王建宇 王昕妍

(1.中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113;2.華僑大學(xué)土木工程系，廈門 361021)

1 引言

BIM 技術(shù)能提高設(shè)計(jì)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的理念，已逐步廣大設(shè)計(jì)企業(yè)所認(rèn)同。國(guó)內(nèi)各大設(shè)計(jì)院都希望能夠走在技術(shù)的前沿，紛紛嘗試?yán)肂IM 技術(shù)進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及探討。

BIM 設(shè)計(jì)相對(duì)于AUTOCAD 二維設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，具有無可比擬優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在:可視化設(shè)計(jì)，便于業(yè)主決策，減少項(xiàng)目返工;各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，大幅度減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量;可解決機(jī)電管道打架老大難問題。項(xiàng)目通過引入BIM 技術(shù)，可大幅提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低項(xiàng)目建造成本。因此，BIM 已成為建筑行業(yè)發(fā)展方向。

多數(shù)設(shè)計(jì)單位采用BIM 技術(shù)作驗(yàn)證手段，即先完成二維CAD 設(shè)計(jì)，再由BIM 專業(yè)人員采用翻模方式建立三維BIM 模型，利用BIM 設(shè)計(jì)技術(shù)主要用來解決管道綜合、設(shè)計(jì)糾錯(cuò)、施工圖深化、工程量統(tǒng)計(jì)等問題。這樣做主要原因是現(xiàn)階段直接用BIM出全套施工圖效率低下及出圖質(zhì)量還不盡人意。BIM 軟件出圖是采用模型投影得到，而投影得到圖形往往雜亂無章，無法滿足國(guó)內(nèi)對(duì)施工圖出圖要求，需要進(jìn)行大量修改，修改工作量有時(shí)要比重新設(shè)計(jì)還要大。在公用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，BIM 設(shè)計(jì)往往無法兼顧清晰表達(dá)及實(shí)際位置兩方面的矛盾，若管線按實(shí)際位置繪制，投影得到管線在平面圖全部擠到一起，無法清晰表達(dá)管線內(nèi)在關(guān)系。因此，多數(shù)設(shè)計(jì)單位采用先進(jìn)行cad 二維設(shè)計(jì)，再由專業(yè)人員采用翻模方式進(jìn)行BIM 建模。

現(xiàn)階段多數(shù)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行BIM 翻模還處于手工階段，存在大量的繁重的重復(fù)性工作。BIM建模效率低下成為其推廣使用最大障礙之一，如何提高BIM 建模效率是當(dāng)前急需解決問題之一。

本文試圖通過開發(fā)AUTOCAD 及REVIT 二次插件，實(shí)現(xiàn)從AUTOCAD 圖形到REVIT 快速建模。

2 技術(shù)開發(fā)策略及原則

2.1 開發(fā)策略

利用土建及公用二維設(shè)計(jì)圖紙，由AUTOCAD 插件自動(dòng)讀出翻模所需構(gòu)件相關(guān)信息，利用EXCEL 作為中間存儲(chǔ)及少量數(shù)據(jù)輸入文件，利用REVIT 二次插件將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到REVIT 實(shí)現(xiàn)BIM快速建模。

2.2 原則確定

廣泛適應(yīng)性:對(duì)cad 圖形不作特別要求，確保插件具備廣泛的適應(yīng)性。

準(zhǔn)確性:翻模準(zhǔn)確性放在第一位，在滿足準(zhǔn)確建模前提下，盡可能提高建模效率。

便于擴(kuò)充:利用EXCEL 作為中間文件，其作用既作為數(shù)據(jù)臨時(shí)存放地，又可作為參數(shù)輸入入口。這樣做即可大大簡(jiǎn)化軟件開發(fā)難度，又可方便操作者輸入，還可便于使用者自行更改或擴(kuò)充。

操作力求簡(jiǎn)單:插件操作力求簡(jiǎn)單，便于上手。結(jié)合使用者可能是AUTOCAD 熟練操作，而REVIT操作較為生疏的特點(diǎn)，主要工作安排在AUTOCAD中完成。

通過本插件，設(shè)計(jì)人員可以快速將已有AUTOCAD 二維模型在REVIT 中進(jìn)行重建，減少重復(fù)工作，力求將設(shè)計(jì)人員從繁雜重復(fù)的建模工作中解放出來。

3 開發(fā)工具

本插件BIM 建?；赗EVIT 2014 版本，主要開發(fā)工具為AUTOCAD VBA 及Visual Studio 2010。

AUTOCAD 圖形中模型數(shù)據(jù)讀取選擇AUTOCAD VBA 作為二次開發(fā)平臺(tái)來完成，此軟件具有調(diào)試容易、運(yùn)行速度快、方便轉(zhuǎn)換成DLL 程序加以保護(hù)等優(yōu)勢(shì)。

BIM 采用REVIT 軟件，因?yàn)樵谑忻嫔媳姸郆IM軟件中，其中要數(shù)Autodesk REVIT 系列軟件可擴(kuò)展性最好，應(yīng)用程序接口較為完善。

4 功能實(shí)現(xiàn)

4.1 基本思路

圖1 翻?；舅悸?/p>

為了實(shí)現(xiàn)從AUTOCAD 圖形到REVIT 快速建模，插件分AUTOCAD 功能模塊及REVIT 功能模塊。

(1)AUTOCAD 功能模塊

目的:滿足快速構(gòu)建REVIT 建模所需要數(shù)據(jù)，寫入EXCEL 文件。

編程思路:在DWG 文件進(jìn)行必要編輯前提下，選擇合適實(shí)體，計(jì)算或收集構(gòu)件位置及尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)，寫入EXCEL 內(nèi)指定單元格。

(2)REVIT 功能模塊

目的:插件利用EXCEL 中數(shù)據(jù)構(gòu)建族實(shí)例或族。

編程思路:對(duì)EXCEL 文件補(bǔ)充必要數(shù)據(jù)(如標(biāo)高、族類型等AUTOCAD 模塊中不便輸入或無法收集數(shù)據(jù))，程序讀出數(shù)據(jù)后自動(dòng)建模，如構(gòu)建新的族類型、族實(shí)例、新族、新的管線及管件。

下面以兩根結(jié)構(gòu)梁翻模過程說明插件功能實(shí)現(xiàn)基本思路:

(1)在AUTOCAD 中分別選擇梁文字代號(hào)及梁中心線，即選擇圖2 中文字“WKL4(1)250x500”及“WKL4(1)”及代表梁中心線的黑粗線;

(2)AUTOCAD 模塊將梁尺寸及位置信息寫入Excel，即將所選擇梁位置信息及寬度及高度寫入EXCEL，并在EXCEL 中補(bǔ)充梁頂標(biāo)高及梁族名稱信息;

(3)運(yùn)行REVIT 中對(duì)應(yīng)模塊，模塊根據(jù)梁尺寸構(gòu)建族類型，然后根據(jù)梁位置信息創(chuàng)建族實(shí)例，從而完成對(duì)梁自動(dòng)建模。

4.2 各種構(gòu)件處理

按照REVIT 中建模習(xí)慣，將模型分為軸網(wǎng)、墻、門、窗、柱、梁、樓梯、風(fēng)管、水管、橋架、管道附件等構(gòu)件，結(jié)合各構(gòu)件建模特點(diǎn)，分別對(duì)不同類型的構(gòu)件采用不同方法進(jìn)行程序處理。

圖2 AUTOCAD 中梁結(jié)構(gòu)圖

圖3 EXCEL 中梁信息表

(1)軸網(wǎng):選擇AUTOCAD 中軸網(wǎng)實(shí)體及標(biāo)號(hào)信息，快速產(chǎn)生軸網(wǎng);

(2)標(biāo)高:在AUTOCAD 中選擇標(biāo)高文字實(shí)體，即可快速產(chǎn)生樓層平面;

(3)墻:通過讀取平面圖中墻線位置信息，在EXCEL 中輸入墻底標(biāo)高、頂標(biāo)高信息及墻族類型信息進(jìn)行翻模;

(4)門窗:分平面圖上門窗與立面圖上兩種翻模形式，通過對(duì)平面圖或立面圖上，讀取門窗位置信息及類型信息，并在EXCEL 文件中指定門窗類型對(duì)應(yīng)的族類型進(jìn)行翻模;

(5)樓梯:讀出樓梯位置信息，并在EXCEL文件中輸入樓梯標(biāo)高信息及平臺(tái)相關(guān)信息進(jìn)行繪制;

(6)梁:從結(jié)構(gòu)圖中讀出梁高、梁寬、梁位置等信息參數(shù)進(jìn)行建模;

變截面鋼架梁族:用于建立變截面的門式鋼架梁族，讀取梁邊界線，設(shè)定梁寬及板厚，建立梁族;

網(wǎng)架族:利用網(wǎng)架各平面視圖線條信息，計(jì)算出網(wǎng)架構(gòu)件空間位置，設(shè)定桿直徑，建立單片網(wǎng)架族;

(7)柱:建筑或結(jié)構(gòu)圖中讀出柱位置，設(shè)置族標(biāo)高信息進(jìn)行建模;

(8)建筑物獨(dú)立基礎(chǔ):在CAD 中讀入基礎(chǔ)位置及基礎(chǔ)形式，在REVIT 中進(jìn)行建模;

復(fù)雜設(shè)備基礎(chǔ):采用單獨(dú)建立族形式來建模，建模后利用族插入進(jìn)行繪制，在AUTOCAD 中讀入設(shè)備基礎(chǔ)形狀信息，對(duì)工業(yè)建筑中特別復(fù)雜的特構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行建模;

(9)管道:在AUTOCAD 中對(duì)管道線進(jìn)行必要程序處理，分圖層讀出管道線平面位置數(shù)據(jù)，并用插件輔助快速設(shè)定各段管道線管徑及標(biāo)高，在REVIT 中進(jìn)行建模;

閥門等管道附件插入:從AUTOCAD 圖批量讀出閥門塊位置，在REVIT 中根據(jù)位置選擇合適管道插入，并根據(jù)管道大小調(diào)整所插入閥門類型大小;

(9)消防箱或暖氣片相連管道繪制:調(diào)整DWG 圖，使消防箱或暖氣片安放位置及立管位置與實(shí)際相符，從AUTOCAD 中得到消防箱或暖氣片相連立管較為準(zhǔn)確位置，然后將其信息通過軟件繪制在REVIT 中，實(shí)現(xiàn)消防箱或暖氣片等公用設(shè)施自動(dòng)布管連接，通過插件大大提高管道建模效率，并且最大程度確保管道布線接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況;

(10)風(fēng)管及母線:讀出AUTOCAD 中風(fēng)管及母線路由，輸入標(biāo)高及尺寸相關(guān)數(shù)據(jù)，在REVIT 中進(jìn)行建模;

(11)雨篷:讀出雨篷邊線位置及長(zhǎng)度，輸入標(biāo)高及類型信息，在REVIT 中進(jìn)行繪制。

5 插件實(shí)際使用情況

暖氣片及暖氣管道BIM 建模往往是設(shè)計(jì)人員十分頭痛的工作，尤其是復(fù)雜的工業(yè)廠房?jī)?nèi)，面積大，暖氣片數(shù)量多，形式多樣，建模十分耗時(shí)。如一個(gè)5 萬多m2工業(yè)廠房，就有200 以上暖氣片，其建模往往花費(fèi)設(shè)計(jì)人員數(shù)天時(shí)間，其建模工作十分枯燥，迫切需要自動(dòng)化軟件將設(shè)計(jì)人員從重復(fù)工作中解放出來。

快速翻模插件較好解決以上問題。對(duì)暖氣片及暖氣管道建模具體使用情況如下:

(1)暖氣主干管繪制:

1)AUTOCAD 管線合并:運(yùn)行專用子程序，將邏輯上是一根直管，但在圖形上表現(xiàn)若干根線條合并成一根線條;

2)AUTOCAD 中按圖層或按顏色選擇主干管線實(shí)體:將管線位置數(shù)據(jù)寫入EXCEL，對(duì)已寫入的管線進(jìn)行編號(hào)及變色顯示，方便設(shè)計(jì)人員編輯操作;

3)指定各管線的標(biāo)高及管徑;

4)在REVIT 中根據(jù)EXCEL 文件數(shù)據(jù)創(chuàng)建各管線。

(2)繪制暖氣片及連接管道

1)cad 中重新插入暖氣片塊及立管位點(diǎn)，此工作為插件讀取暖氣片形式、位置關(guān)系及立管實(shí)際位置作準(zhǔn)備;

2)插件讀取暖氣片實(shí)際位置及立管點(diǎn)位寫入EXCEL 文件中;

3)在REVIT 中根據(jù)EXCEL 數(shù)據(jù)插入相應(yīng)族類型，根據(jù)立管位置及族實(shí)例接口位置，將暖氣片自動(dòng)連接到進(jìn)水管及回水管上;

經(jīng)過試驗(yàn)，包括手工設(shè)定在內(nèi)以上所有工作可在30 分鐘內(nèi)完成，這要比手工建模效率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，建模效率大大提高，基本上可將設(shè)計(jì)人員從繁重建模工作解脫出來。而且，因立管位置在cad 準(zhǔn)確定位，族類型在EXCEL 中人工設(shè)定的，所建模型十分準(zhǔn)確，較好避免自動(dòng)建模中出現(xiàn)“張冠李戴”情況，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確建模目標(biāo)。

通過對(duì)土建及公用施工圖反復(fù)分析總結(jié)，插件多數(shù)情況下可實(shí)現(xiàn)90%以上構(gòu)件翻模工作，尤其對(duì)CAD 操作熟練，而REVIT 操作較為陌生的設(shè)計(jì)人員，在一定程度規(guī)避了因?qū)EVIT 軟件不熟悉導(dǎo)致建模效率低下問題，使之也能高效完成模型創(chuàng)建工作。插件還可協(xié)助建族，可完成復(fù)雜形狀，如變截面工字梁、網(wǎng)架構(gòu)件、復(fù)雜設(shè)備基礎(chǔ)等，以族形式完成建模工作，大大提高建模效率。如鋼結(jié)構(gòu)廠房網(wǎng)架建模，因REVIT 內(nèi)無對(duì)應(yīng)直接建模手段，設(shè)計(jì)人員往往需借助特別技巧，所建模型細(xì)節(jié)上尺寸也不是十分準(zhǔn)確。而通過本插件，通過讀出已有網(wǎng)架二維圖形信息數(shù)據(jù)，計(jì)算出各桿件三維坐標(biāo)點(diǎn)，利用程序構(gòu)建單片網(wǎng)架族，然后利用族插入，構(gòu)建出完整的屋面網(wǎng)架。所建模型十分準(zhǔn)確。有了準(zhǔn)確網(wǎng)架模型，即可在網(wǎng)架內(nèi)布置公用管線，體現(xiàn)出BIM技術(shù)在管線綜合方面所具備無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)論

BIM 技術(shù)應(yīng)用可提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)?，F(xiàn)階段用REVIT 取代AUTOCAD 進(jìn)行全套施工設(shè)計(jì)還不現(xiàn)實(shí)，BIM 技術(shù)較適合用于施工圖設(shè)計(jì)驗(yàn)證或深化設(shè)計(jì)上。REVIT 建模效率低下，工作量大，嚴(yán)重阻礙BIM 技術(shù)發(fā)展，通過開發(fā)REVIT 二次插件是提高建模效率較為可行方法之一。

本文結(jié)合AUTOCAD 及REVIT 二次開發(fā)軟件插件，通過直接讀取AUTOCAD 中構(gòu)件相關(guān)信息，完成在REVIT 中三維重建，避免設(shè)計(jì)部分重復(fù)工作。實(shí)踐表明，插件具有廣泛適應(yīng)性，可大大提高CAD到REVIT 翻模效率，基本實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確REVIT 建模這一插件開發(fā)所設(shè)定初始目標(biāo)。插件利用REVIT二次開發(fā)突破BIM 發(fā)展瓶頸，作了一些嘗試及實(shí)踐，取得了較好效果，但在更廣領(lǐng)域應(yīng)用，還需不斷實(shí)踐，還有針對(duì)性補(bǔ)充及完善。另外，插件在交互性及容錯(cuò)性還需進(jìn)一步加強(qiáng)。

通過開發(fā)REVIT 二次插件來提高其建模效率，是推動(dòng)BIM 發(fā)展有效途徑之一。如何借助二次開發(fā)技術(shù)使BIM 技術(shù)成為AUTOCAD 一樣高效便捷設(shè)計(jì)技術(shù)手段，值得廣大設(shè)計(jì)人員共同研究及探討。

［1］徐迪.基于REVIT 的建筑結(jié)構(gòu)輔助建模系統(tǒng)開發(fā)［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2012，4(3):71-77.

［2］紀(jì)凡榮.BIM 技術(shù)在某項(xiàng)目管線綜合中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2013，42(3):107-109.

［3］謝錦波，周國(guó)然，俞立新，毛伊皓.高樁碼頭三維交互設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)［J］.水運(yùn)工程，2010，437(1):43-46.

［4］徐迪，潘東嬰，謝步瀛.基于BIM 的結(jié)構(gòu)平面簡(jiǎn)圖三維重建［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2011，27(5):17-21.

［5］張緒松，謝宜，劉曉波.BIM 技術(shù)在三亞新海干部療養(yǎng)基地設(shè)計(jì)中應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5(1):75-84.

［6］陳秋宇.論Autodesk Revit 在北海冠嶺二期項(xiàng)目的運(yùn)用［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2013，349(7):28-29.

［7］路錦程，范亞偉.工業(yè)廠房中管道匯總設(shè)計(jì)綜述［J］.山西建筑，2010，36(21):156-157.