基于Revit和TR-Arch軟件集成的建筑參數(shù)化建模研究

王銳，賈黎明

（安徽工業(yè)大學(xué)，安徽 馬鞍山 243000）

1 引言

由教育部高等學(xué)校工程圖學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)、中國圖學(xué)學(xué)會(huì)制圖技術(shù)專業(yè)委員會(huì)、中國圖學(xué)學(xué)會(huì)產(chǎn)品信息建模專業(yè)委員會(huì)聯(lián)合舉辦的第十一屆“高教杯”全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽引起了全國各高校的廣泛反響。此次競(jìng)賽中第三賽項(xiàng)“天正”BIM創(chuàng)新應(yīng)用考察了學(xué)生熟練使用天正建筑信息化軟件進(jìn)行參數(shù)化建模和標(biāo)準(zhǔn)化出圖的技能。根據(jù)2016年8月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，“結(jié)合BIM等新技術(shù)應(yīng)用，重點(diǎn)完善建筑工程勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全生命期的信息化標(biāo)準(zhǔn)體系[1]”將作為現(xiàn)代建筑業(yè)信息化的標(biāo)準(zhǔn)。盡管在理論層面上，BIM（建筑信息化模型）的實(shí)現(xiàn)與參數(shù)化建模沒有必然的聯(lián)系，但就目前我國BIM的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)水平來看，參數(shù)化建模是BIM得以成為真正生產(chǎn)力所必不可少的基礎(chǔ)。

2 軟件介紹

2.1 Revit Architecture

參數(shù)化設(shè)計(jì)是Revit Architecture的一個(gè)重要特征，它分為參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎兩個(gè)部分[2]。參數(shù)化圖元即用一系列的參數(shù)來保存圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息；參數(shù)化修改引擎使得用戶對(duì)其中任一圖元進(jìn)行修改時(shí)，相關(guān)聯(lián)的其他構(gòu)件信息同時(shí)改正。同時(shí)，由于Revit創(chuàng)建的構(gòu)件模型與施工現(xiàn)場(chǎng)中的真實(shí)構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)，故可以通過碰撞檢測(cè)功能來確定模型中不同構(gòu)件之間的沖突，避免設(shè)計(jì)與施工實(shí)際之間的脫節(jié)，從而使業(yè)主得到高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，減少施工過程中的變更，有利于管理者調(diào)控項(xiàng)目全生命周期的成本。

2.2 TR-Arch V4.0

TR-Arch系列軟件延續(xù)了基于AutoCAD平臺(tái)開發(fā)的設(shè)計(jì)風(fēng)格與使用習(xí)慣，弱化BIM的設(shè)計(jì)難度，消除二維和三維的設(shè)計(jì)界限，提升整體應(yīng)用的精度。TR-Arch或T20-Arch系列軟件所創(chuàng)建的模型信息，通過雙平臺(tái)的“數(shù)據(jù)中心”將模型信息進(jìn)一步數(shù)據(jù)化，并在自由軟件數(shù)據(jù)聯(lián)通，協(xié)同互用的基礎(chǔ)之上，打通與國內(nèi)外主流BIM平臺(tái)的接口，實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)據(jù)聯(lián)通。新版TR-Arch V4.0支持Autodesk Revit2015-2018平臺(tái)，涵蓋了樓層定義、軸網(wǎng)定位、構(gòu)件建模、符號(hào)注釋、數(shù)據(jù)聯(lián)通、建筑防火等相關(guān)功能。

2.3 T20-Arch V4.0

T20-Arch系列軟件應(yīng)用專業(yè)對(duì)象技術(shù)，在三維模型與平面圖同步完成的技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步滿足建筑施工圖需要反復(fù)修改的要求。軟件具有植入數(shù)據(jù)信息、承載信息、擴(kuò)展信息等特點(diǎn)，通過界面集成、數(shù)據(jù)集成、標(biāo)準(zhǔn)集成及天正系列軟件內(nèi)部聯(lián)通和天正系列軟件與Revit等外部軟件聯(lián)通，打造真正有效的BIM應(yīng)用模式。

3 以某村辦公樓為例參數(shù)化建模

參數(shù)是我們?cè)谘芯繂栴}時(shí)引入的用于描述某幾個(gè)變量之間相互關(guān)系的變量。而參數(shù)化建模中的參數(shù)則用來描述不同對(duì)象之間的關(guān)系和約束。如創(chuàng)建一個(gè)窗，輸入窗臺(tái)高度，框架厚度等參數(shù)，通過這些參數(shù)窗與墻產(chǎn)生了永久的聯(lián)系，且建筑設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與意圖在建模過程中被捕捉，模型的編輯工作更加容易。同時(shí)，借助參數(shù)化建模，BIM軟件可以協(xié)調(diào)任何位置的變更，當(dāng)改變模型中某一構(gòu)件的參數(shù)時(shí)，與之相關(guān)需要更新的圖紙、明細(xì)表等均自動(dòng)變更。

Revit Architecture是目前建筑市場(chǎng)上主流的參數(shù)化建模軟件，而基于Revit平臺(tái)的TR-Arch系列軟件顯著提高了參數(shù)化建模的效率，我國建筑市場(chǎng)正處于三維正向設(shè)計(jì)的積極探索階段，三維設(shè)計(jì)建模標(biāo)準(zhǔn)也將替代基于二維的標(biāo)準(zhǔn)，但就我國現(xiàn)階段系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性、操作的易用性、處理速度的可行性以及技術(shù)水平和能力幾個(gè)角度綜合考慮，二維工程圖的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化同樣重要，T20-Arch軟件的“數(shù)據(jù)中心”功能則有利于這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.1 建筑主體建模

基于Revit Architecture的TR-Arch軟件建筑參數(shù)化建模過程如圖1所示，下面以某村一辦公樓為例詳細(xì)闡述參數(shù)化建模各步驟的操作方法。

圖1

①樓層標(biāo)高。Revit Architecture中樓層標(biāo)高的設(shè)置需要到立面圖中對(duì)各樓層逐一設(shè)置創(chuàng)建，而TR-Arch軟件支持批量定義樓層層高及樓層名稱，即在樓層軸網(wǎng)模塊中利用樓層標(biāo)高命令，根據(jù)二維建筑圖紙統(tǒng)一設(shè)置并批量建立樓層。

②軸網(wǎng)繪制。Revit Architecture中軸網(wǎng)繪制往往需要依賴修改模塊中的復(fù)制、陣列、鏡像和旋轉(zhuǎn)命令，而TR-Arch中直線軸網(wǎng)和弧線軸網(wǎng)都可以通過輸入?yún)?shù)的方法直接創(chuàng)建，其構(gòu)建界面如圖2所示。對(duì)于軸網(wǎng)的標(biāo)注，TR-Arch中新增的添補(bǔ)軸號(hào)，刪除軸號(hào)，主附轉(zhuǎn)換以及軸號(hào)重排功能均可在對(duì)軸號(hào)的調(diào)整后自動(dòng)更新軸號(hào)排列，大大提高了軸網(wǎng)繪制和更改的效率，降低繪制的出錯(cuò)率。

③墻體門窗。TR-Arch系列軟件的墻體門窗模塊涵蓋了建筑墻體、柱、門和窗等對(duì)象的建模命令。其中繪制墻體的命令交互是通過輸入墻寬，兩側(cè)保溫層厚度，墻體材料等相關(guān)參數(shù)定義墻體構(gòu)件，進(jìn)而在繪圖區(qū)域中根據(jù)命令行提示完成墻體的繪制。其構(gòu)建界面如圖3所示。此外，墻體門窗模塊還提供了軸網(wǎng)生墻功能，為宿舍樓、教學(xué)樓、辦公樓等并列式房間的建模提供了便利。

圖2

圖3

Revit Architecture中墻體在柱子插入處默認(rèn)為連接狀態(tài)，TR-Arch墻體工具中的“柱切墻”命令可以快速將整段墻體在柱子插入處進(jìn)行打斷，提高了后期工程量統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性和精確性。

柱子的創(chuàng)建也在墻體門窗界面下，采用輸入?yún)?shù)的方式繪制。首次運(yùn)行柱命令時(shí)，默認(rèn)打開標(biāo)準(zhǔn)柱-矩形柱頁面。通過點(diǎn)選Table頁，可以在標(biāo)準(zhǔn)柱和柱族庫間切換，在標(biāo)準(zhǔn)柱界面下，通過點(diǎn)選Table頁，可以在矩形柱、圓形柱和多邊形柱間切換。

門窗的構(gòu)建與上述墻體、柱類似，TR-Arch系列軟件新增的自動(dòng)編號(hào)和門窗替換等功能，使得門窗標(biāo)號(hào)更快捷，同時(shí)為后期門窗明細(xì)表的創(chuàng)建打下基礎(chǔ)。

④房間樓梯。該模塊中的功能包括：繪制坡道、樓梯、支持批量創(chuàng)建房間對(duì)象、繪制屋頂、陽臺(tái)、樓板等輔助對(duì)象。

TR-Arch系列軟件提供了八種常見的樓梯樣式，本村辦公樓工程中樓梯為常見的雙跑樓梯樣式，其構(gòu)建界面如圖4所示，構(gòu)建時(shí)參照?qǐng)D紙準(zhǔn)確輸入樓梯類型、高度、井寬、踏步數(shù)等相關(guān)參數(shù)，確定后根據(jù)命令行提示定位創(chuàng)建。而Revit Architecture自帶的剪貼板命令可以快速生成其他樓層參數(shù)相同的樓梯。

3.2 建筑標(biāo)準(zhǔn)化出圖

利用參數(shù)化建模軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化出圖是實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的CAD引擎是利用幾何規(guī)則生成圖形構(gòu)件的一套建模方法，生成的二維工程圖也是孤立的。而參數(shù)化設(shè)計(jì)要素主要涉及幾何體尺寸描述參數(shù)，尺寸參數(shù)映射為空間頂點(diǎn)坐標(biāo)，幾何體組成關(guān)系描述，幾何體間空間拓?fù)潢P(guān)系描述等[3]。軟件記錄的是不同參數(shù)化對(duì)象之間基于專業(yè)知識(shí)的約束，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和意圖在建模過程中被捕捉，所提取的工程圖與模型保持同步，易于編輯且更有利于出圖標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化。下面以本村辦公樓工程為例，闡述TR-Arch系列軟件的標(biāo)準(zhǔn)化出圖過程。

圖4

①天正導(dǎo)出。天正接口命令作為TR-Arch系列軟件與T20-Arch系列軟件的橋梁，其操作界面如圖5所示，根據(jù)命令行提示將模型整樓添加，導(dǎo)入tgl文件。

圖5

②BIM導(dǎo)入。T20-Arch軟件的數(shù)據(jù)中心支持與各種主流繪圖預(yù)算軟件進(jìn)行交互。點(diǎn)取BIM導(dǎo)入命令后，彈出對(duì)話框，選擇*.tgl格式的模型文件點(diǎn)擊打開按鈕，即可將模型導(dǎo)入到T20系列軟件繼續(xù)編輯。其導(dǎo)入后的初始界面如圖6所示。

圖6

③標(biāo)準(zhǔn)化出圖。T20-Arch界面與以往天正建筑系列軟件界面類似，其操作方法也較為簡單。BIM導(dǎo)入后先對(duì)二維工程圖中構(gòu)件的導(dǎo)入錯(cuò)誤（如墻與柱重疊）進(jìn)行更正，之后根據(jù)國家建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二維工程圖進(jìn)行標(biāo)注，依次進(jìn)行尺寸標(biāo)注、繪制指北針、圖名比例、添加圖框等。T20-Arch軟件中符號(hào)標(biāo)注模塊以選項(xiàng)板的形式整合到一起，尺寸標(biāo)注選項(xiàng)板則是由“天正屏幕菜單-尺寸標(biāo)注”中的常用功能以及尺寸設(shè)置組合而成。天正軟件中的標(biāo)注方式與國家制圖標(biāo)準(zhǔn)基本吻合，且較AutoCAD軟件操作更加方便，標(biāo)注更加準(zhǔn)確。

3.3 常見問題與解決方法

盡管TR-Arch軟件在一些簡單民用建筑的參數(shù)化建模上更為高效便捷，但其參數(shù)化建模與標(biāo)準(zhǔn)化出圖的操作過程中仍存在一些問題，在此挑選一些具有代表性的常見問題提出相應(yīng)的解決方案。

①族預(yù)覽圖不顯示問題。TR-Arch軟件在創(chuàng)建門窗構(gòu)件有時(shí)會(huì)出現(xiàn)門窗的預(yù)覽圖為空白的現(xiàn)象。解決方案：首先檢查軟件安裝路徑，路徑中不能存在括號(hào)，如安裝在C：Program Files(x86)目錄下，則需更改安裝路徑。若安裝路徑正確仍不能顯示，這種情況一般出現(xiàn)在TR-Arch V4.0軟件中，需下載PickRfalmage.dll文件，并將其放在對(duì)應(yīng)軟件文件中。

②門窗族構(gòu)件不全。TR-Arch V4.0軟件為用戶提供了常見的四千多種族。但在使用過程中仍存在族庫中不含圖紙要求的門窗族現(xiàn)象。解決方案：TR-Arch軟件是基于Revit平臺(tái)的一款軟件，它的使用與Revit本身功能的實(shí)現(xiàn)并不沖突，對(duì)于族庫中沒有的門窗族，仍可以通過Revit中的公制窗和公制門樣例進(jìn)行參數(shù)化創(chuàng)建后導(dǎo)入模型使用。

③BIM導(dǎo)入后構(gòu)件的錯(cuò)誤顯示。T20-Arch中的數(shù)據(jù)中心很好地將建筑信息模型自動(dòng)生成的二維工程圖導(dǎo)入，但導(dǎo)入后往往存在一些墻與墻、墻與柱的重疊問題。對(duì)此，可以在墻體模塊下利用修墻角命令進(jìn)行更正。而對(duì)于模型中的雙扇門，BIM導(dǎo)入后通常是以單扇門顯示，目前T20-Arch軟件只能采用重繪雙扇門的方法來解決這一問題。

4 結(jié)語

運(yùn)用基于Revit Architecture平臺(tái)的TR-Arch軟件進(jìn)行參數(shù)化建模，與Revit本身的參數(shù)化建模方法各有千秋。在軸網(wǎng)標(biāo)高和簡單建筑形體的創(chuàng)建方面，TR-Arch軟件無疑更為高效。但在特殊建筑形體的創(chuàng)建方面，TR-Arch軟件仍需依賴Revit自身的公制常規(guī)模型與公制體量來進(jìn)行參數(shù)化建模。因此，將Revit與TR-Arch軟件的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，才是高效準(zhǔn)確進(jìn)行參數(shù)化建模的方法。

2015年6月16日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部以建質(zhì)函〔2015〕159號(hào)印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》。其中提到：BIM是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)[4]。參數(shù)化建模軟件在參數(shù)化定義對(duì)象時(shí)嵌入專業(yè)知識(shí)和規(guī)則，并且記錄下了不同對(duì)象之間的約束關(guān)系，是多維模型信息集成技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)所必不可少的基礎(chǔ)。

本文以基于Revit平臺(tái)的TR-Arch軟件為例，詳細(xì)闡述了參數(shù)化建模的內(nèi)容和意義，參數(shù)化建模不僅提高了建筑主體建模和標(biāo)準(zhǔn)化出圖的效率，也對(duì)建筑工程量的統(tǒng)計(jì)分析及項(xiàng)目全壽命周期成本管控起到一定作用，本文在這方面仍有探究的空間。BIM（建筑信息模型）最初是指一種使各專業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)信息傳遞共享和協(xié)同工作的能力[5]。參數(shù)化建模作為BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，需要廣大學(xué)者專家持之以恒的探索與研究。