛接節(jié)點(diǎn)族和梁-梁鉸接節(jié)點(diǎn)族的創(chuàng)建技巧，以點(diǎn)帶面介紹基于Revit軟件的鋼結(jié)構(gòu)族的創(chuàng)建技術(shù)。通過創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化族庫，更加方便載入使用，同時(shí)更有利于族庫的管理。建族人員創(chuàng)建出鋼結(jié)構(gòu)族，通過創(chuàng)建并不斷更新族類型目錄，實(shí)現(xiàn)所創(chuàng)建族的標(biāo)準(zhǔn)化。用戶只需根據(jù)所需的族類型進(jìn)行載入使用即可。這極大地提高了建模效率，同時(shí)對(duì)族庫的管理更加方便。此外，其他鋼結(jié)構(gòu)族的創(chuàng)建也可參照本文所述2種族進(jìn)行創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。例如，鋼柱鋼梁族，可把常用截面和型材截面統(tǒng)一歸檔創(chuàng)建族類型目錄，統(tǒng)一管理和定期更新，使用時(shí)根據(jù)所需進(jìn)行載入使用。

族的創(chuàng)建方法很多，可建立較為完善的鋼結(jié)構(gòu)族庫，實(shí)現(xiàn)在Revit軟件中創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)模型，填補(bǔ)Revit軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)模型的空白。

2)通過創(chuàng)建完善的鋼結(jié)構(gòu)族庫，已基本能實(shí)現(xiàn)利用Revit軟件創(chuàng)建鋼結(jié)構(gòu)模型。但BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅只停留在建立模型，如何利用模型并體現(xiàn)模型的價(jià)值才是關(guān)鍵。

根據(jù)不同階段創(chuàng)建不同等級(jí)的BIM模型，滿足各階段的需求，使BIM模型使用價(jià)值最大化。方案和初設(shè)階段，BIM模型主要用于三維展示、對(duì)設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行反饋和粗略用鋼量的提取等，模型精度要求不高，只需創(chuàng)建梁柱即可，不需要?jiǎng)?chuàng)建各連接節(jié)點(diǎn);施工圖階段，模型精度要求高，需按詳圖深化要求創(chuàng)建BIM模型，提取準(zhǔn)確的用鋼量和生成構(gòu)件加工圖紙。

3)對(duì)于Revit軟件創(chuàng)建的鋼結(jié)構(gòu)模型，完全能夠?qū)崿F(xiàn)用鋼量等工程量的提取。但還有一些難題需解決和進(jìn)一步研究，其中很重要的一點(diǎn)是生成鋼構(gòu)件的加工圖紙有困難。與Tekla相比，其主要原因在于對(duì)構(gòu)件的編號(hào)及生成構(gòu)件圖、零件圖都存在不足之處。針對(duì)此問題，應(yīng)從以下2方面進(jìn)行研究解決:①作為建模人員可從建族方面入手，將所有創(chuàng)建的族定位在零件圖級(jí)別;建模過程中通過零件生成部件(構(gòu)件)，出構(gòu)件圖紙，零件圖則根據(jù)所創(chuàng)建的族來出。②公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)軟件進(jìn)行二次開發(fā)。③作為軟件開發(fā)商，通過自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)軟件進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。

參考文獻(xiàn):

［1］方雅君.基于Revit的設(shè)備族創(chuàng)建［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2017(1):1-4.

［2］歐特克軟件(中國)有限公司構(gòu)件開發(fā)組AutodeskRevit2013族達(dá)人速成［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2013.