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        基于Revit的網架參數(shù)化建模

        2018-08-01 01:35:44
        土木建筑工程信息技術 2018年3期
        關鍵詞:網架桿件編程

        (1.中國汽車工業(yè)工程有限公司,天津 300113; 2.西安工程大學,西安 710048)

        引言

        BIM模型的創(chuàng)建是一個參數(shù)化的設計過程,構件通過調整參數(shù)進行參變,衍生成設計模型。參數(shù)化設計是BIM建模軟件的一個重要核心思想,因此軟件的參數(shù)化能力是衡量一款BIM軟件實用性最為重要的標準之一。在目前國內外的主流BIM軟件中,Autodesk公司的Revit擁有非常強大的參數(shù)化設計能力,Revit通過族能參變生成各式各樣的構件。

        然而現(xiàn)階段Revit也并沒有專門的模塊來創(chuàng)建空間網架結構模型。網架結構由網架球和桿件組成,通常模型構件數(shù)量巨大,即使是一般規(guī)模的小網架項目也包含成百上千個網架球和桿件。同時,實際項目中網架球的大小和桿件的類型沒有規(guī)律,所以通過常規(guī)的手工建模幾乎是難以完成的。如果采用Revit的概念體量創(chuàng)建網架,其網架球的大小和桿件的規(guī)格類型均相同,與工程項目實際不相符,難以保證網架模型的精度和質量。在網架的結構計算軟件中,網架模型是自動生成的,同理也可以在Revit上采用二次開發(fā)的手段,編寫自動創(chuàng)建網架的插件來實現(xiàn)。但是對于編程經驗不足的設計人員來說,二次開發(fā)困難較大,因此探索其他相對易于掌握的方法,非常迫切。

        在此情況下,本文研究探索了兩個方案來解決Revit空間網架建模的問題。介紹了Revit Extensions插件基于Excel生成模型的方法,重點闡述了采用Dynamo程序實現(xiàn)網架自動建模的解決方案。希望本文介紹的BIM項目實踐能為同行提供一些參考。

        1 Revit網架建模準備工作

        Revit建模依賴于族構件,因此首先需要建立網架結構用的Revit網架族。網架結構由網架球、上弦桿、下弦桿和腹桿組成,網架的桿件有螺栓連接和焊接,為了方便使用,利用Revit強大的族功能,將桿件做成一個可以通用的族構件。經Revit族的構思,本文建立的網架球和網架桿件兩種族即可滿足網架構件的多樣性。

        1.1 網架球

        網架球族,Revit的構件類別為結構柱,使用的是結構柱的族樣板,球中心鎖定在底標高上,主要控制參數(shù)為球直徑,如圖1所示為網架球族模型。

        1.2 網架桿件

        網架桿件族,Revit的構件類別為結構框架,使用的是結構框架的族樣板。將桿件錐頭、封閉和焊接三種連接節(jié)點情況整合成一個通用的族,通過參變可以變化成相應的網架桿件族。網架桿件族的主要控制參數(shù)為桿件直徑、桿件壁厚、網架球的直徑、桿端的連接形式等,如圖2所示為網架桿件族及桿端的細部構造,與實際情況相符。

        圖4 DAT文本格式的網架數(shù)據(jù)

        圖1 網架球族

        圖2 網架桿件及桿端細部

        2 基于Revit Extensions的解決方案

        Revit Extensions提供——基于Excel生成模型的工具,通過該工具可以讀取網架的excel數(shù)據(jù)自動生成網架模型。此處注意,該工具并非存在于所有的Revit版本,其中2013、2016版有此模塊。

        如圖3所示,“基于Excel生成模型”,打開后見圖5模型生成器的數(shù)據(jù)輸入界面。該工具只能生成以下5種Revit圖元:標高、結構柱、梁、墻、基礎。因此按照Revit類別,本文將網架球定為結構柱類別,網架桿件定為結構框架類別(梁)。

        圖3 Extensions工具

        圖5 模型生成器中的網架數(shù)據(jù)

        使用該工具創(chuàng)建網架主要需要解決的是,網架球節(jié)點和桿件的坐標數(shù)據(jù)處理。具體的解決思路:

        (1)從網架計算軟件中導出DAT文本的網架數(shù)據(jù),如圖4所示,該數(shù)據(jù)為MST(浙江大學空間結構計算軟件)和AMDE(中國汽車工業(yè)工程有限公司網架結構計算軟件)的DAT網架數(shù)據(jù)格式,這兩款軟件可以直接另存為DAT格式網架數(shù)據(jù); 該數(shù)據(jù)格式記錄了網架球節(jié)點坐標、球直徑、網架桿件兩端的球節(jié)點編號、桿件規(guī)格等等。

        (2)處理DAT文本獲取節(jié)點球和桿件的坐標、尺寸類型等數(shù)據(jù); 根據(jù)Revit Extensions模型生成器的Excel數(shù)據(jù)格式,需要的是網架球和桿件的尺寸規(guī)格和坐標點,此數(shù)據(jù)從DAT文本中批量整理得到,此處不再贅述。

        (3)將處理的數(shù)據(jù)輸入到基于Excel的模型生成器中,如圖5所示。

        (4)校核數(shù)據(jù); 此為Revit Extensions模型生成器的功能,用于校核數(shù)據(jù)格式的正確性,避免模型生成過程中出錯。

        (5)模型生成。

        (6)完成。

        3 基于Dynamo的可視化編程方案

        3.1 Dynamo網架建模思路

        Dynamo是一款可視化編程軟件,能獨立運行或者運行于Revit上。通過基于節(jié)點的可視化編程界面,Dynamo可以極大地提升Revit的參數(shù)化設計能力,實現(xiàn)計算式設計模型或者其它自動化處理過程。Dynamo可以在BIM環(huán)境(Revit平臺)中自動處理運算,并且與Revit進行實時的交互。同時最為重要的是,對于沒有編程基礎的設計人員來說,Dynamo相對容易上手掌握,可以讓設計師靈活使用Revit的參數(shù)化設計,豐富BIM模型,極大地提升模型的應用效率。

        運用Dynamo創(chuàng)建網架模型,主要需要解決三個技術難點:

        (1)如何讀取標準格式的DAT格式的網架數(shù)據(jù);

        (2)獲取DAT數(shù)據(jù)轉換為Dynamo中的坐標點;

        (3)Dynamo中根據(jù)坐標點和三維線,如何生成網架球和網架桿件。

        Dynamo網架建模的流程,如圖6所示。

        圖6 Dynamo網架建模流程

        3.2 建模的主要Dynamo節(jié)點

        Dynamo中的每個命令塊稱為節(jié)點,每個節(jié)點自動運算實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、運算、獲取數(shù)據(jù)以及創(chuàng)建圖元等各種功能。本文編寫的Dynamo網架建模程序需要用到的部分主要節(jié)點介紹如下:

        (1)File Path。允許用戶選擇本電腦上的文件以獲得其文件名; 此節(jié)點用于用戶打開本機上的DAT網架數(shù)據(jù)文件,程序將讀取該文件路徑,并獲取該文件名。

        (2)File.FromPath。從路徑創(chuàng)建文件對象; 此節(jié)點讀入[File Path]節(jié)點的文件路徑,并向下一節(jié)點輸出文件對象。

        (3)Excel.ReadFromFile。從Excel表格中讀取數(shù)據(jù); 此節(jié)點讀入[File.FromPath]節(jié)點的Excel文件對象,同時需要輸入該文件對象中“工作表名稱”,并向下一節(jié)點輸出Excel文件的數(shù)據(jù)。

        (4)List.GetItemAtIndex。返回給定列表中的項; 此節(jié)點讀入上一節(jié)點的Excel數(shù)據(jù)列表,輸入要提取數(shù)據(jù)列表的項次,輸出該項次的數(shù)據(jù)。

        (5)List.DropItems。刪除列表中某些項; 此節(jié)點用于刪除數(shù)據(jù)列表中的多余項。

        (6)Point.ByCoordinates。通過給定的3個笛卡爾坐標形成一個點; 此節(jié)點輸入X、Y、Z三個坐標值,輸出坐標點,此處坐標值為列表,輸出的坐標點也相應為列表。

        (7)Line.ByStartPointEndPoint。在輸入的兩點之間創(chuàng)建一條線; 此節(jié)點輸入起點和終點的坐標點,輸出創(chuàng)建線段。

        (8)FamilyType.ByFamilyNameAndTypeName。根據(jù)族名稱和類型名稱選擇族類型; 此節(jié)點輸入族名稱和類型名稱,向下一節(jié)點輸出該族類型。

        (9)StructuralFraming.ColumnByCurve。創(chuàng)建柱; 此節(jié)點輸入線、標高及柱族類型,輸出創(chuàng)建結構柱模型,此處是生成了網架球。

        (10)StructuralFraming.BeamByCurve。創(chuàng)建梁;此節(jié)點輸入線、標高及結構框架族類型,輸出創(chuàng)建結構梁模型,此處是生成了網架桿件。

        以上介紹詳細用法請參見3.3節(jié)Dynamo程序的運行,給出了網架桿件的創(chuàng)建過程。

        3.3 Dynamo程序的運行

        Dynamo程序的運行是將Dynamo的各個節(jié)點連接在一起,形成的完整電池圖即能實現(xiàn)相應的功能。上一節(jié)中節(jié)點1到6用于處理網架數(shù)據(jù)的坐標點,如圖7和圖8所示。節(jié)點7到10用于生成直線路徑,并創(chuàng)建網架球和網架桿件,如圖9所示為創(chuàng)建網架桿件的節(jié)點電池圖。

        圖7 讀取網架的原始坐標數(shù)據(jù)

        圖9 創(chuàng)建網架桿件

        4 工程實例

        本工程為某汽車工業(yè)廠房,該項目為EPC總承包項目,業(yè)主對于該項目定位高要求嚴。從項目的方案階段就使用了BIM技術,借助BIM的可視化在方案探討交流中提高了方案評審的效率。在設計階段創(chuàng)建了設計BIM模型,通過Dynamo創(chuàng)建Revit網架結構模型,提高了建模效率,網架尺寸和定位均與實際相符,提高了碰撞檢查的精確度,同時輔助出圖提高了圖紙質量。

        本項目為四角錐空間網架結構,網架平面尺寸為32×51m,矢高2.5m,屋面設置3%找坡。采用空間結構設計軟件MST和AMDE分別進行計算,網架球數(shù)量300個,球類型4種,網架桿件數(shù)量1 092個,桿件類型6種。如果采用常規(guī)的手工建模方式,將需要大量的時間且難以保證建模的準確性和模型的精度。通過Dynamo編寫的程序,能自動參數(shù)化建模,整個網架結構的創(chuàng)建過程不到5分鐘即完成,而且網架球和桿件均與實際情況一致,不僅保證了模型質量,同時節(jié)約了大量的建模時間。完成后的網架模型如圖10所示。

        圖10 網架模型

        5 總結

        本文研究了運用Revit Extensions模型生成器和基于Dynamo可視化編程來創(chuàng)建Revit的網架結構模型,解決了Revit網架建模的難題。通過在某汽車工業(yè)廠房中的項目實踐,驗證了這兩種方法的可行性,取得了良好的應用效果。得出以下結論:

        (1)運用Revit Extensions模型生成器能創(chuàng)建網架模型,并且網架球和桿件與實際情況一致,但是由于該插件要求的數(shù)據(jù)格式與原始數(shù)據(jù)格式差別較大,因此需要處理數(shù)據(jù)。同時該插件運行的穩(wěn)定性有待提高,容易崩潰。

        (2)借助Dynamo可視化編程工具,能自動生成網架模型,網架尺寸與實際情況相符,且建模效率很高,提高了模型的精度和質量,減少了網架建模的時間。

        (3)與二次開發(fā)相比,對沒有編程經驗的設計人員,Dynamo相對容易掌握,能解決復雜形體和復雜功能的參數(shù)化設計,參數(shù)化幾何形體可直接轉換成Revit構件。

        (4)本文的研究給出了Revit網架建模的解決方案和具體操作方法,經工程項目論證具有實際應用價值。

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