基于BIM技術的三維燃氣設備族的創(chuàng)建和應用

上海燃氣工程設計研究有限公司 肖詩凡 王 健 張元志 王祥祥

1 專業(yè)術語

創(chuàng)建基于建筑信息模型技術 BIM（Building Information Modeling）三維燃氣設備族的過程中，引入了以下術語。其含義分別解釋如下：

（1）族：組成項目的構(gòu)件，同時是參數(shù)信息的載體。一個族的各個屬性參數(shù)對應的值可能不同。

（2）族類別：用于設計建模或歸檔的一組圖元，決定族在項目中的工作特性。

（3）族類型：用于表示同一族的不同屬性參數(shù)值，族可以有多個類型。

（4）系統(tǒng)族：已經(jīng)在項目中預定義并只能在項目中進行創(chuàng)建和修改的族類別。

（5）載入族：使用族樣板在項目外創(chuàng)建的RFA文件，可載入到項目中，具有屬性可自定義的特征。

（6）共享參數(shù)：可以添加到族或項目中的參數(shù)定義。共享參數(shù)定義可保存在與任何族文件或Revit項目不相關的文件中，這樣可以從其他族或項目中訪問此文件。共享參數(shù)是一個信息容器定義，其中的信息可用于多個族或項目。

（7）主參數(shù)：族在項目環(huán)境中，有改變其參數(shù)值需求的參數(shù)。

（8）輔助參數(shù)：族在項目環(huán)境中，無法直接改變并且當主參數(shù)變化時聯(lián)動變化的參數(shù)。

2 燃氣設備族簡介

族，是組成建筑信息模型的基本單位，在燃氣三維正向設計中，建模的前提是族的創(chuàng)建，因此為了高效、準確完成三維正向設計，前提是要有一套完整的族，以便于適應快速發(fā)展的需要。燃氣設備族屬于可載入族，因此傳統(tǒng)的模型樣板中不包含燃氣三維正向設計所需要的族，需要外部創(chuàng)建。三維正向設計的優(yōu)勢在于能通過數(shù)字化信息來實現(xiàn)建筑信息的仿真性、高效性、可視化性，即在任何一個視圖環(huán)境下，模型處處聯(lián)動，平面修改的內(nèi)容可以在三維、剖面、立面環(huán)境下統(tǒng)一進行修改，效率高且不易出錯。

2.1 燃氣設備族分類

燃氣設備族主要包括設備、附件、管件三大類。根據(jù)設計需求可以按圖1進行以下劃分。

圖1 燃氣設備族分類

2.2 燃氣設備族命名規(guī)則

族的命名包括族命名、組合模塊命名以及產(chǎn)業(yè)化組合模塊命名，其中族命名中涉及到族類型命名和族參數(shù)命名，應以準確、簡短、明晰為原則，命名規(guī)則見表1。

表1 燃氣設備族命名規(guī)則

2.3 燃氣設備族創(chuàng)建過程

進行燃氣三維正向設計時，由于缺少相關的工程經(jīng)驗和素材積累，所以借助Revit軟件進行燃氣設備族的創(chuàng)建。其中，族是Revit中使用的一個功能強大的概念，同時也是Revit中的一個必不可少的功能，Revit的每個族文件內(nèi)都含有很多的參數(shù)和信息，以及尺寸、形狀、類型和其他的參數(shù)變量設置。

本文以燃氣灶具中的中餐燃氣炒菜灶為例，說明燃氣設備族的具體創(chuàng)建過程。創(chuàng)建燃氣設備族的標準化步驟，如圖2所示。

圖2 燃氣設備族創(chuàng)建流程

（1）族樣板選擇：中餐燃氣炒菜灶沒有特定的樣板，本次燃氣設備族選擇“公制常規(guī)樣板”作為基礎樣板，進行模型的創(chuàng)建工作。

（2）設置參照平面：根據(jù)中餐燃氣炒菜灶的平面尺寸，進行參照平面設置，基于尺寸進行輪廓的設置，確定燃氣設備的平面尺寸和立面尺寸。

（3）創(chuàng)建實例參數(shù)：首先在 Revit的族編輯器中，根據(jù)三維形體構(gòu)建二維平面圖，通過設置參照線與參照面，利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、融合、放樣等方法，創(chuàng)建三維幾何模型。具體為分析中餐燃氣炒菜灶的主要構(gòu)成分為滾輪、灶腿、灶體、灶具口、燃氣接口、手柄開關、其他等主要組成單元。

其中，滾輪建模，利用旋轉(zhuǎn)命令繪制出滾輪的輪廓，再確定旋轉(zhuǎn)軸中心；灶腿建模，在平面選擇準確位置，利用拉伸命令，繪制出灶具腿的輪廓，再根據(jù)立面圖，確定柱腿高度，并復制其他位置灶腿；創(chuàng)建灶體，利用拉伸命名創(chuàng)建出灶體輪廓，再用空心拉伸，剪切出灶體；創(chuàng)建灶體上部位，利用拉伸，從側(cè)面創(chuàng)建上部灶體，再用空心拉伸，剪切出圓形灶口；創(chuàng)建灶口，利用旋轉(zhuǎn)命令，建出灶口模型；灶口形狀，創(chuàng)建空心拉伸，剪切灶口；燃氣管建模，利用放樣，制作燃氣管模型；其余部位建模，利用拉伸，空心剪切相結(jié)合，創(chuàng)建把手模型；在完成燃氣氣動截止閥構(gòu)件并對屬性參數(shù)進行定義之后，通過“管道連接件”功能按鈕對構(gòu)件添加連接件，設置連接件的類型，通過參數(shù)關聯(lián)連接件的半徑尺寸。

（4）材質(zhì)賦予：根據(jù)中餐燃氣灶的材質(zhì)類型，進行材質(zhì)的選擇和賦予。

（5）族模型定義：中餐燃氣炒菜灶屬于燃氣設備類，按族類型進行劃分。

（6）載入項目：根據(jù)項目的需求，進行模型的放置。

圖3為創(chuàng)建完成的中餐燃氣炒菜灶模型。

圖3 中餐燃氣炒菜灶模型

2.4 燃氣設備族庫建立

利用Revit軟件族編輯功能，完成對燃氣設備Revit族的創(chuàng)建，如鼓風砂灶、中餐燃氣炒菜灶、砂鍋灶、消毒池、砂鍋灶、鼓風砂灶、三眼灶、雙眼灶、矮腳灶等燃氣相關設備族。建立燃氣設備族庫，方便以后調(diào)用，為完成燃氣正向設計BIM模型的創(chuàng)建奠定了基礎。

3 燃氣設備族應用

將BIM引進燃氣正向設計項目，利用BIM帶來的技術革命，實現(xiàn)其全生命周期的運維管理。因此，在燃氣正向設計工程設計中燃氣設備族的創(chuàng)建和族庫更新顯得尤為重要。

3.1 燃氣設備族在設計選型中應用

基于BIM的三維燃氣設備族，可以賦予設備族模型相關的參數(shù)和信息，主要包括：設備尺寸、形狀、類型、用氣量、連接方式等。在設計階段可以便于設計師快速準確的選型合理的燃氣設備，提高燃氣設計的效率。

3.2 燃氣設備族在燃氣正向設計中應用

燃氣正向設計中應用燃氣設備族的具體步驟：首先，通過Revit軟件新建一個項目文件，根據(jù)項目需要，制定該項目的項目樣板文件、項目基點、項目信息、項目標高、管道材質(zhì)、管道連接方式、閥門類型、燃氣設備族的類型等。其次，在項目文件的基礎上進行建筑物的創(chuàng)建工作，根據(jù)設計要求、功能需求、業(yè)主提資和設計規(guī)范進行燃氣管道的設計工作。最后，在完成相應的管道建模之后，通過三維視圖將創(chuàng)建好的燃氣設備族通過“載入到項目”按鈕載入，安裝到創(chuàng)建完成的管道模型上，完成燃氣正向設計BIM模型的創(chuàng)建。同時，根據(jù)BIM技術的可出圖性、可出工程量性和可視化性進行燃氣正向設計的進一步應用，提高了工作效率、提升了設計質(zhì)量、適應了燃氣高效快速發(fā)展的需求。

3.3 燃氣設備族在運維中應用

基于BIM的三維燃氣設備族，可以賦予設備族模型相關的參數(shù)和信息，在運維階段可以通過可視化的方式幫助工程人員快速查看燃氣設備族的廠家信息、維護過往記錄，便于工程人員快速反應事件，高效解決問題。

4 結(jié)語

本文基于Revit軟件，提出了創(chuàng)建燃氣設備族的思路和方法，并創(chuàng)建了若干燃氣設備族，建立并充實了燃氣設備族庫，為初學者創(chuàng)建燃氣設備族提供了參考和依據(jù)。燃氣設備族在BIM正向設計中的優(yōu)勢突出，設計師可以在建模過程中直接導入相應的族，提升了設計效率，降低了建模難度，從而可以專注于設計本身。此外族在施工過程中也可以優(yōu)化設計變更、加快工程周期、提高工程質(zhì)量。施工方可以通過族類詳細的性能參數(shù)實現(xiàn)項目工程量的統(tǒng)計，達到成本控制的準確性和實時性，有效提高施工成本管理水平。