徐 鵬，吝江峰，左威龍

(江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇?揚州?225127)

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基于Revit族模型的泵站工程參數(shù)化建模初探

徐 鵬，吝江峰，左威龍

(江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇?揚州?225127)

基于BIM技術的AutodeskRevit軟件經(jīng)過逐步的改進，目前已經(jīng)具有完善的工程參數(shù)化設計功能；其提供的族參數(shù)模型與構件編寫平臺，增強了工程模型的可維護性，提高了出圖效率，在泵站工程設計中取得了不錯的效果。圖5幅

泵站工程；Revit；族模型；參數(shù)化建模

0 引 言

目前，水利行業(yè)主要設計制圖手段基本還是停留在CAD二維電子制圖階段，以BIM(建筑信息模型)為基礎的三維數(shù)字技術在水利行業(yè)鮮有涉及。隨著信息化、數(shù)字化協(xié)同設計理念在水利行業(yè)的逐步引入和推廣，各個水利設計單位加快了三維協(xié)同設計模式在項目設計過程中的普及和運用，實現(xiàn)優(yōu)化設計流程、提高設計效率和質量、增強市場競爭力，以更加高效優(yōu)質的可視化和直觀化設計成果交付給業(yè)主。為此，江蘇省水利勘測設計研究院有限公司經(jīng)過市場調(diào)查和比選[1]，采購了歐特克公司出品的Revit軟件平臺，在泵站工程的三維參數(shù)化設計上進行了探索和研究[2]。

在Revit中進行三維模型的創(chuàng)建，主要手段是將Revit族庫提供的各式預制族文件或通過各類族樣板創(chuàng)建的定制族文件，載入項目文件環(huán)境中，并對族進行“搭積木”式拼裝，完成工程模型的創(chuàng)建。在泵站工程設計中，墻、板、梁、柱、墩、機電設備、管線等種類繁多，因此族的創(chuàng)建是整個工程設計的基礎工作，族的優(yōu)化設計將直接影響泵站工程的設計質量和效率。

通過對導入泵站工程項目環(huán)境中的族進行參數(shù)化定義，可以將尺寸、材質、可見性等信息以變量的形式保存于族文件中。對族文件變量的修訂與更改會自動反映到整個模型中，從而極大減少錯誤與疏漏，以使項目的設計和管理變得輕松和高效。

1 族文件的分類

Revit軟件中的所有圖元都以族的形式存在。根據(jù)項目設計需求，創(chuàng)建內(nèi)嵌有尺寸、材質或其他參數(shù)的不同類型族圖元，以方便工程項目的設計修改和數(shù)據(jù)管理。

在Revit項目中，圖元分為視圖專有圖元、基準圖元和模型圖元3種類型(見圖1)。

圖1 圖元結構框架

Revit的族分為3種類型，分別是系統(tǒng)族、可載入族和內(nèi)建族。在項目中創(chuàng)建的大多數(shù)圖元都是系統(tǒng)族或可載入族，內(nèi)建族主要用于創(chuàng)建非標準圖元或自定義圖元。

(1)系統(tǒng)族。系統(tǒng)族是在Revit中預定義的，不能由外部文件導入到項目中，也不能將其保存到項目之外的位置[3]。運用系統(tǒng)族可以繪制泵站工程施工圖中的軸網(wǎng)和標高并設置圖紙和視口類型，創(chuàng)建墻、屋頂、天花板、樓板以及其他要在施工場地裝配的基本圖元。

(2)可載入族?？奢d入族在族樣板中創(chuàng)建，以RFA文件形式載入或導入到項目文件中，用于創(chuàng)建各類自定義圖元和一些注釋圖元。由于它具有可自定義的特征，因此可載入族為設計單位創(chuàng)建符合內(nèi)建標準的各類標準化族圖元提供了基礎平臺。在泵站工程中可被大量用來創(chuàng)建參數(shù)化擋土墻、站墩、電機等族圖元。

(3)內(nèi)建族。內(nèi)建圖元是用于創(chuàng)建當前項目專有的獨特構件。在Revit結構模塊中打開內(nèi)建模型工具，選擇合適的族類型，通過拉伸、融合、放樣和旋轉等工具生成需要的內(nèi)建圖元，然后調(diào)整圖元參照的幾何圖形的大小和形狀，便可以控制其外觀。同時，Revit將為該內(nèi)建圖元創(chuàng)建一個族，該族包含單個族類型。內(nèi)建族常用于創(chuàng)建泵站工程中的異形墻、板、柱等圖元。

2 創(chuàng)建參數(shù)化族

2.1 族樣板的選擇

族樣板是創(chuàng)建自定義圖元的基礎和載體，在族樣板中預定了構件圖元所屬的族類別和默認參數(shù)。Revit提供了門、窗、結構框架、電氣設備、管道和場地等種類繁多、樣式齊全的族樣板庫，泵站工程中基本所有構件都可以基于族樣板創(chuàng)建。選擇樣板時，如果樣板庫中有合適的樣板可以直接選擇樣板文件，如擋土墻構件可以選擇公制結構框架樣板創(chuàng)建，電氣設備構件可以選擇公制電氣設備樣板創(chuàng)建，散水可以選擇公制輪廓樣板創(chuàng)建。對于形體復雜的圖元，如泵站肘型流道，可以選擇公制體量樣板創(chuàng)建；如果沒有合適的樣板文件，可以選擇“公制常規(guī)模型”，通過修改族類別來選擇規(guī)程中合適的類別。選擇“公制常規(guī)模型”時，如果需要做基于面的族，在“族參數(shù)”中，須勾選“基于工作平面”；然后選擇合適的族樣板，建立參照平面和參照線作為族外形的約束條件，通過放樣、拉伸、融合和旋轉等操作，可以創(chuàng)建泵站工程的各類基礎圖元(見圖2)。

圖2 泵站部分圖元模型

2.2 族文件及族參數(shù)的命名規(guī)則

(1)族文件名稱應該與行業(yè)標準名稱一致，能夠清晰表達族的實際用途。族類型名稱要反映出該族各系列的規(guī)格，便于使用者選擇調(diào)用和統(tǒng)計管理[4]。

(2)族參數(shù)名稱應簡潔明了，避免產(chǎn)生歧義；名稱開頭避免使用英文簡寫，應盡量使用中文標準名稱。同一部件各參數(shù)名稱應具有一致性，便于參數(shù)分組管理，如“底板長度”、“底板高度”。

2.3 族的參數(shù)化設置

“參數(shù)化”是Revit族的重要屬性，沒有參數(shù)化的族不具有通用性，不能從中提取模型的有效信息，無法適應不同設計環(huán)境的需求，也就違背了BIM提出的三維協(xié)同設計理念的初衷。

通過族參數(shù)屬性提供的各類參數(shù)選項(見圖3)，選擇合適的參數(shù)類型、設置準確的參數(shù)數(shù)據(jù)，可以保證族的形體樣式和內(nèi)置信息符合工程設計的要求。

圖3 族參數(shù)屬性結構

泵站工程中的擋土墻族由底板、前墻、扶臂等主要構件組成，這些構件之間可以利用多個參數(shù)約束起來，并通過這些參數(shù)來控制擋土墻模型的外形、材質和可見性。首先定義各約束要素的參數(shù)類型，尺寸、可見性和角度參數(shù)數(shù)據(jù)可以選擇“族參數(shù)”類型，這些數(shù)據(jù)只能作為族內(nèi)部數(shù)據(jù)使用；材質、體積和面積參數(shù)數(shù)據(jù)可以選擇“共享參數(shù)”類型，這些數(shù)據(jù)可以由多個項目和族共享，并可用于生成工程量明細表；其次定義需要約束的參數(shù)名稱，并對各參數(shù)賦初值或公式(見圖4)。當擋土墻的扶臂參數(shù)值定義為“類型”數(shù)據(jù)時，則“類型”數(shù)據(jù)的改變將會影響到所有相同類型的擋土墻族個體，實現(xiàn)“統(tǒng)改”功能；反之，參數(shù)值定義為“實例”數(shù)據(jù)時，則參數(shù)值的改變只會影響到當前選定的單個扶臂族。

圖4 擋土墻族參數(shù)設置

2.4 族文件測試

首先在族編輯器中對泵站工程的不同部位族文件進行測試，檢查族的幾何圖形或符號表示是否能隨族參數(shù)值的修改而正確顯示；對于基于主體的族，可以修改主體尺寸值，并觀察族外觀的變化[4]。需要注意的是，Revit環(huán)境中族參數(shù)值應避免設為零，否則檢測會報錯。然后把族文件導入到項目中，修改族參數(shù)并檢測族能否在不同視口中正確顯示，并對泵站工程各部位的族進行拼裝，通過對工程模型的視圖剖切，檢測族參數(shù)值設置是否符合設計要求(見圖5)。

圖5 泵站站身剖面

2.5 族故障排除方法

族在制作工程中需要不斷測試優(yōu)化、排除故障，尤其是在復雜族的制作中，過多或不合理設置的約束、參數(shù)和公式，往往會導致族在使用過程中出現(xiàn)故障，影響項目的進度和可維護性。具體族故障排除方法如下：

(1)根據(jù)軟件故障報告提示的族ID，查找相應族進行修改。

(2)檢查族的原點是否與參照平面綁定。

(3)設置參數(shù)的族輪廓應與相應參照平面對齊約束，并避免多重約束。

(4)剔除不必要的族參數(shù)，并檢查公式是否設置正確。

3 結 語

在水利工程中使用以族為基礎的三維參數(shù)化設計技術，相對于傳統(tǒng)二維設計模式是質的變革。此項技術不但使協(xié)同設計更加便捷高效，而且可以減輕機械重復勞動[5]、縮短設計周期、提高出圖效率，對于項目各個環(huán)節(jié)的質量和成本控制都有顯著成效，同時還可促進水利設計行業(yè)信息化、數(shù)字化的發(fā)展。

[1] 宦國勝，王?？?，沈國華．水利工程中三維信息模型技術平臺的比選和應用[J]．江蘇水利，2015，5(1)：40_43．

[2] 陳亞軍．三維協(xié)同設計在水利水電工程設計中的應用[J]．中國建設信息，2013(9)：40_43．

[3] 姬麗苗，張德海，管木志瑜，韓進宇．基于BIM技術的預制裝配式混凝土結構設計方法初探[J]．土木建筑工程信息技術，2013(1)：54_56．

[4] 劉 濤，楊玉華，郭天代．水泥工廠三維設計中創(chuàng)建參數(shù)化族的方法[J]．水泥工程，2009(5)：8_11．

[5] 鄒茂娟，李海峰，姚建國．基于Revit MEP的水電站水力機械設計[J]．中國農(nóng)村水利水電，2012(7)：176_178．

責任編輯 吳 昊

2015-04-13

江蘇省水利科技項目(2014045、2015090)。

徐 鵬(1981-)，男，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。E_mail:390829722@qq.com