丁建洋+付后國+應宇墾

摘要：城市軌道交通工程設計專業(yè)多，模型復雜，空間小，該文對Revit軟件及參數(shù)化技術進行研究，通過Revit API二次開發(fā)實現(xiàn)軌道交通工程快速建模工具集，提供承臺、軌枕、支吊架等復雜模型的快速建模和模型檢查，提高設計的質(zhì)量與效率。該工具集已在實際工程中得到良好應用。

關鍵詞：建筑信息模型；Revit；二次開發(fā)；建模工具集

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）10-0237-02

近年來，BIM技術在我國工程建設中也得到了越來越多的應用，一些知名的設計單位已經(jīng)在項目設計中開始應用BIM技術，一些大型施工企業(yè)也已將BIM技術應用于項目管理。

城市軌道交通工程建設規(guī)模大、周期長、涉及專業(yè)眾多，除了建筑、結(jié)構(gòu)、風、水、電之外，還涉及線路、限界、軌道、通信、信號、牽引供電、AFC、綜合監(jiān)控、PIS、屏蔽門等10多個專業(yè)的20多個設備系統(tǒng)，但工程建設線路長、空間小、施工工期緊。地下工程沿線的各種外部接口繁雜，施工空間的局限給設備管線綜合帶來了很多困難，設計及現(xiàn)場的接口協(xié)調(diào)消耗了大量的人力與時間；后期設備安裝調(diào)試時間短；建成運行后，運營管理安全標準高、全年運行、維護要求高[1-2]。

BIM通過三維可視化為主導的設計手段，使得設計的建筑構(gòu)件帶有價格、時間、型號和規(guī)格等工程信息，這些信息相互關聯(lián)并被重復利用，經(jīng)過各種深入的再分析，在施工、運營等建造過程的各個階段傳遞。

Autodesk的Revit是目前全球建筑市場上最為常用的BIM軟件平臺，它擁有強大的功能和豐富易用的二次開發(fā)接口（API）?；赗evit軟件，針對軌道交通的特點進行快速建模工具集的開發(fā)，可大大提高設計的質(zhì)量與效率，也為模型在全生命周期中的應用奠定了良好的基礎[2]。

1 Revit與參數(shù)化設計

參數(shù)化，指的是建立特定的關系中某個基本元素發(fā)生變化時，其他元素也跟隨變化，參數(shù)化建立了彼此元素之間的關聯(lián)性。在可變的參數(shù)作用下，參數(shù)設計可以使系統(tǒng)自動對所有不變的參數(shù)進行維護，這對模型生成與修改的速度有很大的幫助。

參數(shù)化建筑建模能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部一致、高質(zhì)量、可靠、協(xié)調(diào)的以及可計算的建筑信息整合[2]。其能夠很方便地對非圖形數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)，包括日程安排、視圖以及圖紙等等。其還可以通過深化管理模型元素之間的相互聯(lián)系來共同的描述模型以及設計模式，從而將全套設計文檔與建筑模型放在一個全部都是和參數(shù)相互關聯(lián)的綜合數(shù)據(jù)庫內(nèi)。參數(shù)化模型建筑要了解組件間的特性和兩者之間的作用關系，對元素之間的一致性關系能夠很好地保持，在應用實踐當中已經(jīng)被證實是一種高效的重要的嵌入領域?qū)I(yè)知識的建筑建模手段。

Revit是Autodesk公司專為建筑信息模型（BIM）開發(fā)的參數(shù)化建模軟件，是一個以構(gòu)件為集合的建模軟件，所有基于Revit的產(chǎn)品都是參數(shù)化建筑信息模型工具。Revit允許用戶在3D視圖下設計建筑物及其各組件，以2D繪圖元素注解模型，通過建筑模型數(shù)據(jù)庫訪問建筑信息模型[1]。參數(shù)化建筑圖元是Revit的核心。Revit提供許多便捷人性化的圖元構(gòu)件供用戶使用，同時允許用戶通過自定義“族（family）”靈活實現(xiàn)創(chuàng)新要求。

2 Revit二次開發(fā)

Revit API在最原始的功能上進行伸展，并且不同版本的API都具有很大的擴充以及優(yōu)化的空間。Revit通過連續(xù)不斷的強化補充已經(jīng)逐漸變成了一個非常強大的體系。通過用戶編程定義，可以實現(xiàn)一些Revit之外的功能，還可以完成通過Revit現(xiàn)有交互界面不能完成的工作。Revit為Revit API提供了很多的庫類以及命名空間，這樣可以為用戶在Revit平臺上擴充相應功能或者定義新的功能提供便捷。結(jié)合程序控制以及交互操縱的各自的有點，再合理利用API通過編程方式對規(guī)律性強、數(shù)據(jù)量大的建模工作進行開發(fā)，可以明顯提升用戶的建模效率[4]。

3 系統(tǒng)設計與開發(fā)

為了適用于軌道交通項目和申通地鐵集團BIM標準，此BIM應用工具包具有以下特點：

1） BIM應用工具包與申通地鐵集團BIM標準緊密結(jié)合。工具包的應用成果滿足集團BIM標準；

2） BIM應用工具包具有明確的針對性，適用于軌道交通項目各主要專業(yè)的日常工作；

3） BIM應用工具包采用模塊化設計，用于面向不同的使用對象和任務。

4） BIM應用工具包兼具易用性和高效性，并便于維護和升級。

根據(jù)軌道交通工程地鐵模型建設的特點，本項目將軌交工程BIM模型建立分為創(chuàng)建、檢查、修改和提交四個階段。各階段主要工作為：

5） 創(chuàng)建模型

在設計圖紙基礎上，通過手工、族庫和自動化三種方式創(chuàng)建工程的BIM模型，同時基于軌交的特點在建模中建立特有的模型軌交信息。

6） 檢查模型

開發(fā)相應插件，對創(chuàng)建的模型進行自動檢查。檢查的內(nèi)容可包括：族及模型的規(guī)范性檢查、模型干涉分析及修改建議、凈空高分析等。

7） 修改模型

針對檢測出的錯誤，通過手工和插件兩種方式，對模型進行修改、優(yōu)化直至通過檢查。

8） 提交模型

通過以上步驟，得到族庫、各類模板、軌交BIM模型的各類規(guī)范要求、幾何模型及屬性齊備準確的BIM模型，提交至以Vault Server為資料管理核心、以分布式Web系統(tǒng)為平臺的集成系統(tǒng)中進行管理和利用。

同時，為了與其他系統(tǒng)的集成，提供BIM模型與其他系統(tǒng)的集成的接口模塊，實現(xiàn)模型的重復利用及各系統(tǒng)的無縫連接。

針對這四個階段的劃分，本項目開展相應的工具包開發(fā)，包括：

1） 建模/修改工具包

① 創(chuàng)建模型：族庫創(chuàng)建；快捷創(chuàng)建（如吊支架）；圖紙拾取等。

② 修改模型：批量、按規(guī)則進行模型的修改。

③ 基于隧道院已經(jīng)應用的明細表工具（Schedule Sync），后期可以根據(jù)軌交模型的特點進行進一步的開發(fā)，實現(xiàn)Revit模型與更多外部數(shù)據(jù)的交互，進而進一步提高建模的效率。

2） 檢查工具包

① 構(gòu)件、模型命名檢查、構(gòu)件設計參數(shù)檢查、軌交標準規(guī)范等檢查

② 凈空、管道/管線干涉及避讓等檢查

③ 可施工、運營信息檢查

3） 提交工具包

① 對完成的模型進行資產(chǎn)清單、明細表、交付報告的生成。

② 通過提交工具包模型可以提交至Vault數(shù)據(jù)庫或其他數(shù)據(jù)庫。

③ BIM模型可以轉(zhuǎn)化成其他系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的無縫連接。

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，通過Revit API訪問Revit模型、族、族實例等，提取幾何信息、族實例信息、族屬性信息，并進行一定的幾何計算，進行構(gòu)件生成、構(gòu)件檢查、構(gòu)件標注、交匯扣減等，并最終實現(xiàn)梁柱門窗創(chuàng)建、軌道創(chuàng)建、支吊架創(chuàng)建、干涉檢查等功能。

圖2、圖3所示為插件的部分功能效果。

4 結(jié)論

軌交工程涉及專業(yè)多，系統(tǒng)復雜，本工具集基于Revit平臺，在多個階段針對多個專業(yè)的多種需求進行深入分析開發(fā)，實現(xiàn)了多種軌交構(gòu)件的快速建模和檢查，切實幫助設計人員提高了設計、建模效率。

BIM應用工具包開發(fā)完成之后，既可以在申通地鐵集團內(nèi)部推廣使用，也可以提供給參與申通地鐵集團項目的設計、施工和監(jiān)理企業(yè)，或推向整個軌道交通行業(yè)。

參考文獻：

[1] 何關培. BIM 和 BIM 相關軟件[J]. 土木建筑工程信息技術， 2010，2（4）： 110-117.

[2] 薛忠華， 謝步瀛. Revit API 在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模中的應用[J].計算機輔助工程， 2013 （1）： 58-63.

[3] 王珺. BIM 理念及 BIM 軟件在建設項目中的應用研究[D]. 成都：西南交通大學， 2011.

[4] 歐特克（中國）軟件研發(fā)有限公司，Autodesk Revit 二次開發(fā)基礎教程[M].上海：同濟大學出版社，2015.