基于Revit的機(jī)械設(shè)備BIM參數(shù)化建模方法研究

文/張 永

一、引言

模型是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的不斷推廣應(yīng)用，BIM建模逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化方向發(fā)展，同時(shí)對(duì)建模速度和精度也提出了更高的要求。目前，針對(duì)建筑工程的參數(shù)化建模研究較多，模型種類及數(shù)量也日漸完善。但對(duì)于機(jī)械設(shè)備的BIM模型、參數(shù)化模型幾乎沒(méi)有，相關(guān)的參數(shù)化建模方法也比較簡(jiǎn)單淺顯，很難建立復(fù)雜的參數(shù)化BIM模型。參數(shù)化設(shè)計(jì)是指使用1個(gè)或多個(gè)參數(shù)約束該幾何圖形的結(jié)構(gòu)尺寸，參數(shù)與設(shè)計(jì)模型的控制尺寸關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)，當(dāng)賦予不同的參數(shù)值時(shí)，就可驅(qū)動(dòng)生成新的目標(biāo)模型，該模型可包含設(shè)計(jì)、項(xiàng)目所需的各類信息。使用參數(shù)化信息模型進(jìn)行項(xiàng)目建模時(shí)，可使設(shè)計(jì)人員從大量煩瑣的設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖工作中解脫出來(lái)，大大提高設(shè)計(jì)效率。通常情況下機(jī)械設(shè)備大多使用Solidedge、Solidworks、Inventor等三維軟件進(jìn)行建模，建立的模型多為三維裝配模型，主要用于工程圖、爆炸圖及機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真等，模型與設(shè)計(jì)實(shí)物為1∶1的還原，零部件較多、精細(xì)度高、文件體量大、不能攜帶項(xiàng)目信息、很難直接用來(lái)進(jìn)行工程項(xiàng)目BIM模型的建立。作為BIM信息模型，模型本身不需要過(guò)于精細(xì)化，主要能體現(xiàn)外觀結(jié)構(gòu)即可，更多的是需要攜帶項(xiàng)目所需的各種信息參數(shù)。

二、技術(shù)背景

機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)是機(jī)場(chǎng)航站樓內(nèi)重要的集成裝備之一，也是現(xiàn)代物流技術(shù)與民航機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)結(jié)合的產(chǎn)物，具有較高的技術(shù)難度，系統(tǒng)中運(yùn)用了大量的物流機(jī)械設(shè)備，如：輸送機(jī)、轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)、水平分流器、垂直分流器等。目前，國(guó)內(nèi)新建的機(jī)場(chǎng)航站樓工程中大多都要求使用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)，并要求提供BIM竣工模型，但行李處理系統(tǒng)中的機(jī)械設(shè)備與建筑中的構(gòu)件，如：門、窗、電梯、風(fēng)管、風(fēng)機(jī)等有著本質(zhì)上區(qū)別，以往的工程項(xiàng)目中行李系統(tǒng)通常使用CAD進(jìn)行建模，CAD建模的痛點(diǎn)是參數(shù)化功能不足、模型所帶的信息不方便統(tǒng)計(jì)和二次處理。因此，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就完全體現(xiàn)出來(lái)了，如上所述模型是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，好的模型能夠大大提高項(xiàng)目模型的建立速度，并能根據(jù)模型統(tǒng)計(jì)設(shè)備的各類信息。本文針對(duì)機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的特點(diǎn)提供一種參數(shù)化建模的方法。

圖2 族的創(chuàng)建示意圖

三、機(jī)械設(shè)備參數(shù)化建模方法

1.Revit族說(shuō)明

Revit族是某一類別中圖元的類，也是所有圖元的基礎(chǔ)。Revit中族分為了各式各樣的類別，如：專用設(shè)備、安全設(shè)備、家具系統(tǒng)、數(shù)據(jù)設(shè)備、機(jī)械設(shè)備等，根據(jù)行業(yè)的分類及機(jī)械設(shè)備族的特性，本文主要講述機(jī)械設(shè)備族類別的建立。

如圖1所示為機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)中常用皮帶輸送機(jī)，該模型由Solidworks創(chuàng)建，由上百個(gè)零件裝配完成，導(dǎo)出相應(yīng)格式的模型后可導(dǎo)入Revit中運(yùn)用，該模型體積大、細(xì)節(jié)復(fù)雜，并且不能添加參數(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，大量使用后將導(dǎo)致項(xiàng)目文件異常龐大，計(jì)算機(jī)卡死的問(wèn)題，本文以此機(jī)械設(shè)備進(jìn)行參數(shù)化建模研究。

圖1 皮帶輸送機(jī)裝配模型

2.族的建立

（2）在族編輯器中根據(jù)機(jī)械設(shè)備的主視圖、側(cè)視圖、俯視圖等外形尺寸并通過(guò)“創(chuàng)建”面板中的參照平面及拉伸、融合、放樣、空心（剪切）等功能構(gòu)建模型的外觀。外形創(chuàng)建完成后通過(guò)“注釋”選項(xiàng)卡中的尺寸標(biāo)注對(duì)模型各個(gè)尺寸進(jìn)行標(biāo)注約束,并在“族類型”對(duì)話框中為各約束尺寸添加參數(shù)。

（3）參數(shù)化建模是在建模過(guò)程中對(duì)需要參數(shù)驅(qū)動(dòng)的尺寸約束進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置完成后按設(shè)計(jì)者給定的參數(shù)值來(lái)生成新的模型，即利用幾何約束以及數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)對(duì)不同尺寸之間依存關(guān)系進(jìn)行描述，從而通過(guò)修改參數(shù)，使得整個(gè)參數(shù)化模型對(duì)應(yīng)有生成一個(gè)新的模型。因此，要想使一個(gè)構(gòu)件的參數(shù)化模型的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)該模型生成對(duì)應(yīng)的形狀，則該模型就必須具備完備的尺寸約束以及幾何約束。這個(gè)實(shí)例中，“尺寸標(biāo)注”實(shí)際起到了幾何約束的作用，而“族類型”中的參數(shù)屬性則起到了尺寸約束的作用，尺寸約束與幾何約束共同作用，實(shí)現(xiàn)了該帶式輸送機(jī)的長(zhǎng)度、寬度等參數(shù)的驅(qū)動(dòng)。也可以添加文字、材質(zhì)等參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行說(shuō)明或項(xiàng)目實(shí)際所需的參數(shù)或信息。該模型體積小、參數(shù)、信息全面，可在項(xiàng)目文件中大量使用。

圖3 參數(shù)化族的建立

圖5 條件參數(shù)的設(shè)置

圖6 項(xiàng)目中機(jī)械設(shè)備參數(shù)示意

圖7 項(xiàng)目模型示意

（4）在族編輯器“創(chuàng)建”面板“屬性”欄的“族類型”對(duì)話框中可輸入常用的函數(shù)公式對(duì)添加的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，如：加、減、乘、除、三角函數(shù)等，通過(guò)編輯公式，可減少參數(shù)的數(shù)量，提高參數(shù)化設(shè)計(jì)的智能程度。Revit內(nèi)置公式的基本函數(shù)語(yǔ)法如圖4所示。（注：部分參數(shù)無(wú)法參與公式的計(jì)算，如“文字”類型的參數(shù)。）

圖4 族內(nèi)公式示意

另外，Revit 還支持條件語(yǔ)句，條件語(yǔ)句的基本結(jié)構(gòu)為：IF (條件, 條件為真時(shí)的結(jié)果,條件為假時(shí)的結(jié)果) ?？筛鶕?jù)模型的需求自行添加條件語(yǔ)句，需要說(shuō)明的是，“是/否”類型參數(shù)自帶條件語(yǔ)句為真的結(jié)果。

四、項(xiàng)目實(shí)例

族創(chuàng)建的目的都是為了創(chuàng)建項(xiàng)目模型，并把族中的信息帶到項(xiàng)目中，最終和第三方的模型，如建筑、結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等進(jìn)行碰撞檢查,從而解決相關(guān)干涉的問(wèn)題，以及導(dǎo)出施工圖、竣工圖、設(shè)備明細(xì)表等。

1.創(chuàng)建項(xiàng)目

2.項(xiàng)目案例

在機(jī)場(chǎng)行李處理工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)我公司自行創(chuàng)建的參數(shù)化機(jī)械設(shè)備族完成項(xiàng)目BIM模型的搭建，如圖8所示。

圖8 項(xiàng)目模型實(shí)例

通過(guò)創(chuàng)建的項(xiàng)目三維模型與支撐鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)及建筑模型進(jìn)行碰撞檢查，可提早發(fā)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)與鋼平臺(tái)、建筑等其他專業(yè)之間可能存在的碰撞、干擾等問(wèn)題，如圖9所示。通過(guò)碰撞檢查的結(jié)果進(jìn)而修改、優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少后期施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題；另外，也可以進(jìn)行各系統(tǒng)間的間隙檢查，從而優(yōu)化人機(jī)操作空間，維修空間等，使系統(tǒng)更具人性化。

圖9 碰撞檢查干涉示意圖

如圖10所示，通過(guò)碰撞檢查并優(yōu)化設(shè)計(jì)解決干涉問(wèn)題后，利用Revit軟件的剖面功能對(duì)機(jī)械設(shè)備的輸送線進(jìn)行剖面圖的生成并標(biāo)準(zhǔn)尺寸后形成設(shè)備安裝圖，用于圖紙的報(bào)批及現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)。

如圖11所示，對(duì)最終修改完善后的項(xiàng)目模型中的機(jī)械設(shè)備錄入相關(guān)項(xiàng)目、單機(jī)信息后通過(guò)Revit軟件的明細(xì)表功能生成機(jī)械設(shè)備明細(xì)表。

圖11 機(jī)械設(shè)備明細(xì)表示意

五、結(jié)束語(yǔ)

本文研究了基于Revit 軟件的機(jī)械設(shè)備BIM 參數(shù)化建模，并通過(guò)搭建實(shí)例模型展示了機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的建模過(guò)程，證明了該流程的可行性。研究結(jié)果表明：采用參數(shù)化建模方式建立的機(jī)械設(shè)備模型庫(kù),在項(xiàng)目建設(shè)的過(guò)程中可以大大減少建模工作量,提高設(shè)計(jì)效率，在系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)平立面圖設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)可完全替代傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)。