基于Revit的連續(xù)剛構BIM參數化建模研究

孫中秋 高 超

（四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院， 四川 成都 610017）

0 前言

自2002年Autodesk公司提出BIM技術以來，工程信息化的概念逐漸得到業(yè)界的普遍認可，經過10多年的發(fā)展，BIM在美國、英國、日本等發(fā)達國家已經成為工程領域的主要技術被大范圍推廣[2]。

BIM技術是集項目設計、施工、建設及運維管理為一體的大型復雜系統(tǒng)，其包含的建筑物數量龐大、復雜多變，模型的創(chuàng)建工作量大，且效率低下。建筑模型是工程信息的主要載體，是工程建設可視化模擬最直觀的展示，實現建筑模型的參數化創(chuàng)建是突破BIM技術應用瓶頸的關鍵端口。

BIM技術在房建領域的應用較廣泛，Revit軟件針對房建構件已開發(fā)出一套較為成熟的面向對象參數化創(chuàng)建方法，能夠滿足絕大部分房建信息模型的創(chuàng)建需求。但BIM技術在交通工程領域的應用相對落后，交通工程建筑物由于構件形式多變，實現模型參數化創(chuàng)建的難度較大，尚未有成熟的軟件滿足所有建筑物的參數化創(chuàng)建，BIM技術人員需要基于BIM相關軟件進行大量的二次開發(fā)工作，以實現模型的參數化創(chuàng)建。

連續(xù)剛構橋梁作為交通工程的主要結構形式，在公路及鐵路工程領域應用較廣泛，目前介紹連續(xù)剛構橋梁分節(jié)段模型參數化創(chuàng)建方法的文章較少。張建軍等介紹了通過Revit族文件創(chuàng)建常規(guī)橋梁的方法[4]；趙偉蘭等介紹了通過Revit自適應族創(chuàng)建復雜曲線拱橋模型的方法[5]。國內尚未找到基于Revit二次開發(fā)創(chuàng)建連續(xù)剛構橋梁模型的相關技術及介紹。

1 連續(xù)剛構結構型式

預應力混凝土連續(xù)剛構橋是連續(xù)梁橋與 T型剛構橋的組合體系，也稱墩梁固結的連續(xù)梁橋。連續(xù)剛構橋常用于大跨、高墩的結構中，其上部結構具有連續(xù)梁的一般特點，梁截面高度隨路線拋物線變化，橋墩處梁截面高度達到極大值，主跨跨中及橋梁起終點處梁截面高度達到極小值。不同于連續(xù)梁的滿堂支架現場澆筑施工方案，連續(xù)剛構采用掛籃法施工，梁體需分節(jié)段進行現澆施工，一座橋梁的對象數量較多，結構較復雜。

本文以在建的某特大橋為例，論述連續(xù)剛構上部結構BIM模型創(chuàng)建方法，連續(xù)剛構上部結構節(jié)段主要分三種型式：0號塊、中間塊、和現澆塊，如圖1所示為在建的某特大橋BIM模型成果。

圖1 某特大橋BIM模型成果

此特大連續(xù)剛構橋跨度為 87+160+87（m），該橋主橋為三向預應力混凝土結構，主梁為單幅式單箱單室截面，箱梁懸臂長度及頂底板寬度保持變，箱梁頂板寬14.35m，底板寬8.25m，懸臂長3.05m；箱梁高度由合攏段截面的3.2m按1.8次拋物線增加至橋墩處的10m，梁高方程為：H=6.8×（X/74.5）1.8+3.2(m)（X為箱梁截面沿路線至橋墩梁高變化點距離）;底板厚度由現澆段截面的0.35m按1.8次拋物線增加至0號塊端部的1m，底板厚度方程為:t=0.65×（X/73）1.8+0.35(m)（X為箱梁截面沿路線至0號塊端部距離）；腹板厚度分段落等厚設置，其中0號塊長12m，普通塊分別長3m或4m，合攏段長2m，現澆塊長6m。

2 連續(xù)剛構建模思路及模型分析

本文主要結合Revit中的Dynamo可視化編程插件及RevitAPI實現連續(xù)剛構的參數化創(chuàng)建，程序在Revit項目環(huán)境下運行，主要分為以下幾個步驟：

（1）通過Excel表格錄入橋梁路線數據及箱梁變化截面處的截面尺寸和對應的樁號，梁高及腹板厚度通過變化公式自動錄入，并標識各截面所處箱梁節(jié)段類型，如表1-3分別為0號塊、普通塊及現澆塊的錄入數據表（通過Dynamo中的文件讀取命令（ReadFromFile）獲取整個Excel表格，然后通過單元格數據獲取命令（GetItemAtIndex）直接獲取具體單元格的數據）。

（2）在步驟1對應樁號處通過指定3個軸坐標向量及坐標原點的方式創(chuàng)建箱梁橫截面局部坐標（通過 Dynamo中的坐標系創(chuàng)建命令（CoordinateSystem.ByOriginVectors）

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表3 現澆塊結構尺寸及項目信息

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創(chuàng)建局部坐標系）。

（3）通過步驟 2創(chuàng)建的局部坐標系分別利用點創(chuàng)建命令（Point.ByCartesianCoordinates）、線創(chuàng)建命令（Line.ByStartPointEndPoint）及線連接命令（Curve.Join）創(chuàng)建對應樁號處的箱梁截面外輪廓及內輪廓，并通過輪廓融合命令（Solid.ByLoft）創(chuàng)建箱梁外輪廓體及空心體。

（4）對步驟3創(chuàng)建的箱梁外輪廓體通過布爾減運算命令（Difference）減去對應位置的箱梁空心體，得到與設計相符的連續(xù)剛構節(jié)段實體。

食品檢驗是一個程序復雜嚴密的過程，需要檢驗人員手工與儀器相互結合進行精密化監(jiān)測，其中檢驗人員的工作流程、儀器的使用與維護、樣品的采集和保護、檢驗方法等環(huán)節(jié)都會影響到食品檢驗結果的準確性。筆者結合自身的實踐工作經驗，將影響食品檢驗準確性的因素總結為以下幾點：

（5）通過 Python Script模塊調用 RevitAPI，通過新建族文檔命令（doc.Application.NewFamilyDocument）創(chuàng)建公制常規(guī)模型族文檔，將步驟4中創(chuàng)建的箱梁節(jié)段實體分別原位放入新建的族文檔中，然后通過載入族命令（famdoc.LoadFamily）將新創(chuàng)建的族文檔載入到Revit項目環(huán)境中，實現箱梁節(jié)段族實例化。

（6）在箱梁節(jié)段族文檔中通過添加參數命令（famdoc.FamilyManager.AddParameter）及設置參數命令（famdoc.FamilyManager.Set）為箱梁各節(jié)段設置項目需要的信息及參數。

圖2 連續(xù)剛構BIM模型創(chuàng)建程序

如圖2所示為基于Revit下的Dynamo插件二次開發(fā)的連續(xù)剛構BIM模型創(chuàng)建程序，主要包括數據處理、模型創(chuàng)建及節(jié)段實例化三個模塊。

表4為通過本文所述連續(xù)剛構創(chuàng)建方法創(chuàng)建的BIM模型箱梁節(jié)段體積與設計的箱梁節(jié)段體積對比表，從表中可知，0號塊、現澆塊及16號塊的體積誤差較大，其余普通塊的誤差均在1%以內，模型的準確性較高，0號塊及現澆塊的結構較復雜，且設計體積統(tǒng)計忽略了人孔等附屬孔洞的空心扣除，故模型體積與設計體積存在較大誤差；16號塊的設計體積包含了橫隔板的砼數量，本文所建連續(xù)剛構BIM模型忽略了普通段的橫隔板，故16號塊的模型體積與其設

表4 BIM模型與設計節(jié)段體積對比表

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計體積存在較大差別。

3 關鍵技術總結及思維拓展

與常規(guī)Revit通過創(chuàng)建參數化族的方法實現構件的參數化驅動的方式不同，本文所述連續(xù)剛構創(chuàng)建方法通過Excel表格錄入模型參數，包括的關鍵技術主要有以下幾個方面：

（1）通過引入局部坐標的概念，從而可隨意控制輪廓位置及方向，實現復雜曲線帶狀結構模型的快速創(chuàng)建，并通過程序設置節(jié)段實例參數值，完成構件額自動化編碼。

（2）通過Python Script模塊調用RevitAPI的方式實例化節(jié)段實體，首先獲取節(jié)段實體的坐標，再以此坐標作為族文檔的實體位置轉換坐標，從而實現節(jié)段實體的原位實例化，保證了箱梁節(jié)段位置的準確性。

4 結論與建議

盡管各國學者對Revit在橋梁方面的應用做了很多研究，也取得了大量的研究成果，但對于連續(xù)剛構橋梁的研究還比較少見。

通過Excel 錄入參數的方式實現連續(xù)剛構橋梁BIM模型的參數化控制，創(chuàng)建方法主要包括以下幾個方面：

（1）通過利用Dynamo插件中的Design Script語言對Excel數據進行處理

（2）利用Python語言創(chuàng)建連續(xù)剛構節(jié)段實體

（3）在Python Script模塊中通過調用RevitAPI原位實例化節(jié)段實體。

通過在某特大橋實際工程中應用本文所述連續(xù)剛構BIM模型創(chuàng)建方法，在效率和準確性方面都得到了良好的體現，為Revit軟件在復雜空間結構BIM模型的創(chuàng)建開拓了新的思路。但創(chuàng)建完成后的BIM模型不能在Revit項目環(huán)境中驅動參數，需通過Excel表格錄入新參數重新驅動程序生成新的模型，更改模型的效率較低，且每個對象實例需要經過復雜的轉換過程，占用大量計算機資源，對于常規(guī)規(guī)整構件仍建議采用Revit族參數化的方式驅動模型。