胡金鵬

（河南省豫北水利勘測設計院有限公司，河南 安陽 455000）

1 Dynamo for Revit的概述

Revit系列軟件是專為建筑信息模型（BIM）構建的，可幫助設計師設計、建造和維護質量更好、能效更高的建筑。Dynamo for Revit（下文簡稱Dynamo），是一款基于Revit的可視參數(shù)化插件。該附加程序，能讓工程設計人員針對工程實例指定修改參數(shù)，利用參數(shù)修改，實現(xiàn)建筑物自我分析，自我計算，從而提高設計效率、節(jié)約設計成本的可視化編程工具。

圖1 全參數(shù)自分析水閘分析模型

2 Dynamo for Revit應用

在現(xiàn)有BIM技術手段下，revit平臺在三維建模重復利用率較低，模型修改缺乏聯(lián)動性。由于API二次開發(fā)的專業(yè)性極強，導致現(xiàn)有BIM傳統(tǒng)三維建模技術出現(xiàn)難以解決數(shù)量龐大且投資較低的中小水利工程的精細化，效率化建模等問題。

水工建筑物全參數(shù)化模型是我公司BIM設計試點項目，通過將當前工程行業(yè)發(fā)展迅猛的BIM技術應用到水利工程中，使長期以來設計周期長、變更效率低下、管線碰撞、環(huán)境模擬等突出問題得到了有效改善，使我公司業(yè)務更加適應行業(yè)需求。

以全參數(shù)自分析水閘分析模型為例：整個模型由構件組成類和自分析計算類兩部分構成，如圖1所示，首先介紹構件組成類。

2.1 構件組成類

我公司將5年來水利工程中的中小水閘工程標準化和精細化，通過將總成模型分割為局部構建后進行綜合分析，以構建形體變化和功能變化兩個方面把模型總成逐一重新定義分為以下三種類別構件，分別是固定件，邏輯變化件和不可控變化件。

由于實際工程中構件數(shù)量龐大且樣式復雜，本文中列舉了部分實例。

2.1.1 固定件

工程項目中，固定件最常見的機電部分，一種方法可使用傳統(tǒng)Revit建模工具，按照機電型號相關參數(shù)制作常見型號機電型號，例如水泵，電柜等，之后導入Revit自適應族，得到固定構件，如圖2所示。另一種方法可采用inventor+ilogic的方法參數(shù)化機電設備，建立常見機電族庫。

2.1.2 邏輯變化件

邏輯變化件在水閘工程中包括水閘底板，邊墩等構件。我們以底板構件為例。

首先從水閘底板基礎輪廓上確定如下參數(shù)因子：A，B，C，D，E，F(xiàn)六個參數(shù)因子即可完整表達本構件幾何信息，如圖3所示。

圖2 機電族庫示意圖

圖3 水閘底板輪廓圖

之后使用Dynamo經(jīng)由上文所述六個參數(shù)因子構建底板節(jié)點，如圖4所示。

圖4 底板節(jié)點示意圖

初步建立相關構件并完成Dynamo節(jié)點邏輯表達后，需要全面考慮全參數(shù)化水閘底板的工程表達細節(jié)，包括止水表達，門槽預留坑等信息。對于圖3樣例，只考慮預留門槽坑。在Dynamo邏輯中，門槽預留坑有關參數(shù)應作為參數(shù)表達列入底板參數(shù)組，同時門槽的幾何特征取決于中墩的幾何特性。綜上所述，將門槽預留坑的兩部分制約因素考慮，得到全水閘模型。如圖5所示。

圖5 全水閘示意圖

其邏輯原理是底板參數(shù)組能夠完全確定底板模型尺寸，且中墩影響下的底板預留底坑由四個因素直接關聯(lián)，分別是否需要底板預留底坑、中墩個數(shù)及中墩厚度、門槽深度、底坑深度。其中這四個關聯(lián)因素的執(zhí)行步驟可劃分為兩步，分別為邏輯選擇和通過建立模型，使用布爾法則刪減初態(tài)水閘底板模型。

第一步：邏輯選擇實例。如圖6所示，由選擇節(jié)點Boolen對應邏輯節(jié)點IF來處理是否需要底板預留底坑因素。

圖6 邏輯選擇實例圖

第二步，通過建立模型，使用布爾法則刪減初態(tài)水閘底板模型。如圖7所示，將剩余三個因素中墩寬度，門槽深度，底坑深度構建底板門槽預留坑模型，同時也應考慮“門槽—中墩—邊墩”結構關系，從而定位門槽預留坑在底板的幾何位置，最后通過布爾法則將初態(tài)底板模型與定位好的門槽預留坑模型進行實體刪減。

2.1.3 不可控變化件

這個構件分類中，我們需要再次將其細分，可以得到兩種子類型，一類是半可控構建類，另一類是完全不可控類。對于半可控構建類而言，先將不可控因子暫時回避，將其看做邏輯化構件處理，得到初態(tài)模型。隨后通過人工介入的途徑，將不可控因子帶來的變化特征由初態(tài)模型修正，從而使模型的不可控因子得到表達。對于完全不可控類，例如水閘建筑裝飾形式，采用傳統(tǒng)BIM建模手段進行處理。

構件繪制模塊完成后，我們還應在節(jié)點處添加構件尺寸信息提取表達節(jié)點備用。

圖7 布爾法則實體加工圖例

圖8 凈寬參數(shù)因子示意圖

圖9 數(shù)理計算示意圖

圖10 自判斷示意圖

2.2 自分析計算類節(jié)點

自分析計算類節(jié)點是將Dynamo模型置于單獨空間中，由節(jié)點分析計算出建筑物模型的質心同時挪動模型使計算質心與空間原點進行重合。這樣，由空間坐標系形成的八個空間象限可將建筑物模型的受力方向情況通過象限正負特性進行體現(xiàn)，而受力大小可以通過象限內(nèi)數(shù)值進行表達，從而進行受力分析。

自分析計算類可分為三類：數(shù)理計算類、空間幾何因素計算類和規(guī)范檢查類。

2.2.1 數(shù)理計算類節(jié)點

將水閘寬度計算因子進行羅列，如圖8所示。然后運用DynamoMath類節(jié)點經(jīng)行數(shù)理計算，如圖9所示。其中加入邏輯判讀使程序經(jīng)行自主判斷選擇，如淹沒類型，如圖10所示。水閘凈寬計算屬于試算法，則應當經(jīng)行數(shù)據(jù)分析，如圖11所示。

圖11中，最末端的If節(jié)點邏輯分別輸出判斷結果與最終數(shù)值，還應添加人工干預總寬輸入，并為人工輸入數(shù)值實現(xiàn)優(yōu)先機制，優(yōu)先默認人工輸入數(shù)值。

從圖12中可以看出，有水閘總寬計算模塊輸出的數(shù)值結果導入IF邏輯節(jié)點，節(jié)點的判讀優(yōu)先權取決于水閘總寬節(jié)點是否有數(shù)據(jù)輸入。當人工經(jīng)行干涉時，繪圖模塊優(yōu)先讀取人工既定值經(jīng)行處理；反之，則有前一級計算模塊所得結果經(jīng)行處理。

圖11 試算示意圖

圖12 模塊間邏輯示意圖

2.2.2 空間幾何因素計算類節(jié)點

在空間幾何因素計算類中，以構建UCS坐標空間為基礎。實現(xiàn)USC坐標體系建立。如圖13所示。

圖13 UCS模塊圖

利用建筑物模型單體空間質心移動技術節(jié)點，可以在建筑物模型單體空間中，參照實際工程移動模型至實際坐標高程位置信息，使建筑物個體空間坐標與實際工程坐標相統(tǒng)一，最后利用Revit項目鏈接功能實現(xiàn)協(xié)同設計。以水閘穩(wěn)定分析模塊為例說明如下：

在這個模塊中，利用UCS坐標變量模塊對構建在模擬空間中進行質心原點重合移動。當移動完成后，建筑物穩(wěn)定計算的特征長度不變的，從模塊中提取特征長度，配合計算類模塊，最終得到穩(wěn)定分析結果，再將結果轉入繪圖模塊經(jīng)行模型的建立。最后再次通過UCS坐標變換節(jié)點模塊將模型空間坐標按照實際工程位置進行空間投影，使其擁有自分析，計算和協(xié)同能力。在恰當?shù)年P鍵點，可加入人工審查節(jié)點，保證計算結果準確性。

圖14 計算結果示意圖

分析結果可以用export節(jié)點導向文本格式或CSV格式，從而進一步完成工作報告的內(nèi)容填充。如圖14所示。

2.2.3 規(guī)范參照類節(jié)點

在規(guī)范參照類中，以鋼筋保護層厚度作為樣例：

在Code block輸入：

t2＝List.Join（｛t3，t4，t5｝）；t6＝List.Sort（t2）；

t7＝List.GetItemAtIndex（t6，1）；

t3，t4，t5分別對應伸縮縫計算結果，規(guī)范要求最大伸縮縫，規(guī)范要求最小伸縮縫（無順序要求），如圖15所示。

圖15 規(guī)范范圍模塊示意圖

判斷最后輸出的數(shù)值，當計算結果小于規(guī)范要求最小伸縮縫，則伸縮縫取值為規(guī)范要求最小伸縮縫；當計算結果小于規(guī)范要求最大伸縮縫且大于范要求最小伸縮縫時，則伸縮縫取值為伸縮縫計算結果；當計算結果大于規(guī)范要求最大伸縮縫，則伸縮縫取值為規(guī)范要求最大伸縮縫。

3 技術亮點

3.1 可視化設計

Revit作為建筑工程BIM軟件，可視化水平已相當完善。一方面Dynamo作為Revit可視化編輯程序，能夠在Revit中實時同步建立好模型，同時還能夠通過編程提供所需構件的全部信息。另一方面利用boundbox控制視角，以滿足日益精細的設計工作。Dynamo for Revit模型同樣可以導入其他三維軟件，比如fuzor、infraworks360、Navsiwork等進行項目工程區(qū)虛擬漫游的展示。

3.2 參數(shù)化設計

以往采用Revit三維設計平臺的BIM技術水利工程實例中，由于地形、地質和河道物理特性導致模型自身重復利用率極低，而建模工作又是BIM技術中最為基礎和耗時的環(huán)節(jié)。因此，提高建模速度，使用高度參數(shù)化、動態(tài)關聯(lián)性和能夠自我工況分析及應力計算的聯(lián)動模型，更適合應用于量大且低投資的中小水利工程。模型的每次調整都會使模型幾何尺寸和對應參數(shù)列表同時發(fā)生變化，應力計算節(jié)點模塊會根據(jù)模型的變更自行判斷尺寸的可行性，同時按照相關設計規(guī)范作為模型修正依據(jù)，大幅提高繪圖效率和設計可靠性。

3.3 模塊化設計

采用構件分類分組后的設計模式，可以實現(xiàn)全參數(shù)化族庫。族庫內(nèi)構件間數(shù)據(jù)的傳遞鏈采用統(tǒng)一格式，并利用UCS坐標系經(jīng)行定位傳輸，將項目內(nèi)不同構件間的空位位置關系由數(shù)據(jù)鏈的互通關聯(lián)產(chǎn)生聯(lián)動性。即不同的設計方案，選用不同的構件相互鏈接即可完成大部分的設計工作。同時，模塊化的組成結構，能大幅度降低模塊使用專業(yè)需求，只需要部分人員熟練掌握Dynamo建模和邏輯節(jié)點制作，其他人員具備初級使用能力即可。

3.4 設計可持續(xù)性

建筑物在設計過程中，按照水利工程制圖規(guī)范和設計規(guī)范，可以不斷的積累相應的設計模塊。由于將模塊設計為后期可利用數(shù)據(jù)鏈重新編輯整合的方式，所以全參數(shù)自分析模型能夠做到一方面逐步完善模型精度可，另一方面逐漸積累各種形式的構件模塊和計算分析模塊。

隨著模塊庫建立及各種計算模塊的累積，在后續(xù)建筑設計中調入相應模塊節(jié)點便可立即使用，快速完成工程模型及算量，從而大大提高設計效率。

4 結語

與西方發(fā)達國家相比，我國BIM技術研究并不算晚，但在水利水電BIM設計項目中仍然大量采用人工建模，模型參數(shù)化程度較低，且?guī)缀醪淮嬖诼?lián)動性，難以將BIM技術所帶來的高效率、高標準發(fā)揮出來。因此筆者提出以提高設計效率，提升設計質量為宗旨來重新建立水工建筑物建模理念，使其高度參數(shù)化及具有自我分析計算能力，從而進一步加速推進我國水利事業(yè)發(fā)展。

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