基于BIM技術的建筑構件參數(shù)信息交互研究

徐敬真， 唐樂

（1. 南京工業(yè)大學；2. 淮陰工學院）

1 引言

建筑行業(yè)作為中國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要組成部分，迫切需要在高質(zhì)量發(fā)展進程中推動建筑設計全過程的信息化[1]以實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化等創(chuàng)新轉型任務。隨著BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術的出現(xiàn)，建筑設計行業(yè)迎來信息化的重大革命，經(jīng)過BIM技術更新迭代，不斷為建筑設計各環(huán)節(jié)的協(xié)同工作提供了應用基礎[2]，極大地提高了我國建筑設計行業(yè)的工作效率。但是由于建筑設計行業(yè)的復雜系統(tǒng)特征與BIM模型構件參數(shù)信息的復雜性，BIM技術的潛力尚未在我國的實踐應用中全部展現(xiàn)[3]?；诖?，本文汲取相關研究成果[4-5]，結合三維模型設計軟件Revit 2018及其內(nèi)置可視化編程軟件Dynamo，以某研發(fā)辦公樓建筑設計為例，搭建參數(shù)信息數(shù)據(jù)的交互程序，以減少建筑設計師在面對模型構件參數(shù)信息時數(shù)據(jù)查找、轉換與修改中的工作量。

2 交互程序的軟件基礎與數(shù)據(jù)特性

2.1 交互程序的軟件基礎

當前，國際上諸多建筑軟件公司已針對BIM技術開展了研發(fā)。其中，美國Autodesk公司開發(fā)的Revit系列軟件基本涵蓋了BIM平臺所需的全部技術要求，且與AutoCAD系列軟件共享內(nèi)核、兼容良好，并基于AutoCAD的高度市場占有率從而成為國內(nèi)外最廣泛使用的BIM軟件。故此，Revit系列軟件作為當前廣泛應用的BIM平臺，相較于其他軟件擁有高度參數(shù)化的技術特性，較好地滿足了搭建參數(shù)信息交互程序的基本需求。

鑒于Revit本身的參數(shù)交互功能相對不足，近年來Autodesk公司研發(fā)的Revit內(nèi)置軟件Dynamo作為可適應Revit系列軟件的程序開發(fā)平臺，因其與Revit模型內(nèi)構件參數(shù)數(shù)據(jù)的良好契合性，可提取建筑模型中各類圖元和構件所包絡的信息，在預處理后轉化為Dynamo可識別應用的數(shù)據(jù)類型，隨后可智慧響應各專業(yè)部門的需要輸出不同格式數(shù)據(jù)以滿足實際工作需求。因此，可通過Dynamo開發(fā)程序，以實現(xiàn)構件參數(shù)數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理和交互傳遞，并在此基礎上形成BIM模型構件參數(shù)的快速調(diào)整與控制。

2.2 Revit構件參數(shù)數(shù)據(jù)特性

Revit軟件中模型構件具有層級性，自上而下可分為類別、族、族類型以及圖元四個層級（見圖1），其中最高層級為類別（Category），包括門、房間、管道、墻等；其次的層級為族（Family），是根據(jù)參數(shù)屬性的相似、使用功能的相同以及圖元表示的相似等來對圖元進行的分組。以門類別為例，其類別中有平開門、推拉門、折疊門等不同的族；在各自的族下又可依據(jù)不同尺寸細分為800mm×2000mm或1000mm×2200mm等族類型（Type）；族類型層面上，平開門又并可將定位至最低層級圖元（Instance），為一個個的單體實例。四個層級的構件信息共同構成了Revit獨特的參數(shù)數(shù)據(jù)特性。

圖1 Revit中模型構件的參數(shù)信息結構

因Dynamo與Revit良好的數(shù)據(jù)互通性，且自帶多個與辦公軟件良好交互的節(jié)點，使批量對構件進行信息更新與調(diào)整成為可行途徑。Dynamo軟件可鏈接Revit建筑模型中特定類別、族、族類型和圖元，將其所包絡的數(shù)據(jù)導入Dynamo工作空間中實施處理。針對模型中類別、族、族類型下不同層級的構件屬性時需要遵循不同的構件提取方式（見圖2），為搭建信息交互程序的搭建奠定良好的數(shù)據(jù)來源基礎。

圖2 對不同數(shù)據(jù)結構的提取的流程

3 構件參數(shù)信息交互程序的搭建

基于Revit 2018軟件分別建立并合并某研發(fā)辦公樓的各專業(yè)模型。繼而以BIM模型為基礎，在Dynamo軟件內(nèi)分別通過模型數(shù)據(jù)的導出程序和導入程序的結合，構建整體的參數(shù)信息交互程序。通過交互程序?qū)τ谀Ｐ蛢?nèi)構件參數(shù)信息的處理，實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的快速交互。

3.1 BIM模型的建立

3.1.1 工程概況

該研發(fā)辦公樓建筑面積3566㎡，框架剪力墻結構，高度為14.4m，建筑共分為四層。由于該研發(fā)辦公樓建筑內(nèi)部一、二層承擔著一部分實驗室研發(fā)需求且衛(wèi)浴區(qū)域占比較重，因此給排水方案設計中，管線類型眾多且構件參數(shù)較為復雜。

3.1.2 模型建立

應用Revit 2018軟件進行模型的搭建工作，通過“設置項目樣板的公共部分——分別確立模型的標高、軸網(wǎng)及項目基點——搭建項目的建筑結構模型并鏈接——設置工作集和中心文件——繪制BIM機電模型”的路徑建立BIM全專業(yè)模型（見圖3）。

圖3 研發(fā)辦公樓BIM模型外觀及其內(nèi)部展示

3.2 交互程序的搭建

基于BIM模型的參數(shù)信息交互程序的基本思路可總結為“數(shù)據(jù)的提取——數(shù)據(jù)的處理——數(shù)據(jù)的導入”，基于此，可分別建立模型數(shù)據(jù)的導出程序和參數(shù)信息導入程序，并將二者組合而成。

在模型數(shù)據(jù)的導出程序中，具體操作為：①構件參數(shù)提取，通過Dynamo節(jié)點庫中Selection節(jié)點下的Category、Select Model Element等次一級節(jié)點選中所有目標構件，并利用Element. Parameters節(jié)點提取所有被選中構件的所有參數(shù)信息（見圖4a）；②參數(shù)處理，針對構件所包絡的冗雜參數(shù)數(shù)據(jù)的問題，利用Element.Get Parameter Value By Name節(jié)點中選擇所需要特定的實例參數(shù)（見圖4b）；③導出參數(shù)，利用Excel.WriteToFile節(jié)點將在得出目標構件的特定參數(shù)后需將其導出Excel文檔以便快速審閱及修改（見圖4c）。

圖4 模型數(shù)據(jù)的導出程序

在模型數(shù)據(jù)的導入程序中，具體操作為：①參數(shù)信息導入，在上文生成的Excel文件的基礎上，通過Excel.ReadFromFile節(jié)點導入至中（見圖5a）；②參數(shù)信息的處理，為使Excel文檔列表數(shù)據(jù)能夠為Dynamo軟件所識別，分別對圖元參數(shù)名稱（見圖5c）、具體圖元（見圖5b）和圖元參數(shù)數(shù)值（見圖5d）三個部分進行處理；③數(shù)據(jù)返還模型，將處理好的在圖元參數(shù)名稱、具體圖元和圖元參數(shù)數(shù)值分別連接到Set BuiltIn Parameter節(jié)點端口（見圖5e）并運行程序，目標路徑中的Excel表格將會自動彈出，此時修改Excel文檔中的各項數(shù)據(jù)即可將數(shù)據(jù)傳輸回模型中，完成建筑構件參數(shù)信息交互程序的搭建。

圖5 模型數(shù)據(jù)的導入程序

3.3 交互程序功能應用

本實例項目中，所有的鋼制管道都需參照《國家建筑標準圖集》02S403的做法進行，Revit軟件中并未包含圖集等參數(shù)信息的初始設置，因此只能采用后期添加的方式。利用上文建立的模型參數(shù)信息導出程序，通過在Code Block節(jié)點中輸入需要的參數(shù)名稱包括“Element ID、類型、參照標高、直徑、注釋”等數(shù)據(jù)，程序自動生成含指定數(shù)據(jù)的明細表（見圖6a）。因明細表由模型直接導出產(chǎn)生，數(shù)據(jù)結構與模型內(nèi)的構件參數(shù)信息結構保持一致，因此可以采用直接在excel表格中進行修改的方式和Revit模型進行聯(lián)動，相較于逐個選取圖元進行屬性添加的方式減少了大量操作的時間。在注釋欄下批次輸入“《國家建筑標準圖集》02S403”，對構件的參數(shù)信息進行修改（見圖6b）。

圖6 導出并修改指定參數(shù)信息明細表

在對表格中的信息進行修改后，經(jīng)信息交互程序中的導入程序?qū)?shù)信息導入回模型中，通過對導入文件路徑的設置確認文件后，模型內(nèi)管道注釋信息發(fā)生了變化如圖7所示，驗證了建筑構件參數(shù)信息交互程序的可行性。

圖7 參數(shù)注釋信息的批次添加

4 結語

現(xiàn)階段計算機硬件水平的發(fā)展使BIM技術成為推動建筑業(yè)轉型的重要途徑，在此背景下建筑信息化、產(chǎn)業(yè)化、標準化的發(fā)展將會大大推動建筑及上下游產(chǎn)業(yè)的行業(yè)升級。本文針對建筑信息模型中參數(shù)化構件數(shù)據(jù)的處理需求，提出基于BIM模型的信息交互體系。在體系內(nèi)結合數(shù)據(jù)導入和導出程序，經(jīng)過檢測實現(xiàn)了信息交互聯(lián)動中建筑構件信息數(shù)據(jù)的快速處理和快速調(diào)整，實現(xiàn)了設計階段BIM技術對參數(shù)數(shù)據(jù)管理的需求。