基于Dynamo 可視化編程建模的BIM 應(yīng)用

蔣帥

（廈門市市政工程設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門361000）

1 概述

廈門健康步道（狐尾山- 仙岳山- 湖邊水庫(kù)- 觀音山步道）景觀提升工程是廈門島中北部重要的生態(tài)節(jié)點(diǎn)，貫穿本島東西方向的山海步行通廊，其中節(jié)點(diǎn)二、三異形橋梁上跨現(xiàn)有道路，交通網(wǎng)絡(luò)繁雜，空間維度多樣化，工期緊施工難度大。急需創(chuàng)建BIM模型，以模型為依據(jù)提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、規(guī)避問(wèn)題，提高項(xiàng)目參與各方的溝通效率。

Autodesk Revit 的軟件建模存在局限性，無(wú)法創(chuàng)建復(fù)雜異形圖元，完成建筑物優(yōu)美的造型。同時(shí)，在BIM建模過(guò)程中存在大量機(jī)械化重復(fù)性工作，給工作帶來(lái)負(fù)擔(dān)。而Revit 相關(guān)插件解決的問(wèn)題有限，無(wú)法提出針對(duì)異形構(gòu)的建解決方案。

針對(duì)上述問(wèn)題，尋求Dynamo 解決方案：Dynamo 作為一個(gè)強(qiáng)大且易學(xué)易用的編程平臺(tái)，為包括revit 在內(nèi)的一系列Autodesk系列產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能拓展，幫助用戶進(jìn)行更智能的三維復(fù)雜異形模型創(chuàng)建，以及更便捷地管理模型信息，用程序代替重復(fù)性工作提高效率。

2 模型創(chuàng)建思路

本項(xiàng)目通過(guò)Dynamo+Excel+Revit 的方式實(shí)現(xiàn)批量創(chuàng)建修改圖元，達(dá)到快速創(chuàng)建模型的目的，項(xiàng)目的BIM技術(shù)路線如圖1所示：

2.1 模型拆分

本項(xiàng)目采用Revit+Dynamo 的方式完成復(fù)雜異形橋梁的創(chuàng)建?？紤]到整合模型的運(yùn)行效率，確保軟硬件運(yùn)行性能的流暢，同時(shí)也確保模型在施工階段的應(yīng)用，在專業(yè)劃分的前提下，宜按施工工藝、施工區(qū)域劃分拆分模型。結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)對(duì)模型進(jìn)行拆分，分為橋梁上部、橋梁下部以及附屬專業(yè)的內(nèi)容，以單個(gè)文件大小不超過(guò)100M 為宜，參考CAD 底圖進(jìn)行模型文件整合。

2.2 模型分類

在項(xiàng)目進(jìn)行分布分項(xiàng)拆解后，模型已經(jīng)分解成了若干種類型的圖元，面對(duì)成千上萬(wàn)的圖元需要進(jìn)行分類，基于Revit 軟件架構(gòu)原因，Revit 做不了平縱面都是曲線的圖元，意味著僅僅依靠Revit 是完成不了路橋模型的創(chuàng)建，更何況是本項(xiàng)目異形鋼箱梁橋。針對(duì)不同類型的圖元有不同的創(chuàng)建方法，故對(duì)拆分后的圖元進(jìn)行分類。圖元分類依據(jù)是取決于模型本身是否能由Revit 軟件創(chuàng)建，但凡能夠通過(guò)Revit 來(lái)創(chuàng)建的圖元是常規(guī)圖元，Revit 創(chuàng)建不了的圖元，需要借助Dynamo 來(lái)創(chuàng)建的圖元是異形圖元。

2.3 創(chuàng)建模型

根據(jù)模型的分類，采取對(duì)應(yīng)的解決方法。當(dāng)圖元為常規(guī)圖元，但是圖元數(shù)量繁多且同種類型的圖元呈現(xiàn)一定的規(guī)律進(jìn)行變化的時(shí)候，將該類型的圖元進(jìn)行參數(shù)化驅(qū)動(dòng)并且，控制確保圖元的參數(shù)化能通過(guò)輸入數(shù)值實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上把這些參數(shù)化的數(shù)值寫入到Excel 的表格中，通過(guò)Dynamo 讀取Excel 表格數(shù)據(jù)，批量把參數(shù)賦予給這些圖元后放置在相應(yīng)的位置上，完成創(chuàng)建。

當(dāng)圖元為異形圖元時(shí)，分析圖元形體生成的思路，圖元的創(chuàng)建無(wú)外乎拉伸、旋轉(zhuǎn)，放樣和融合，又或者是由兩個(gè)或者多個(gè)圖元進(jìn)行布爾運(yùn)算形成，分析好圖元的生成思路后進(jìn)行創(chuàng)建。

2.4 模型信息完善

根據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于模型圖元信息添加的相關(guān)要求，去圖元進(jìn)行屬性信息的添加。首先在Excel 羅列需要添加至圖元的信息，充分利用Excel 的強(qiáng)大功能，省去了人為手動(dòng)輸入信息，大大節(jié)省工作時(shí)間，再利用Dynamo 逐一匹配圖元和表格對(duì)應(yīng)的信息，批量添加圖元屬性的功能，實(shí)現(xiàn)模型信息的完善。

2.5 模型整合

首先，新建一個(gè)綜合項(xiàng)目載入CAD 總平圖，根據(jù)CAD 總平圖的各專業(yè)之間的位置關(guān)系將各個(gè)專業(yè)的模型以鏈接的形式匯總到綜合項(xiàng)目。匯總之后通過(guò)傳遞項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，把所需要的過(guò)濾器，試圖樣板等傳遞到綜合項(xiàng)目中即可。

2.6 渲染出圖

目前市面上有很多的三維渲染軟件lumion、V-RAY、光輝城市等等，但是基于本項(xiàng)目立項(xiàng)之初便決定采用BIM+VR 的方式充分表達(dá)設(shè)計(jì)理念，預(yù)覽設(shè)計(jì)成果將項(xiàng)目效益最大化，故選擇Twinmotion 做為渲染軟件對(duì)接VR 設(shè)備。

由于Twinmotion 的軟件渲染原理是基于圖元的材質(zhì)進(jìn)行，但是由于Revit 軟件本身部分構(gòu)件就不具備材質(zhì)的比如線管，又或者是需要批量為同種類型添加制定材質(zhì)時(shí)，無(wú)疑增加了工作量。同樣也可以是用Dynamo 解決批量為圖元添加材質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)BIM模型傳遞至Twinmotion 軟件進(jìn)行VR 體驗(yàn)的目的。

材質(zhì)是一種相對(duì)特別的圖元屬性，與上文提到的模型信息完善不同的地方，需要額外地為該類型的圖元添加項(xiàng)目參數(shù)，使得該類型的圖元都具備材質(zhì)屬性，在此基礎(chǔ)上利用Dynamo先批量獲取圖元的材質(zhì)列表，再批量用新的材質(zhì)替換這些材質(zhì)列表對(duì)應(yīng)項(xiàng)，完成材質(zhì)賦予。其中關(guān)鍵步驟在于項(xiàng)目管理面板中新建該材質(zhì)名稱，通過(guò)Dynamo 的節(jié)點(diǎn)將材質(zhì)名稱和材質(zhì)ID匹配起來(lái)。

3 項(xiàng)目模型創(chuàng)建的重難點(diǎn)分析

理清模型創(chuàng)建思路后，明確本項(xiàng)目的重難點(diǎn)主要包括三塊內(nèi)容：項(xiàng)目常規(guī)圖元的批量創(chuàng)建、項(xiàng)目異形圖元的創(chuàng)建、圖元信息的修改。通過(guò)Dynamo 可視化編程逐一解決以上三點(diǎn)內(nèi)容，提高BIM工作效率，大大降低了本項(xiàng)目的難度。

3.1 常規(guī)圖元

現(xiàn)以橫隔板為例，說(shuō)明通過(guò)Dynamo 批量創(chuàng)建的過(guò)程。核心思路是把橫隔板的輪廓放置在相應(yīng)的坐標(biāo)位置上，分成兩個(gè)步驟。第一步用Dynamo 實(shí)現(xiàn)批量創(chuàng)建坐標(biāo)位置的功能，實(shí)現(xiàn)批量創(chuàng)建坐標(biāo)位置這個(gè)功能是讀取Excel 表格點(diǎn)坐標(biāo)，轉(zhuǎn)化為Dynamo 的數(shù)據(jù)。第二步創(chuàng)建橫隔板的輪廓，輪廓可通過(guò)Revit 創(chuàng)建后載入Dynamo 進(jìn)行一系列處理。最后結(jié)合兩步成果，把輪廓批量放置在坐標(biāo)位置上，實(shí)現(xiàn)批量創(chuàng)建常規(guī)圖元。

3.1.1 讀取Excel 數(shù)據(jù)

3.1.2 Excel 數(shù)據(jù)處理

3.1.3 數(shù)據(jù)重新生成坐標(biāo)點(diǎn)

3.1.4 創(chuàng)建坐標(biāo)系

3.1.5 載入輪廓

3.1.6 在對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系上放置輪廓

3.1.7 輪廓形成實(shí)體

3.1.8 實(shí)體布爾運(yùn)算

3.1.9 定義實(shí)體為族

3.2 異形圖元

現(xiàn)以鋼箱梁中的U 形加勁板為例，說(shuō)明通過(guò)Dynamo 創(chuàng)建的過(guò)程，核心思路是把U 形加勁板的橫斷面輪廓放置在相應(yīng)的位置上，放樣融合形成實(shí)體，實(shí)體經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的布爾運(yùn)算后得到最終的異形圖元，最后給異形圖元定義為Revit 的族文件。與批量創(chuàng)建常規(guī)圖元的不同之處在于通過(guò)輪廓融合放樣創(chuàng)建實(shí)體。

3.3 圖元信息修改

圖元信息的修改對(duì)于BIM工作人員來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)繁重的工作。尤其是項(xiàng)目信息發(fā)生變更的情況下，導(dǎo)致項(xiàng)目圖元的信息參數(shù)也需要變動(dòng)，著實(shí)讓BIM項(xiàng)目諸多人員堪憂。故有效的進(jìn)行圖元的信息的批量修改對(duì)項(xiàng)目管理而言是十分有必要的，提高BIM的工作效率，將會(huì)大大降低工作人員的工作量。

3.3.1 為該類型圖元添加項(xiàng)目參數(shù)

3.3.2 獲取圖元的信息

3.3.3 設(shè)置圖元的參數(shù)信息（以材質(zhì)為例）

4 Dynamo 在項(xiàng)目的價(jià)值作用

廈門健康步道橋梁節(jié)點(diǎn)橋梁是典型的異形鋼箱梁構(gòu)造，項(xiàng)目包含大量的異形圖元，難以通過(guò)傳統(tǒng)方式建模實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目研究利用Dynamo 可視化編程創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)二、三橋異形梁模型的實(shí)施路徑，合理地運(yùn)用Dynamo 強(qiáng)大的編程功能，補(bǔ)充Revit 的功能，實(shí)現(xiàn)Revit 針對(duì)異形圖元的解決方案。

本項(xiàng)目通過(guò)Dynamo 可視化編程創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)二、三橋梁。項(xiàng)目編寫創(chuàng)建橋梁的程序，通過(guò)與Excel 數(shù)據(jù)交換的方式進(jìn)行批量創(chuàng)建修改圖元，實(shí)現(xiàn)異形橋梁的快速建模。Dynamo 程序化建模能提高BIM 工作效率，針對(duì)因設(shè)計(jì)變更帶來(lái)模型調(diào)整，利用已經(jīng)編寫好的程序替代人工修改，可大大提高建模效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省建模時(shí)間和人力成本。通過(guò)掌握先進(jìn)BIM技術(shù)，提升項(xiàng)目市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，拓展BIM技術(shù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

廈門健康步道節(jié)點(diǎn)橋梁是我院首次在異形鋼箱梁橋設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的項(xiàng)目，通過(guò)整合Dynamo 程序包，掌握異形鋼箱梁橋梁、其他異形構(gòu)件快速建模的方法，實(shí)現(xiàn)異形構(gòu)件的快速創(chuàng)建，為后續(xù)相關(guān)異形構(gòu)件建模工作提供思路和借鑒。

5 成果分析

隨著國(guó)力的提升，人們對(duì)建筑物的要求也越來(lái)越高，在滿足使用需求的同時(shí)，開(kāi)始追求優(yōu)美的造型。Autodesk Revit 的軟件建模存在局限性。目前Revit 相關(guān)插件只能解決特定問(wèn)題，且插件的開(kāi)發(fā)周期成本等問(wèn)題難以應(yīng)付短時(shí)間項(xiàng)目的需要，Dynamo彌補(bǔ)了這個(gè)空白。

在Dynamo 被Autodesk 引入之后，極大地提高了Autodesk Revit 圖元?jiǎng)?chuàng)建和數(shù)據(jù)管理的能力，提高了工作效率，降低建模強(qiáng)度，豐富了軟件的可能性。隨著Dynamo 的普及，越來(lái)越多的Dynamo 節(jié)點(diǎn)包將被編寫為日后的工作中創(chuàng)造更大的價(jià)值。

結(jié)束語(yǔ)

目前越來(lái)越多的人意識(shí)到Dynamo 的優(yōu)越性，一些大型的央企的施工單位BIM中心如中鐵、中交，通過(guò)Dynamo 可視化編程已經(jīng)具備解決一般常規(guī)橋梁上的建模問(wèn)題；江浙滬等BIM先進(jìn)區(qū)域的一些大型設(shè)計(jì)院的BIM 中心已經(jīng)具備Dynamo 程序包，極大的提高了BIM作業(yè)效率。掌握BIM技能的同時(shí)具備基礎(chǔ)的編程能力，能夠在日后的工作中發(fā)揮更大的價(jià)值，相信這將會(huì)是越來(lái)越多BIM從業(yè)者的共識(shí)。