林冠宏，唐 萍

（1．廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007；2．南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

0 引言

BIM模型是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，而模型承載著各種數(shù)據(jù)貫穿了項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。模型數(shù)據(jù)信息的傳遞是BIM理念在項(xiàng)目整個(gè)壽命期最核心的價(jià)值。在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過各種BIM軟件提取、導(dǎo)入、更新和修改工程模型信息來完成各自的交互作業(yè)，才能實(shí)現(xiàn)BIM真正意義上的數(shù)據(jù)信息傳遞。但在模型整合的時(shí)候，不同的軟件或者不同系列的軟件之間的交互并沒有那么順利，尤其是指定給各個(gè)圖元的數(shù)據(jù)信息，軟件環(huán)境的改變可能會(huì)導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)丟失或者進(jìn)行錯(cuò)誤的識別。BIM軟件互操作性是衡量數(shù)據(jù)信息能否在軟件間進(jìn)行完整傳遞的標(biāo)準(zhǔn)，BIM軟件間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交互和共享時(shí)需要相互協(xié)同配合，但由于不同的BIM軟件采用不同的數(shù)據(jù)格式，導(dǎo)致各個(gè)軟件間的數(shù)據(jù)傳遞會(huì)存在信息丟失的現(xiàn)象[1]。從BIM軟件間的數(shù)據(jù)傳遞方式研究，主要有利用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換完成信息傳遞和通過插件進(jìn)行信息傳遞兩種方式[1]。利用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換完成信息傳遞是指通過轉(zhuǎn)換模型的儲(chǔ)存格式進(jìn)行軟件間信息數(shù)據(jù)的互通，在一定范圍內(nèi)完成軟件間信息的傳遞與共享，但在過程中仍存在數(shù)據(jù)信息丟失的問題，無法真正實(shí)現(xiàn)BIM全生命周期的信息管理。通過插件進(jìn)行信息傳遞是指針對軟件自身的特點(diǎn)開發(fā)相對應(yīng)的插件，進(jìn)行軟件間的信息互導(dǎo)或提取傳遞，由于針對性強(qiáng)，完成度一般都是非常高的。本文利用插件Dynamo進(jìn)行研究提取傳遞鋼筋數(shù)據(jù)信息，并將相應(yīng)信息匹配到晨曦Revit-BIM鋼筋算量軟件中，可以顯著提升在Revit中計(jì)算鋼筋工程量的效率。

1 正向設(shè)計(jì)BIM模型配筋信息提取

在Revit中按照圖紙上的平法標(biāo)注輸入鋼筋信息計(jì)算統(tǒng)計(jì)鋼筋量的模式有諸多優(yōu)點(diǎn)，不但符合傳統(tǒng)鋼筋建模的習(xí)慣，而且可利用現(xiàn)成的土建模型，不需要重新輸入構(gòu)件尺寸信息，同時(shí)方便查看和修改三維實(shí)體鋼筋。但是，輸入鋼筋信息的過程是煩瑣且耗時(shí)的，故提取正向設(shè)計(jì)BIM模型的配筋信息是非常必要的。隨著BIM正向設(shè)計(jì)的逐步實(shí)現(xiàn)，為開展基于BIM模型的深入應(yīng)用創(chuàng)造了更好的條件，特別是YJK等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件開發(fā)的Revit數(shù)據(jù)插件，對外開放數(shù)據(jù)庫并支持模型導(dǎo)入Revit，實(shí)現(xiàn)了YJK模型和Revit模型數(shù)據(jù)雙向互通，通過內(nèi)置的與結(jié)構(gòu)計(jì)算模型截面一致的Revit參數(shù)族，接口在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)自動(dòng)匹配族類型， 智能處理連接關(guān)系[2]，在Revit Structure 2012版本就能夠通過YJK結(jié)構(gòu)分析模型建立Revit模型，為在Revit中計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋工程量并實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用提供了更多途徑。Dynamo是基于Revit的參數(shù)化設(shè)計(jì)的輔助工具，可以實(shí)現(xiàn)Revit自身無法實(shí)現(xiàn)的功能，用于定義關(guān)系和創(chuàng)建算法，可以在3D空間中生成幾何圖形和處理數(shù)據(jù)[3]?；赮JK對外開放數(shù)據(jù)庫和支持結(jié)構(gòu)分析模型導(dǎo)入Revit的特點(diǎn)，將 YJK-Revit 結(jié)構(gòu)模型的鋼筋信息傳遞到二次開發(fā)軟件進(jìn)行鋼筋工程量的計(jì)算，既可避免人工輸入鋼筋信息的煩瑣過程，又可利用專業(yè)算量軟件的精準(zhǔn)計(jì)算功能。

1.1 配筋信息提取傳遞流程

晨曦 Revit-BIM 鋼筋算量插件是基于已有 Revit 模型，先構(gòu)件映射[4]，再錄入鋼筋信息，才能計(jì)算鋼筋量。手動(dòng)錄入鋼筋信息需要大量時(shí)間，而在正向設(shè)計(jì)中，Revit 模型出的結(jié)構(gòu)施工圖有完整的配筋信息，如能將圖紙配筋信息自動(dòng)匹配到算量模型中即可大幅提高計(jì)算鋼筋工程量的效率。因此，本文通過 YJK 結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件得到的 wpj 文件，扣入 Revit 為底圖，人為進(jìn)行歸并，并把編號輸入到具體柱和梁構(gòu)件中，過程中利用 Revit 明細(xì)表功能進(jìn)行輔助處理，配筋信息提取傳遞處理具體流程如圖1所示。

圖1 配筋信息提取傳遞處理流程

1.2 通過 Dynamo 獲取 Revit 圖元

根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的不同，主要有按類別獲取、按族類型獲取和按族實(shí)例獲取3種獲取方式。按類別獲取時(shí)，先在Dynamo 找到 Categories 節(jié)點(diǎn)，比如想獲取 Revit 中所有的墻，那么就通過下拉框找到墻類別，然后通過 All Elements of Category 節(jié)點(diǎn)找到所有的墻圖元，這些圖元獲取到之后需要使用 Element．Geometry 節(jié)點(diǎn)將它們轉(zhuǎn)化成可以在Dynamo 中顯示的幾何形體并對其進(jìn)行操作。

通過族類型獲取 Revit 的圖元時(shí)，首先需要確認(rèn)所要查找的圖元的類別，比如以結(jié)構(gòu)柱為例，要獲取結(jié)構(gòu)柱的某個(gè)族類型的所有圖元，那就需要 Structural Column Types 節(jié)點(diǎn)，在下拉框中選擇對應(yīng)的族類型。然后使用 All Elements of Family Type 節(jié)點(diǎn)獲取相應(yīng)的圖元。

按族實(shí)例獲取則是直接在 Revit 模型界面中點(diǎn)選或框選族實(shí)例來完成模型獲取，可以選擇到特定的、多種類型的實(shí)例。經(jīng)過封裝的元素都繼承自Revit Elements命名空間中的Revit Elements Element類的實(shí)例，可以引用 Revit API中低層元素的公共屬性Internal Element。此外，Dynamo還提供了一個(gè)函數(shù)Unwrap Element（element）用來接受傳遞進(jìn)來的元素。如果傳遞的不是元素，則不會(huì)有任何修改。

1.3 將構(gòu)件信息導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中

在做標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，將YJK-Revit 結(jié)構(gòu)模型配筋信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。按前述方法獲取 Revit 圖元后，創(chuàng)建 Mysql 文件傳遞到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行讀取配筋信息，編程連接數(shù)據(jù)庫并將數(shù)據(jù)流傳入得到前端代碼，具體編程如下：

完成上述兩個(gè)程序后，便可以將數(shù)據(jù)提取進(jìn)行利用，但是前端 datagrid 可能會(huì)出現(xiàn)空行或者空列，因此需要設(shè)置一下參數(shù) dataGridView1．AllowUserToAddRows = false；將值改為false即可。

2 將配筋信息傳遞匹配到晨曦Revit-BIM鋼筋算量插件

2.1 Auto Lisp編程處理歸并配筋信息

Revit環(huán)境下處理歸并配筋信息需先處理構(gòu)件的特殊屬性，首先為柱、梁和板構(gòu)件標(biāo)高，將抗震等級、混凝土強(qiáng)度等級等信息綜合考慮。在進(jìn)行歸并工作時(shí)，按全樓歸并考慮，不按分層單獨(dú)歸并，先對截面及標(biāo)高范圍等幾何方面的因素進(jìn)行分類，如柱則用KZ數(shù)字表示，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果對第一次的歸并結(jié)果繼續(xù)分類，附加代碼為字母。完成分類后通過計(jì)算軟件得到wpj文件，扣入Revit底圖，人為進(jìn)行歸并，把編號輸入到具體柱、梁和板構(gòu)件中，并注意在讀取配筋文件過程中，需把對應(yīng)結(jié)構(gòu)柱、梁和板的ID號也讀出來，再將Dynamo和Revit進(jìn)行交互，利用Auto Lisp編程處理歸并配筋信息到excel表格中[5]。

2.2 配筋信息匹配到算量模型并匯總計(jì)算

在晨曦Revit-BIM鋼筋算量插件中對模型完成樓層設(shè)置等工程設(shè)置，并檢查構(gòu)件分類確保將實(shí)體模型與算量模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)后再進(jìn)行鋼筋定義，定義時(shí)即可將提取的信息按照圖紙和平法規(guī)范輸入匹配到算量模型相應(yīng)信息位置，以柱為例，既可以按“全部縱筋+箍筋”的形式定義，也可以按“角筋+側(cè)筋+箍筋”的形式定義，這與傳統(tǒng)算量平臺(tái)的輸入習(xí)慣完全一致。另外，板的配筋方式也與傳統(tǒng)平臺(tái)類似，在板構(gòu)件定義部分只能設(shè)置板厚、混凝土標(biāo)號等，而板受力筋要單獨(dú)布置，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)平臺(tái)操作方式一致，檢查確認(rèn)全部配筋信息輸入完整后匯總計(jì)算后生成報(bào)表。

3 工程應(yīng)用并對比分析鋼筋量

3.1 工程概況

某公司辦公大樓工程位于南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)，地上3層，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，框架和剪力墻震等級分別為三級和二級，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年。工程包含獨(dú)立基礎(chǔ)、有梁式筏板基礎(chǔ)、剪力墻、框架柱（矩形、圓形、“L”形）、端柱、暗柱、框架梁、弧形梁、折梁和現(xiàn)澆板等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，涉及各種常見鋼筋類型。

3.2 鋼筋量對比分析

在晨曦Revit-BIM鋼筋算量插件中將辦公大樓的模型依次按照“模型導(dǎo)入→樓層設(shè)置→構(gòu)件分類比重設(shè)置→基本錨固設(shè)置→連接設(shè)置→保護(hù)層厚度設(shè)置→定尺長度設(shè)置→彎鉤長度設(shè)置→其他計(jì)算設(shè)置→節(jié)點(diǎn)設(shè)置”的順序流程完成基本設(shè)置后，在進(jìn)行鋼筋定義時(shí)，即可將YJK模型帶過來的鋼筋信息按文中闡述的方法按平法規(guī)范傳遞輸入到算量模型相應(yīng)的信息框中，檢查核對并進(jìn)行鋼筋布置后，匯總計(jì)算可查看構(gòu)件的鋼筋量。為驗(yàn)證準(zhǔn)確性，在廣聯(lián)達(dá)BIM土建計(jì)量平臺(tái)（GTJ2021）重新建模算量，分類對比兩種軟件算的鋼筋量。

3.2.1 基礎(chǔ)鋼筋量對比分析

將基礎(chǔ)的主要構(gòu)件的鋼筋量進(jìn)行對比分析，兩種軟件算獨(dú)立基礎(chǔ)、筏板馬凳筋的鋼筋量是相等的，基礎(chǔ)梁的量差也很小，而筏板基礎(chǔ)主筋的量差為1．82%，在可接受偏差范圍內(nèi)（表1）。

表1 基礎(chǔ)構(gòu)件鋼筋量對比

3.2.2 剪力墻、柱的鋼筋量對比分析

將剪力墻和柱的鋼筋量進(jìn)行對比分析可知，剪力墻的量差略大，主要是因?yàn)閮煞N軟件在墻身插筋錨固設(shè)置不同引起的?？蚣苤蛪χ慕孛嫘螤铍m然是不規(guī)則的，并且箍筋類型多變，但是對比發(fā)現(xiàn)量差很小，均小于1．0%，在可接受偏差范圍內(nèi)（表2）。

表2 剪力墻、柱的鋼筋量對比

3.2.3 梁、板的鋼筋量對比分析

將梁、連梁、過梁和板的鋼筋量進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，由于在晨曦Revit-BIM算量插件中可以從正向設(shè)計(jì)BIM模型提取和傳遞過來梁的原位標(biāo)注，因此相比在廣聯(lián)達(dá)BIM算量軟件中重新輸入更為高效。而梁、板的鋼筋主要為平面方向布置，所以計(jì)算精確度較高，量差均小于1．0%，在可接受偏差范圍內(nèi)（表3）。

表3 梁、板的鋼筋量對比

將表1至表3的計(jì)算結(jié)果匯總，廣聯(lián)達(dá)BIM算的鋼筋總量為161 697．795 kg，晨曦Revit-BIM算的鋼筋總量為 162 467．662 kg，相差 769．867 kg，量差率僅為0．476%，在允許偏差范圍內(nèi)。綜上所述，本文對于正向設(shè)計(jì)BIM模型鋼筋信息的提取和傳遞所采用的方法的準(zhǔn)確率是比較高的。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)落地應(yīng)用過程中，為滿足項(xiàng)目各參與方提出的多樣化需求和愿景，會(huì)嘗試采用不同軟件商開發(fā)的BIM軟件，因此經(jīng)常需要在不同的BIM軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳遞。模型數(shù)據(jù)信息在不同軟件之間交互傳遞，基本條件是需要支持共有的格式，關(guān)鍵在于避免數(shù)據(jù)丟失與錯(cuò)誤，確保交互傳遞過程中數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。文中通過利用可視化編程工具Dynamo編程提取正向設(shè)計(jì)BIM模型的鋼筋信息，建立數(shù)據(jù)庫與BIM模型中的信息相關(guān)聯(lián)，在Revit中實(shí)現(xiàn)可視化提取建筑信息并具備生成鋼筋信息表的功能，再借助YJK-Revit軟件開放的API接口將數(shù)據(jù)傳遞，匹配到晨曦Revit-BIM鋼筋算量插件的鋼筋信息輸入框，實(shí)現(xiàn)在Revit軟件中快速計(jì)算基礎(chǔ)、柱、梁、板的鋼筋工程量，對工程前期測算鋼筋成本或編制概算有較大的幫助。該方法略有不足的是不能快速提取傳遞非常規(guī)鋼筋，如洞口加強(qiáng)筋、加腋鋼筋等，只有手動(dòng)建模并輸入信息才能計(jì)算其鋼筋量，課題組將會(huì)進(jìn)一步研究解決該問題。